Сравнение in vitro моделей для исследования сенесцентных опухоль-ассоциированных макрофагов

Опухоль-ассоциированные макрофаги (от англ. Tumor-associated macrophages – ТАМs) являются важной и наиболее представленной популяцией иммунных клеток в микроокружении опухоли. В значительной мере именно ТАМs могут определять направленность противоопухолевого иммунного ответа, они могут или дополнительно стимулировать его, или наоборот способствовать формированию иммуносупрессивного микроокружения. Одновременно под влиянием опухолевых клеток и противоопухолевой терапии многие клетки в микроокружении опухоли (от англ. tumor microenvironment, TME) могут развивать состояние сенесцентности. Последнее десятилетие особую популярность приобретает тема старения (сенесцентности, от англ. senescence) и поиска терапии, направленной на удаление сенесцентных клеток. В поисках новых терапевтических стратегий для лечения онкологических заболеваний стареющим клеткам иммунной системы в микроокружении опухоли уделяется особое внимание. Так как наличие сенесцентных ТАМs в опухоли ассоциировано с неблагоприятным прогнозом и плохим ответом на терапию. Учитывая актуальность изучения роли стареющих иммунных клеток в TME (в частности опухоль-ассоциированных макрофагов), мы провели сравнительный анализ экспериментальных протоколов получения опухоль-ассоциированных макрофагов in vitro, чтобы определить наиболее релевантный подход.

Мы проверили два протокола получения макрофагов из костного мозга мыши: 1) путем добавления кондиционной среды от клеточной линии саркомы мыши L929 (LCCM) (LCCM-BMDM); 2) путем добавления рекомбинантного M-CSF мыши (M-CSF-BMDM). Нами было показано, что LCCMBMDM по сравнению с M-CSF-BMDM имеют повышенную экспрессию фермента аргиназы (Arg1), способного подавлять активность противоопухолевых цитотоксических лимфоцитов, путем истощения аргинина в микроокружении опухоли. Также LCCM-BMDM демонстрировали повышенную секрецию факторов, характерных для фенотипа, ассоциированного со старением (от англ. senescenceassociated secretory phenotype, SASP) – IL-6 и TNF. Как Arg1, так и IL-6 c TNF являются маркерами, характерными для сенесцентных макрофагов. Таким образом использование LCCM для получения первичной культуры макрофагов ограничивает дальнейшие шаги в создании модели опухоль-ассоциированных макрофагов, которая отражала бы специфичные характеристики фенотипического ответа макрофагов для различных типов опухолей. Мы считаем, что дифференцировка макрофагов в присутствии M-CSF представляется более предпочтительным протоколом для изучения ТАМs и сенесцентных TAMs с последующим тестированием новых терапевтических стратегий.

1. Boutilier A.J., Elsawa S.F. Macrophage polarization states in the tumor microenvironment. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 29, no. 22, 6995. doi: 10.3390/ijms22136995.

2. Bruni D., Angell H.K., Galon J. The immune contexture and Immunoscore in cancer prognosis and therapeutic efficacy. Nat. Rev. Cancer, 2020, Vol. 20, no. 11, pp. 662-680.

3. Chambers C.R., Ritchie S., Pereira B.A., Timpson P. Overcoming the senescence-associated secretory phenotype (SASP): a complex mechanism of resistance in the treatment of cancer. Mol. Oncol., 2021, Vol. 15, no. 12, pp. 3242-3255.

4. de Brito Monteiro L., Davanzo G.G., de Aguiar C.F., Corrêa da Silva F., Andrade J.R., Campos Codo A., Silva Pereira J.A.D., Freitas L.P., Moraes-Vieira P.M. M-CSF- and L929-derived macrophages present distinct metabolic profiles with similar inflammatory outcomes. Immunobiology, 2020, Vol. 225, no. 3, 151935. doi: 10.1016/j.imbio.2020.151935.

5. Ding C., Shrestha R., Zhu X., Geller A.E., Wu S., Woeste M.R., Li W., Wang H., Yuan F., Xu R., Chariker J.H., Hu X., Li H., Tieri D., Zhang H.G., Rouchka E.C., Mitchell R., Siskind L.J., Zhang X., Xu X.G., McMasters K.M., Yu Y., Yan J. Inducing trained immunity in pro-metastatic macrophages to control tumor metastasis. Nat. Immunol., 2023, Vol. 24, no. 2, pp. 239-254.

6. Haston S., Gonzalez-Gualda E., Morsli S., Ge J., Reen V., Calderwood A., Moutsopoulos I., Panousopoulos L., Deletic P., Carreno G., Guiho R., Manshaei S., Gonzalez-Meljem J. M., Lim H.Y., Simpson D.J., Birch J., Pallikonda H.A., Chandra T., Macias D., Doherty G.J., Rassl D.M., Rintoul R.C., Signore M., Mohorianu I., Akbar A.N., Gil J., Muñoz-Espín D., Martinez-Barbera J.P. Clearance of senescent macrophages ameliorates tumorigenesis in KRAS-driven lung cancer. Cancer Cell, 2023, Vol. 41, no. 7, pp. 1242-1260.e6.

7. Hu S., Marshall C., Darby J., Wei W., Lyons A.B., Körner H. Absence of tumor necrosis factor supports alternative activation of macrophages in the liver after infection with leishmania major. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 1. doi: 10.3389/fimmu.2018.00001.

8. Mantovani A., Marchesi F., Malesci A., Laghi L., Allavena P. Tumour-associated macrophages as treatment targets in oncology. Nat. Rev. Clin. Oncol., 2017, Vol. 14, no. 7, pp. 399-416.

9. Marim F.M., Silveira T.N., Lima D.S. Jr., Zamboni D.S. A method for generation of bone marrow-derived macrophages from cryopreserved mouse bone marrow cells. PLoS One, 2010, Vol. 5, no. 12, e15263. doi: 10.1371/journal.pone.0015263.

10. Schmittgen T.D., Livak K.J. Analyzing real-time PCR data by the comparative C(T) method. Nat. Protoc., 2008, Vol. 3, no. 6, pp. 1101-1108.

11. Yu S., Li Q., Wang Y., Cui Y., Yu Y., Li W., Liu F., Liu T. Tumor-derived LIF promotes chemoresistance via activating tumor-associated macrophages in gastric cancers. Exp. Cell. Res., 2021, Vol. 406, no. 1, 112734. doi: 10.1016/j.yexcr.2021.112734.

12. Yurakova T.R., Gubernatorova E.O., Gorshkova E.A., Nosenko M.A., Nedospasov S.A., Drutskaya M.S. HDM induces distinct immunometabolic phenotype in macrophages in TLR4-dependent manner. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis., 2022, Vol. 1868, no. 12, 166531. doi: 10.1016/j.bbadis.2022.166531.