Efecto de nucleósidos derivados del ATP en el metabolismo y la funcionalidad de células NK murinas expandidas con IL-15

Abstract

Las células NK son linfocitos efectores pertenecientes a la inmunidad innata. Esta función se basa principalmente en su capacidad de producir tanto gránulos citotóxicos como citoquinas, y desempeñan un papel fundamental en contextos inflamatorios, infecciosos y en la respuesta anticáncer. En el caso de los tumores sólidos, el dogma general indica que al interior de éstos se generan condiciones físicas y metabólicas que resultan en un microambiente inmunosupresor. Por ende, la modulación de la actividad de las células NK es un blanco potencial para mejorar las inmunoterapias, especialmente en la búsqueda de soluciones contra los tumores sólidos. Uno de los metabolitos tumorales con función inmunosupresora es la adenosina. Esta molécula deriva del ATP extracelular presente en el tumor. La adenosina es producida por el procesamiento del ATP por dos ecto enzimas, CD39 y CD73, que están sobre expresadas en el tumor. La adenosina genera una reducción en la capacidad efectora tanto de las células NK como de otros linfocitos citotóxicos (TCD8+) vía la activación de receptores A2A. Una vez generada, la adenosina es rápidamente degradada a inosina mediante la enzima adenosina deaminasa (ADA). Sin embargo, el impacto de la inosina sobre la actividad de las células inmunes está pobremente descrito. Reportes de la literatura indican que al igual que la adenosina, la inosina puede señalizar a través de los receptores A2A en las células NK, proponiéndose la inosina como un potencial agente inmunosupresor. En este trabajo se comparó el papel de adenosina e inosina sobre el metabolismo, migración y la funcionalidad de las células NK. Los resultados indican que en un modelo de células NK murinas expandidas in vitro con interleuquina 15, la adenosina, pero no su metabolito inosina, produce efectos inmunosupresores a través de su receptor A2A. Estos efectos se traducen en un aumento de la expresión de puntos de control inmune como PD1 y TIM3, la disminución de la producción de TNF-α, la despolarización de las mitocondrias y la disminución a corto plazo de la migración de las células NK en matrices de colágeno tridimensionales. Estos resultados sugieren que la modificación de la vía purinérgica, promoviendo la degradación de adenosina en su metabolito inosina, podría limitar el efecto inmunosupresor de la adenosina sobre las células NK, mejorando su función efectora.

NK cells are effector lymphocytes belonging to innate immunity that, due to their capacity to produce both cytotoxic granules and cytokines, play a fundamental role in inflammatory, infectious, and in the context of cancer. These cells are currently a target for cancer immunotherapies and efforts are being made to increase their effectiveness in eliminating solid tumors. Solid tumors present a greater challenge compared to those of hematopoietic origin, because inside the tumors, highly immunosuppressive physical and metabolic conditions are generated. Likewise, the inflammatory component and cell death in the tumor lead to the deregulation of metabolites such as those of the purinergic axis, derived from ATP. In particular, there is an accumulation and increase in the concentration of extracellular adenosine, a molecule generated from the degradation of ATP by two ectoenzymes CD39 and CD73 which are overexpressed in the tumor. Adenosine is an immunosuppressive metabolite that generates a reduction in the effector capacity of both NK cells and other cytotoxic lymphocytes (TCD8+). On the other hand, as part of the purinergic pathway, adenosine is rapidly degraded to inosine by the enzyme adenosine deaminase (ADA), yet its effect on immune cells has not been clearly established. Recent reports indicate that like adenosine, inosine can signal through A2A receptor on NK cells, proposing inosine as an agonist of this receptor, which raises the question of whether they share the same immunosuppressive potential. In this work, we studied the role of both molecules on the metabolism, migration, and functionality of murine NK cells expanded in vitro with interleukin 15. The results indicate and confirm that adenosine, but not its metabolite inosine, produces immunosuppressive effects at both functional and metabolic levels through its A2A receptor. These effects translate into increased expression of immune checkpoints such as PD1 and TIM3, decreased TNF-α production, depolarization of mitochondria, and short-term decrease in the rapidity of NK cells migrating in 3-dimensional collagen matrices. Thus, a modification of the purinergic pathway, promoting the degradation of adenosine into its metabolite inosine, could counteract the immunosuppressive effects generated on NK cells, improving their effector function.