PLoS ONE: antitumorvirkningen af ​​Malaria Parasite infektion i en murin Lewis lungekræft Model gennem Induktion af Medfødte og Adaptive Immunity

Abstrakt

Baggrund

Lungekræft er den mest almindelige malignitet hos mennesker og sin høje dødelighed betyder, at ingen effektiv behandling til rådighed. Udvikling af nye terapeutiske strategier for lungekræft er et presserende behov. Malaria er blevet rapporteret at stimulere værtsimmunresponser, som menes at være effektive til bekæmpelse nogle kliniske cancere. Denne undersøgelse har til formål at dokumentere, at malariaparasitten infektion er terapeutisk for lungekræft.

Metodologi /vigtigste resultater

antitumorvirkningen af ​​malaria infektion blev undersøgt i både subkutant og intravenøst ​​implanteret murine Lewis lungekræft (LLC) model. Resultaterne viste, at malaria infektion inhiberes LLC vækst og metastase og forlængede overlevelsen af ​​tumorbærende mus. Histologisk analyse af tumorer fra mus inficeret med malaria viste, at angiogenese blev inhiberet, hvilket korrelerede med øget terminal deoxynucleotidyltransferase-medieret (TUNEL) farvning og faldt Ki-67-ekspression i tumorer. Gennem naturlige dræber (NK) celle cytotoksicitet aktivitet, cytokinassays, enzymkoblet immunospot assay lymfocytproliferation, og flowcytometri, vi demonstreret, at malaria infektion billede antitumorvirkninger ved at inducere både en kraftig anti-tumor medfødte immunreaktion, herunder sekretion af IFN-γ og TNF-α og aktiveringen af ​​NK-celler såvel som adaptiv anti-tumor-immunitet med stigende tumor-specifik T-celleproliferation og cytolytisk aktivitet af CD8

+ T-celler. Navnlig tumorbærende mus inficeret med parasitten udviklet langvarig og effektiv tumor-specifik immunitet. Derfor fandt vi, at malariaparasitten infektion kan øge immunresponset af lungekræft DNA-vaccine pcDNA3.1-hMUC1 og kombinationen producerede en synergistisk antitumor effekt.

Konklusioner /Betydning

Malaria infektion betydeligt undertrykker LLC vækst via induktion af medfødte og adaptive antitumor reaktioner i en musemodel. Disse data antyder, at malariaparasitten kan tilvejebringe en hidtil ukendt strategi eller terapeutisk vaccine vektor til anti-lungekræft immun-baseret behandling

Henvisning:. Chen L, Han Z, Qin L, Li Q, Shi X, Zhao S, et al. (2011) antitumorvirkningen af ​​Malaria Parasite infektion i en murin Lewis lungekræft Model gennem Induktion af Medfødte og Adaptive immunitet. PLoS ONE 6 (9): e24407. doi: 10,1371 /journal.pone.0024407

Redaktør: Hong Wei Chu, National Jewish Health, USA

Modtaget: 18. maj 2011; Accepteret: August 8, 2011; Udgivet: 9 September, 2011

Copyright: © 2011 Chen et al. . Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering: yde støtte fra National Naturvidenskab Foundation of China (nr 81.001.022 til ZH), et tilskud fra staten Key Laboratory of Respiratory Disease til XC, og en bevilling fra CAS-FS Biotech og Pharmaceutical center til XC. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Lungekræft er den hyppigste årsag til kræft-relaterede dødsfald på verdensplan [1]. Selvom behandlingsmetoder i kirurgi, stråling, og kemoterapi er blevet forbedret, prognose fortsat er utilfredsstillende, og udvikle nye terapeutiske strategier er stadig et presserende behov. Immunterapi kan repræsentere en af ​​nye terapeutiske strategier for lungekræft er for nylig blevet udviklet [2] – [5]. Målet med lungecancer immunterapi er at forøge den svækkede værtens immunrespons mod tumorer under anvendelse af specifikke og /eller ikke-specifikke immunstimulerende midler [4] – [6]. Uspecifikke immunstimulerende stoffer og interventioner med cytokiner har begrænset kliniske fordele. Målet-directed immunterapi med definerede tumorantigener, såsom melanom-associeret antigen 3 og mucin 1 (MUC1), er der behov for suboptimale og stærke adjuvansegenskaber midler [6], [7]. Desuden er det nu klart, at lungekræft ofte præsentere en tolerogenisk mikromiljø, der hæmmer en effektiv antitumor immunitet. Derfor nye potente og effektive immunterapi, både forstærke antitumor immunitet og modvirke tumor-medieret immunsuppression for lungekræft er nødvendige.

Malaria, som er forårsaget af en intracellulær parasit fra

Plasmodium

slægt, er den mest almindelige parasitiske infektion hos mennesker. Human malariaparasitten infektion kan producere periodiske høj feber i den akutte fase. Hypertermi er blevet klinisk anvendt til behandling af visse kræftformer [8] – [11]. Endvidere har malaria blevet rapporteret at stimulere værtens immunresponser, såsom fremme IFN-γ produktion, aktivering naturlige dræber (NK) celler, γδ T-celler og NKT-celler, inducere modningen af ​​dendritiske celler (DC’er), og stimulere T-celle spredning [12], [13], som menes at være effektiv til at bekæmpe nogle kliniske kræftformer [14] – [16].

I denne undersøgelse foreslår vi, at malariaparasitten infektion er terapeutisk for lungekræft. Den antitumorvirkning og immunologiske mekanismer af malaria infektion blev undersøgt i en murin lungecancer model. Vi fandt, at

Plasmodium yoelii

17XNL (

P. Yoelii

17XNL) infektion betydeligt hæmmede væksten og metastase af Lewis lungecancer (LLC). Desuden vi demonstreret, at malaria infektion leveres antitumor effekt ved at inducere potent medfødte og adaptive antitumor immunitet.

Resultater

Undertrykkelse af LLC vækst og metastase udvikling i mus ved malariaparasitten infektion

for at bestemme virkningen af ​​malaria infektion på væksten af ​​LLC-celler, vi inficerede tumorbærende mus podet med en subkutan (sc) injektion af LLC-celler med

P. yoelii

17XNL parasitiseret erythrocytter (LLC + Py) eller med et tilsvarende antal inficerede erytrocytter (LLC). Under den infektiøse periode malaria (. Fig S1) blev væksten af ​​tumorceller tydeligt undertrykt i LLC + Py-gruppen sammenlignet med LLC gruppen (fig 1A . B). Tumoren mængder (

P

= 0,0006, figur 1A.) Og tumor vægte (

P

. 0,0001, figur 1B) blev signifikant reduceret i LLC + Py gruppe mus i forhold til de LLC gruppe mus. Vi derefter bestemmes virkningen af ​​malariaparasitten infektion på lungekræft metastase ved at analysere forekomsten af ​​fjerne metastaser i lungen og leveren på dag 35 post-tumor celleinokulering. Vi fandt, at mens LLC kontrolgruppen udviste en høj frekvens af metastase (10 af 10 mus, 100%), metastase i LLC + Py gruppe blev kun observeret i 1 ud af 10 dyr (

P

0,0001 , fig. 1C og fig. S2). Dette eksperiment blev derefter udført under anvendelse af en mere aggressiv metastatisk model produceret af intravenøst ​​(i.v.) injektion af tumorceller i mus [17]. Svarer til den foregående s.c. tumor model, malaria parasit-infektion betydeligt reduceret antallet af metastaser, der er udviklet i lungerne (

P

= 0,0057, Figur 1D . E). Desuden malariaparasitten-inficerede tumorbærende mus overlevede meget længere end deres ikke-inficerede modstykker (

P

= 0,0002, fig. 1F). Fjernmetastaser er en væsentlig årsag til kræft dødsfald hos patienter med solide tumorer [18]. Derfor har vi kombineret kirurgisk behandling og malaria infektion at kontrollere sine antimetastatiske aktiviteter. Den primære tumor blev kirurgisk fjernet efter tumordannelse. Fem dage senere blev halvdelen af ​​musene inficeret med

P. yoelii

og de andre var uinficeret (fig. 2A). Resultaterne viste, at parasit-inficerede tumorbærende mus overlevede meget længere end deres ikke-inficerede modstykker efter kirurgi (

P

= 0,0246, fig. 2B). Denne observation antyder mod virkningerne af malariaparasitten infektion mod forsinket trin i den metastatiske proces efter invasionen af ​​blodkar ved metastatiske tumorceller.

A, Tumorvækst blev målt over tid (n = 12). Grafen viser gennemsnitlige med SD. B, tumormasse 17 dage efter inokulation af tumorceller (n = 10). C, Metastase udvikling 35 dage efter inokulation af tumor. Grafen viser antallet af lunge- og levertumorer i LLC og LLC + Py mus (n = 10). D, Antal lunge tumorknuder i mus 18 dage efter intravenøs inokulation af tumor (n = 21). E, Eksempler på metastatiske knuder i lungerne hos mus i D. F, Survival kurve af LLC og LLC + Py gruppe mus (n = 11). Alle eksperimenter blev udført tre gange med lignende resultater. Statistiske forskelle mellem grupperne er angivet med

P

værdier.

A, 5 × 10

5 LLC celler blev injiceret subkutant i den højre flanke af C57BL /6-mus. Efter 15 dages tumorvækst blev primære tumorer fjernes kirurgisk. Musene blev fulgt i yderligere 5 dage til nyttiggørelse, blev derefter halvdelen af ​​musene inficeret med

P. yoelii

17XNL og de andre blev injiceret med et tilsvarende antal inficerede erytrocytter. B, Data viser overlevelseskurverne for mus efter primær tumor fjernelse.

P. yoelii

17XNL inficerede mus overlevede meget længere end deres ikke-inficerede modstykker (n = 11).

Effekt af malariaparasitten infektion på tumorcelleproliferation, apoptose, og angiogenese

Som vist i figur 3, farvning for proliferationsmarkør Ki67 viser signifikant suppression af proliferation i LLC + Py gruppe mus, sammenlignet med de LLC gruppe mus (

P

= 0,0022, fig. 3A). I mellemtiden blev apoptose celler markant forøget inden tumorer i LLC + Py gruppe mus versus LLC gruppe mus (

P

= 0,0079, fig. 3B), som det fremgår af terminal deoxynucleotidyltransferase-medieret (TUNEL) farvning af tumorer på dag 17. Derefter blev tumor blodkar undersøgt for at bestemme, om den observerede fald i spredning og stigning i apoptose var påvirket af vaskulær beskæring [19]. Farvning af endotelceller i blodkar med CD31 viste omfattende tumorvaskulatur mellem tumor reder i de LLC gruppe mus versus markeret angiogenetisk undertrykkelse i LLC + Py gruppe mus (

P

= 0,0022, fig. 3C og fig. S3 ).

A-C, Immunohistokemisk farvning (venstre) og assay kvantificering (højre, n = 5-6) for Ki-67 (A), TUNEL (B), og CD31 (C) analyser af den tumorprøver i fig. 1B. Hvert symbol svarer til et individuelt dyr. Linjen repræsenterer middelværdien. Barer: 25 um i A, 50 um i B og C.

Induktion af Th1-type cytokiner og stigende NK-celle cytotoksicitet aktivitet og infiltration

potent anti-tumor aktivitet af malaria infektion meget opmuntret os til yderligere at udforske sin dybe mekanisme. Det medfødte immunsystem, som menes at producere beskyttende cytokiner og aktivere medfødte lymfocytter tilvejebringer måde til hurtigt modstå tumor [20]. Vi fandt, at malariaparasitten infektion førte til kraftige stigninger i IFN-γ og TNF-α-niveauer, topper 3 dage efter infektion (Fig 4A . B), og den lytiske aktivitet af NK-celler blev øget betydeligt i de tidlige stadier af infektion ( fig. 4C). Selv om procentdelen af ​​NK-celler i tumor-drænende lymfeknuder (TdLNs) ikke var signifikant forskellig mellem grupperne (fig. 4d), parasitinfektion øget antallet af granzym B-secernerende NK-celler i TdLNs (fig. 4E). En stigning i såvel antallet af NK-celler og granzym B-secernerende NK-celler blev observeret i tumorvæv i LLC + Py-gruppen (fig 4F . G), hvilket antyder, at efter parasitisk infektion, tumor-infiltrerende NK-celler udviser højere

in situ

cytotoksisk aktivitet. Disse resultater bekræftede, at malaria infektion havde en funktion i aktivering af den medfødte immunreaktion, der kontrollerer væksten af ​​podede LLC-celler.

A og B, Niveauer af IFN-γ (A) og TNF-α (B) i splenocyt kultursupernatanter som målt ved ELISA (n = 4). C, Cytotoksiciteten af ​​NK-celler beriget fra splenocytter på forskellige tidspunkter blev vurderet i forhold YAC-1-celler i de angivne effektor-til-mål (E:T) -forhold (n = 4). D og E, Fem dage efter podning med tumoren, den procentvise (D) og granzym B-sekretion (E) på NK-celler blev bestemt i TdLN og TnLN af mus ved flowcytometri (n = 6). F og G, De absolutte antal af tumor-infiltrerende NK-celler (F) og spontan granzym B-producerende NK-celler (G) blev kvantificeret ved flowcytometri og normaliseret til biopsi vægt (n = 6) 17 dage efter inokulation af tumor. Disse eksperimenter blev individuelt gennemført tre gange med identiske resultater, og de repræsentative scatter plots er vist. Alle grafer viser gennemsnit med SD. *,

P

0,05

Induktion af anti-tumor-specifikke immunreaktioner

På grund af den svage immunogenicitet LLC celler, studere antigen (. ag) -specifik immunreaktion mod LLC-celler er udfordrende [21]. Derfor frembragte vi en rekombinant LLC-cellelinje (LLC-MUC1), der udtrykte MUC1 (fig. S4) at undersøge tumoren Ag-specifikke immunresponser induceret af malariaparasitten infektion. For yderligere at bekræfte de immunresponser at være tumor Ag-specifik, ikke muse-self Ag-specifikke, anvendte vi et eksogent MUC1 (human MUC1) til frembringelse af LLC-MUC1 cellelinie. Human MUC1 er meget immunogen hos mus og dets epitop er meget klart, således at det er bekvemt for os at undersøge tumoren Ag-specifikke immunresponser. LLC-MUC1-celler og de parentale LLC-celler viste ingen signifikant forskel i vækst og morfologiske karakteristika in vitro, og også viste en lignende vækst in vivo (data ikke vist).

I betragtning af den centrale rolle af DC’er i at initiere og opretholde Ag-specifikke immunreaktioner [20], [22] – [24], vi analyserede procentdel og modning af CD11c

+ udviklingslandene i lymfeknude (LN) i tumor-bærende mus inficeret med

P. yoelii

17XNL parasitiseret erythrocytter (LLC + Py) eller ikke-inficerede erythrocytter (LLC). Vi fandt, at malaria infektion på tidligt stadium steg procenten af ​​CD11c

+ DC’er (Fig. 5A og fig. S5) og opreguleret CD80 og CD86 ekspression ved CD11c

+ DC’er i tumoren drænende lymfeknude (TdLN ), sammenlignet med de LLC gruppe mus (fig 5B . C). Denne stigning i procentdelen og modning af DC’er blev ikke observeret i ikke-tumor drænende lymfeknude (TnLN) i begge grupper af mus (fig. 5 og fig. S5).

To dage efter inokulation af tumor, DC modning profil og blev bestemt i lymfeknudeceller. A. Kvantificering af DC procentdel i lymfeknuder ved flowcytometri. DC procentdel i TdLNs og TnLN af tumorbærende mus vist. Linien i grafen angiver middelværdien. B og C, Den geometriske gennemsnitlige fluorescensintensitet af CD80 (B) og CD86 (C) på DC’er, er data puljet fra tre uafhængige forsøg. Grafen viser gennemsnitlige med SD. *

P

0,05; **

P

0,01; ***

P

. 0,001

Vi derefter vurderet, om malaria inficerede-associeret DCs ekstraudstyr oversættes til det forbedrede cross-priming og intra-tumor rekruttering af specifikke T-celler eller ikke [25], [26]. Ved hjælp af vores tumor musemodel med LLC-MUC1-celler vurderede vi det tumorspecifikke (MUC1 versus irrelevant OVA) produktion af IFN-γ og granzym B i TdLN celler ved enzymkoblet immunospot (ELISPOT) assay. Vi observerede en markant stigning i antallet af IFN-y /granzym B-secernerende effektorceller som respons på MUC1 (Ag-specifik), men ikke til OVA, i LLC + Py-gruppen (fig 6A . B). Dette antyder, at TdLN DC’er i LLC + Py gruppe mus er kompetente til at cross-prime perifer tumor specifikke T-celler, fremkalde MUC1-specifikke immunreaktioner med højere potens. At kontrollere, at DC aktiverede TdLN celler faktisk migreret ind i tumorvæv, blev tætheden af ​​tumor-infiltrerende leukocytter undersøgt. Vi fandt, at i LLC + Py-mus, var der en dramatisk stigning i tætheden af ​​tumor-infiltrerende CD45

+ -celler, og når tumor-infiltrerende lymfocytundergrupper blev undersøgt, både CD4

+ og CD8

+ T-celler populationer blev forøget med CD8

+ T-celler, der repræsenterer den dominerende celletype (fig. 6C). Blandt CD8

+ T-celler, blev densiteten af ​​granzym B-udtrykkende celler også steget betydeligt i tumorerne fra LLC + Py-gruppen (fig. 6C). Disse data antydede, at malaria infektion fremmet ophobning af både CD4

+ T-celler og CD8

+ T-celler og CD8

+ T-celler havde øget effektorfunktion i tumoren.

A og B, IFN-γ- (A) og granzym B- (B) fremstilling af celler afledt fra TdLNs 17 dage efter tumorinokulation blev vurderet af ELISPOT-analyse (n = 6). C, De absolutte antal af tumor-infiltrerende CD45

+ -celler, CD4

+ og CD8

+ T-celler og spontan granzym B-producerende CD8

+ T-celler blev kvantificeret ved flowcytometri og normaliseret til biopsi vægt (n = 6) 17 dage efter inokulation af tumor. D til F blev splenocytter høstet 30 dage efter inokulation af tumor. D, IFN-γ-produktion blev målt under anvendelse af en ELISPOT-analyse (n = 6). E, CD8

+ T-celler blev beriget fra splenocytter og underkastet ELISPOT-analyse til måling af granzym B-produktionen (n = 6). F, Proliferation af splenocytter blev målt ved BrdU-inkorporering (n = 6). Data er præsenteret som stimuleringsindekset (SI), som blev beregnet ved at bestemme forholdet af specifikke MUC1 peptider til ikke-specifikke OVA peptider. Alle grafer viser gennemsnit med SD. Disse eksperimenter blev individuelt gennemført tre gange med identiske resultater, og de repræsentative scatter plots er vist. *,

P

0,05; **,

P

0,01; ***,

P

. 0,001

Vi undersøgte dernæst den systemiske anti-tumor immunrespons og observeret, at antallet af MUC1-specifikke IFN-y-producerende celler i milten var meget højere i LLC + Py mus sammenlignet med LLC-mus (fig. 6d). Blandt de Granzyme B-celler i milten, antallet af MUC1-specifikke CD8

+ T-celler var signifikant højere i LLC + Py-gruppen i forhold til LLC-gruppen (fig. 6E). Vi yderligere målte tumor-specifik T-celleproliferation og fandt, at Ag-specifikke proliferative evne af splenocytter fra LLC + Py gruppe mus var signifikant højere end den for LLC gruppe mus (fig. 6F). Disse data antydede, at malaria infektion fremkaldt den systemiske anti-tumor immunrespons.

Stimulering af effektiv, langvarig anti-tumor immunitet

Malaria parasitinfektion resulterede i forlænget overlevelse og fuldstændig tumorregression i 5-10% (1-2 per 20 mus) af de inficerede tumorbærende mus. De overlevende dyr afviste efterfølgende subkutane injektioner af forælder tumorceller på dag 50 efter den første tumorpodningen, hvilket antyder, at de havde erhvervet systemisk immunitet mod LLC-celler. At vurdere, om malariaparasitten infektion førte til dannelsen af ​​langsigtede immunitet, 50 dage efter podning med tumoren, splenocytter fra musene udviser tumorregression blev analyseret for Ag-specifik proliferation og IFN-γ-sekretion. Splenocytter fra musene udviser tumorregression prolifererede betydeligt i afhængighed af MUC1 peptider (fig. 7A) og produceret høje niveauer af Ag-specifik IFN-γ (fig. 7B), hvilket indikerer, at malariaparasitten infektion augmented ikke kun

in situ

immunitet, men også langvarig, systemisk tumor-specifik immunitet, der bidrager til hæmning af tumorigenese og afvisning af tumor infiltration på fjerne steder.

A og B,

P. yoelii

17XNL infektion resulterede i fuldstændig tumorregression i 5-10% (1-2 pr 20 mus) af de inficerede tumorbærende mus. Halvtreds dage efter infektion blev splenocytter fra musene udviser tumorregression analyseret for MUC1-specifik proliferation (A) og IFN-γ-sekretion (B) (n = 4). Linien i A angiver middelværdien. Barer i B repræsenterer SD. ***

P

. 0,001

antitumorvirkningen af ​​kombinationen af ​​malariaparasitten infektion og DNA-vaccine behandling

Vellykket adjuvanser hjælpe beskyttende antigener til at stimulere potent og langvarig immunresponser. I tilfælde af malaria, er der flere kandidatmolekyler i malariaparasitter, som kunne fungere som adjuvansbestanddele [27], [28]. At vurdere, om parasitinfektion kunne forøge immunresponset af lungekræft DNA-vaccine pcDNA3.1-hMUC1 [29], tumorbærende mus blev immuniseret med monoterapi (LLC + DNA) eller kombinationsbehandling (LLC + Py + DNA), og dyr inficeret med parasitiseret erythrocytter (LLC + Py) eller ikke-inficerede erythrocytter (LLC) tjente som kontrolgrupper. Resultaterne viste, at kombinationen af ​​malariaparasitten infektion og DNA-vaccine behandling udøvede synergistiske virkninger på inhibering af tumorvækst (fig. 8A) og forlængelse af musenes overlevelse (fig. 8B). Disse data antyder, at malariaparasitten er en hidtil ukendt adjuvans, som kan lette specifikke antitumor immunitet.

A og B, 5 × 10

5 LLC-MUC1 celler blev injiceret s.c. i flanken region mus. Fire grupper (LLC, LLC + DNA, LLC + Py, og LLC + Py + DNA) af mus blev immuniseret med DNA-vaccine eller inficeret med parasitter som beskrevet i Materialer og metoder og efterfølgende monitoreret for tumorudvikling i 40 dage (A) og bestemmes overlevelsen slutpunkt i 80 dage (B). Grafen for (A) viser gennemsnitlige med SD. Statistiske forskelle mellem grupperne er angivet med

P

værdier.

Diskussion

Tumorer ofte forstyrre udviklingen og funktionen af ​​immunrespons [30]. Evnen af ​​forskellige infektioner at undertrykke cancervækst er veldokumenteret [31] – [34]. I den foreliggende undersøgelse undersøgte vi antitumor og antimetastatiske aktiviteter af malaria infektion i både subkutant og intravenøst ​​implanteret murine LLC model. Malariaparasitten infektion inhiberes LLC vækst og metastase og forlængede overlevelsen af ​​tumorbærende mus. Yderligere histologisk analyse af tumorer fra mus inficeret med malaria viste, at angiogenese inhiberet og andelen af ​​proliferative celler blev reduceret, hvorimod apoptotiske celler blev forøget. Malaria infektion i LLC-bærende mus også signifikant forøget sekretion af IFN-γ og TNF-α, aktivering af NK-celler, tumor-specifik T-celleproliferation, og cytolytiske aktivitet af CD8

+ T-celler. Disse resultater indikerer, at malariaparasitten infektion fremkalder medfødte og adaptive antitumor responser i LLC-bærende mus, hvilket fører til induktion af antitumor og antimetastatiske aktiviteter.

Lungekræft er den største årsag til cancerassocierede dødsfald. Dens høje dødelighed betyder, at ingen effektiv behandling er tilgængelig [1]. Immunterapi kan repræsentere en af ​​nye terapeutiske strategier for lungekræft er for nylig blevet udviklet. Målet med lungekræft immunterapi er at forøge den svækkede vært immunrespons mod tumorer ved hjælp specifikke og /eller uspecifikke immunforsvar stimulanser. Traditionelle biologiske immunoadjuvanser, såsom Bacillus Calmette-Guérin (BCG) og difteritoksin, og ikke-specifikke immunstimulerende indgreb med cytokiner, såsom IL-2, IFN-α og TNF-α, inducerer en massiv indstrømning af inflammatoriske celler og produktionen af en Th1 cytokin-profil, som fører til bekræftende effekt ved behandling af visse [5] cancere. Imidlertid induktion af de ønskede immunresponser er svag, responser kortvarige, og hukommelsesdannelse er defekt. Således har uspecifik immun simulering ikke vist en klar fordel for lungekræft i enten prækliniske eller kliniske indsats. Ligesom de fleste patogener [31] – [34], malariaparasitten inducerer en massiv indstrømning af inflammatoriske celler og produktionen af ​​et Th1-cytokin-profil, der fører til et immunrespons mod tumorceller. Især malariaparasitten infektion inducerer ikke kun ikke-specifik antitumor immunitet, men også tumor-specifik immunitet. Desuden malariainfektion genererer effektiv og langvarig lokal og systemisk antitumorimmunitet.

Nuværende antitumor specifik immunterapi, såsom terapeutiske vacciner er stadig suboptimal. Den immunoadjuvant komponent er nødvendig for at skabe en proinflammatorisk miljø, hvilket vil styrke co-stimulering og T-lymfocytaktivering [35]. Desuden tumormikromiljøet er potent immunsuppressiv som følge af hurtig funktionel inaktivering af specifik immunterapi-induceret effektor-lymfocytter, der formår at hjem til tumormikromiljøet [6]. Imidlertid malariaparasitten infektion øger procentdelen af ​​DC’er, opregulerer CD80 og CD86 ekspression af DC’er i TdLN, fremmer modningen af ​​DC’er, og leverer Costimulation signaler, der resulterer i genereringen af ​​T-celler med en aktiveret fænotype. Aktiverede CD4

+ T-celler producerer en række cytokiner, der fører til dannelsen og klonal ekspansion af tumor-specifikke CD8

+ T-celler med cytolytisk aktivitet, som genkender og dræber tumorceller [20]. Endvidere malariaparasitten infektion forøger CD8

+ T-celle-medieret antitumorimmunitet gennem øget antal og effektorfunktion både i TdLNs samt i selve tumoren. Malariaparasitten infektion fremmer også tumorinfiltrerende NK-celler, der udviser høj cytotoksisk aktivitet i tumormikromiljøet.

malariaparasitten infektioner dybt provokere værtens immunsystem, inducere polyklonal aktivering, massiv proliferation og differentiering af lymfocytter med parasit-relateret særtræk samt immunreaktioner at være vært antigener frigives under malariaparasitten infektion [36] – [41], der kan tjene som forbedrede immun overvågningsmekanismer mod lungekræft. Muligvis kan de allerede eksisterende antistoffer og præ-aktiverede ikke-tumor-specifikke reaktioner sammen med tumor-Ag-specifikke humorale og cellulære responser indledt efter parasit infektion hæmme tidligt stadium tumorigenese. Så, når malariaparasitten infektion er erhvervet under lunge vækst og udvikling af kræft, medfødte og adaptive immunrespons kan yderligere induceret og /eller forbedret og stærkt undertrykke tumorvækst og metastase. Derudover er der flere kandidatmolekyler i malariaparasitter, som kunne fungere som adjuvansbestanddele [27], [28]. Den glycosylphosphatidylinositol (GPI) af

P. falciparum

menes at være en vigtig faktor i induktionen af ​​proinflammatoriske responser hovedsagelig gennem Toll-lignende receptor (TLR) 2 /MyD88-medieret signalering [42]. Hemozoin, en bio-krystallinsk stof, er en hemin afgiftning biprodukt af malariaparasitter, er blevet vist at mediere medfødte immunsystem aktivering via TLR9 [27], [28]. Hemozoin viser også en potent adjuvansvirkning med flere model antigener. Den “indbyggede” adjuvans kan lette den specifikke antitumorvirkning i vores undersøgelse. Tilsammen kan malariaparasitten være en ideel vaccine køretøjet ikke kun for præsentation af lungekræft antigener (såsom MUC1) til tumorspecifikke T-celler, men også fungere som en adjuvans for at tilvejebringe den passende miljø for at forbedre effektiviteten af ​​alle disse effektor celler [43] – [45]

Men vores undersøgelser har to klare begrænsninger,.. Det første er der ingen feber i gnaver malaria [46], [47], der også blev observeret i vores undersøgelse (data ikke vist). Derfor bør der ikke være nogen hypertermi effekt i vores gnaver malaria-kræftmodeller. For det andet har de anti-cancer effekter blevet bekræftet at være langt stærkere i mus med relativt længere naturlig sygdomsforløb (ca. fire uger) af

P. yoelii

infektion i forhold til dem med en kortere sygdomsforløb (ca. to uger) af

P. chabaudi

infektion eller dem med afbrudte korte kurser af

P. yoelii

infektion (to uger, efter antimalarialægemiddel behandling, data ikke vist). Det betyder længere smitsom periode det er, jo stærkere virkning på hæmningen af ​​væksten lungekræft vil det være. Desværre er den længste periode med gnaver malaria infektion kun opretholdes fire uger (

P. Yoelii

). Så vi kunne ikke observere effekten af ​​langvarig malaria infektion på væksten kræft. Men en af ​​de godartede former af human malaria parasit

P. vivax

producerer periodiske høj feber i den akutte fase, og denne parasit efterfølgende overlever i årevis under den kroniske fase af infektion, hvis patienten giver afkald behandlingen [48], [49]. Derfor har vi hypotesen, at en lang bane af terapeutisk malaria for menneskelig lungekræft bør være effektive.

På trods Greentree foreslog makrofagaktivering-baserede hypotese af terapeutisk malaria (malariotherapy eller malariatherapy) for kræft i 1981 [50], den positive sammenhæng mellem malaria og nogle virus-associerede cancere (såsom Burkitts lymfom og livmoderhalskræft) er veldokumenteret [51], [52]. Men rapporterer vi her, at malaria infektion betydeligt undertrykker LLC vækst via induktion af medfødte og adaptive antitumor svar, hvilket giver en roman forståelse af forholdet mellem malaria og lungekræft. Vi foreslår, at det presserende behov for at undersøge muligheden for at bruge en gen-modificeret svækket Plasmodium som lungekræft vaccine vektor og at identificere de aktive cellulære komponenter i malariaparasitten til immunterapi for lungekræft.

Materialer og metoder

Etik Statement

dyret eksperiment faciliteter blev godkendt af Guangdong Provincial Institut for Videnskab og Teknologi, godkendelse id er SYXK (Guangdong) 2005-0063, og overholdt retningslinjerne i Animal Omsorgsudvalget, Guangzhou Institutes of biomedicin og sundhed, Chinese Academy of Sciences (Animal Welfare Assurance # A5748-01). Alle operation blev udført under anæstesi, og blev gjort alt for at minimere dyrenes lidelser.

Mus, celler og parasitter

Kvindelige 8- til 10 uger gamle C57BL /6 mus blev købt fra Vital floden Experiment Animal Limited Company (Beijing, Kina) og opvokset i Animal center i Guangzhou Institutes of biomedicin og sundhed i overensstemmelse med vejledningen for pleje og anvendelse af forsøgsdyr er oprettet ved dette institut. De murine LLC cellelinje og YAC-1 lymfom celler blev opnået fra Chinese Academy of Sciences Cell Bank (Shanghai, Kina). Den pcDNA3.1 plasmid, der udtrykker human mucin 1 (MUC1) [29], opnået fra Dr. Juni-Key Chung (Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea), blev stabilt transficeret ind i LLC-celler med lipofectamin (Invitrogen, Carlsbad, CA) [53] og selekteret med neomycin (G418, Sigma, Saint Louis, MO, USA) til at generere en LLC-MUC1 cellelinie. MUC1 ekspressionsniveauer blev bekræftet ved western blotting [53], [54]. Den ikke-letal

P. yoelii

17XNL stamme blev opnået fra Malaria Research and Reference Reagens Resource Center (MR4).

tumorvækst og metastaseinhibering Assay

At etablere tumorer, C57BL /6 mus s.c. injiceret med 5 × 10

5 murine LLC celler.

P

0.001.

doi:10.1371/journal.pone.0024407.s005

(TIF)

Acknowledgments

We