Sottopopolazione di Neutrofili Ipossici alla Base della Resistenza all'Immunoterapia nel Cancro al Polmone

Il cancro al polmone uccide quasi 1,8 milioni di persone ogni anno e, nonostante gli inibitori dei checkpoint immunitari (ICI) abbiano trasformato il trattamento, i tassi di risposta obiettiva rimangono inferiori al 20% nell'NSCLC, con la maggior parte dei pazienti che alla fine recidiva. Comprendere perché i tumori resistono alla terapia è fondamentale per migliorare i risultati clinici. Questo studio si è concentrato sui neutrofili associati al tumore—in particolare su una sottopopolazione poco caratterizzata—come fattore centrale di resistenza al trattamento.

Il gruppo di ricerca ha condotto un'ambiziosa analisi multi-omics che comprende trascrittomica spaziale, sequenziamento dell'RNA a singola cellula (scRNA-seq) di oltre 30.000 neutrofili su sette dataset, sequenziamento del repertorio TCR, trascrittomica RNA in bulk, proteomica fosforilata e profilazione delle mutazioni genomiche da coorti NSCLC multicentriche. Sono stati inoltre condotti esperimenti di co-coltura in vitro, modellazione con gradient boosting machine (GBM) e drug design assistito da computer (CADD). Un'innovazione chiave è stata l'analisi della nicchia ecologica tramite il pacchetto spaziale ISCHIA, per mappare la co-localizzazione cellulare all'interno del tessuto tumorale.

Il risultato centrale è stato che i neutrofili HIF1A+CSF3R+—che esprimono sia HIF1A, il regolatore principale dell'ipossia, sia il recettore del G-CSF CSF3R—si aggregano all'interno di nicchie tumorali ipossiche e sono significativamente arricchiti nei pazienti che non rispondono alla terapia neoadiuvante. Questi neutrofili esprimono in misura elevata fattori immunosoppressivi tra cui iNOS e Arginase-1, promuovono la riprogrammazione glicolitica e l'efflusso di lattato nel microambiente, e presentano e promuovono un fenotipo secretorio associato alla senescenza (SASP). Il sequenziamento del TCR ha mostrato che la loro presenza si correla con l'espansione clonale di cellule T CD8+ e CD4+ esaurite (Tex), che si co-localizzano spazialmente con le cellule T PD-1+, rafforzando la disfunzione immunitaria. Gli esperimenti di co-coltura hanno confermato che questi neutrofili sopprimono attivamente l'immunità antitumorale e rimodellano lo stroma verso uno stato immunosoppressivo.

Tramite la modellazione GBM, il gruppo di ricerca ha costruito classificatori di regioni di interesse (ROI) composti da queste specifiche sottopopolazioni cellulari, in grado di predire con accuratezza la prognosi dell'NSCLC, la progressione della malattia e la composizione del microambiente in coorti multicentriche di immunoterapia. Lo screening farmacologico CADD ha identificato la platycosside D2—un composto saponino naturale—come inibitore specifico di CSF3R, in grado di ridurre l'espressione di HIF1A e sopprimere l'attività dei neutrofili. Modelli tumorali murini in vivo hanno dimostrato che la terapia di triplice combinazione con platycosside D2, navitoclax (un inibitore senolitico di BCL-2) e anticorpo anti-PD-1 sopprime significativamente la proliferazione tumorale e ripristina un microambiente tumorale meno immunosoppressivo.

Questo studio stabilisce un quadro meccanicistico in cui i neutrofili HIF1A+CSF3R+ fungono da architetti di una nicchia ipossica immunosoppressiva, integrando segnali metabolici, di senescenza e di esaurimento immunitario per attenuare l'efficacia terapeutica. L'identificazione della platycosside D2 come agente mirato contro questa sottopopolazione di neutrofili e la sua sinergia con l'immunoterapia esistente rappresentano una strategia clinica potenzialmente praticabile.