Toxoplasma gondii: Il parassita che inibisce e promuove il cancro

Il parassita Toxoplasma gondii può sia combattere che favorire il cancro. Ti stai chiedendo come può essere? In questa revisione sistematica, i ricercatori analizzano dozzine di studi sperimentali. Scoprirete perché lo stadio dell'infezione è cruciale e quali molecole del parassita sono responsabili del rispettivo effetto.

 

A colpo d'occhio

 

Toxoplasma gondii (T. gondii) è un parassita intracellulare che influenza la biologia del tumore in modi complessi e spesso contraddittori, come mostrato in questa revisione sistematica. L'infezione acuta o l'esposizione a determinati antigeni del parassita porta costantemente a effetti antitumorali in modelli sperimentali. Ciò avviene attivando il sistema immunitario innato e adattivo, invertendo l’immunosoppressione nel microambiente tumorale, inducendo l’apoptosi e inibendo la formazione di nuovi vasi. Al contrario, le infezioni croniche o l’esposizione a specifici fattori di virulenza come la proteina effettrice ROP18 o il microRNA esosomiale miR-21 possono promuovere la crescita del tumore. L'effetto di t gondii dipende in modo cruciale dallo stadio dell’infezione e dal tipo di esposizione all’antigene. Per le future immunoterapie contro il cancro, prendere in considerazione lo sviluppo di batteri T. attenuati e non replicanti. gondii e antigeni ricombinanti selezionati dovrebbero essere presi in considerazione, valutandone rigorosamente la sicurezza e l'efficacia.

 

Toxoplasma gondii e cancro: un'analisi sistematica di effetti contraddittori

 

Il parassita protozoario intracellulare Toxoplasma gondii (abbreviato: T. gondii), un microrganismo distribuito a livello globale, è noto per modulare in modo completo l'immunità dell'ospite e le vie di segnalazione cellulare. Questo potenziale ha suscitato interesse scientifico per il suo impatto sulla biologia del cancro. La domanda di ricerca centrale affrontata in questa revisione sistematica è come T. gondii influenza la crescita del cancro. È stato dimostrato che il parassita ha una notevole dicotomia: può sia inibire che promuovere i tumori.

 

Questa revisione sistematica riassume le prove sperimentali sugli effetti antitumorali e protumorali di T. gondii e i suoi antigeni derivati ​​dal parassita. Una ricerca completa su PubMed fino al 9. L'analisi è stata effettuata nel settembre 2024 e ha costituito la base per l'analisi. Nell’analisi sono stati inclusi un totale di 54 studi sperimentali pubblicati tra il 1971 e il 2024. È importante notare che tutti questi studi erano di natura preclinica, vale a dire sono stati condotti sia in vitro (su colture cellulari) che in vivo (su modelli animali), con 41 studi svolti esclusivamente in vivo, 10 esclusivamente in vitro e 3 sia in vitro che in vivo. Non ci sono studi clinici sull’uomo che esaminino questi effetti.

 

I risultati mostrano una chiara distribuzione degli effetti: 46 studi hanno riportato effetti antitumorali di T. gondii o suoi componenti. Al contrario, solo due studi hanno mostrato effetti pro-tumorali. Un altro studio ha identificato effetti divergenti che dipendevano dallo stadio dell’infezione, con infezioni acute che mostravano effetti antitumorali e infezioni croniche che mostravano effetti pro-tumorali. Cinque studi si sono concentrati sull’analisi delle vie di segnalazione responsabili dello sviluppo del cancro dopo T. gondii sono rilevanti.

 

Lo studio dei meccanismi sottostanti è stato uno degli obiettivi principali di questa revisione sistematica. È diventato chiaro che la modalità d'azione di T. gondii è complesso e dipende da vari fattori, tra cui lo stadio dell’infezione (acuta vs. cronica) e il tipo di esposizione ai parassiti (ad es. da ceppi vivi selvatici, ceppi attenuati, lisati parasati o antigeni ricombinanti). Questa distinzione è cruciale per comprendere la potenziale applicazione di T. immunoterapie a base di gondii contro il cancro.

 

L'effetto antitumorale: come T. gondii mobilita il sistema immunitario contro il cancro

 

L’effetto antitumorale più frequentemente descritto del Toxoplasma gondii (T. gondii) negli studi sperimentali esaminati (28 su 54) è l'attivazione del sistema immunitario innato e adattativo nonché l'inversione dell'immunosoppressione nel microambiente tumorale (TME). Il microambiente tumorale (TME) è l’ambiente complesso attorno a un tumore che comprende non solo cellule tumorali ma anche una varietà di cellule immunitarie, vasi sanguigni e altre cellule di supporto che possono influenzare la crescita del tumore. Un'infezione acuta da T. gondii o l'esposizione a determinati antigeni del parassita innesca una forte risposta immunitaria proinfiammatoria T helper 1 (Th1).

 

Questa risposta Th1 è in gran parte guidata dalle citochine interleuchina-12 (IL-12) e interferone gamma (IFN-γ), che agiscono come messaggeri del sistema immunitario e sono cruciali per la coordinazione e l’amplificazione delle reazioni immunitarie. Infezione acuta da T. Ad esempio, nei modelli murini, i gondii hanno portato all’attivazione di macrofagi e microglia, causando citotossicità non fagocitica (capacità di uccidere direttamente le cellule senza inghiottirle) e ritardando e riducendo la crescita del tumore.

 

Nei topi con deficit di cellule NK, la T. gondii ha ripristinato l’attività citotossica delle cellule natural killer (cellule NK) attraverso vie di segnalazione dipendenti dall’IFN, dimostrando una potente attivazione immunitaria innata.

 

Numerosi preparati contenenti solo antigeni parassiti, come i tachizoiti fissati in formalina e gli antigeni lisati di tachizoiti (TLA), stimolavano la fagocitosi dei macrofagi (assorbimento e digestione di sostanze o cellule estranee), aumentavano l'attività citotossica dei leucociti (globuli bianchi) e sopprimevano la crescita di linfomi, sarcomi e carcinomi polmonari di Lewis. L’iniezione di TLA nelle cellule dendritiche (DC), cellule immunitarie specializzate che presentano antigeni e avviano risposte immunitarie, ha portato ad un aumento della produzione di IL-12 e all’attivazione delle cellule T CD8±, un tipo di cellule T citotossiche che possono uccidere direttamente le cellule infette o tumorali.

 

T. attenuato e non replicante. gondii, inclusi ceppi mutanti come ACPS, Aldh, Aompdc, Agra5, Agra17 e ceppi auxotrofici di uracile (NRUA), hanno mostrato effetti promettenti. Hanno invertito in modo efficace l’immunosoppressione associata al tumore, riattivato le cellule T “anergiche” CD8± (cellule T che sono inattivate o esaurite e non rispondono più efficacemente agli antigeni) e hanno indotto una regressione duratura del tumore nei tumori dell’ovaio, del melanoma e del pancreas. Questi ceppi hanno aumentato l’immunità Th1, l’infiltrazione di cellule T CD4± e CD8± nella TME e ridotto le cellule soppressorie di derivazione mieloide (MDSC), un tipo di cellula immunitaria che può sopprimere il sistema immunitario e promuovere la crescita del tumore.

 

Inoltre, le frazioni proteiche purificate del Toxoplasma hanno promosso la risposta immunitaria proinfiammatoria Th1 e hanno rallentato la crescita del melanoma. I macrofagi che esprimono GRA15II (una proteina ricombinante di T. gondii), sono stati polarizzati in un fenotipo macrofagico antitumorale M1. I macrofagi M1 sono un tipo di macrofagi che svolgono un ruolo proinfiammatorio e possono aiutare a combattere tumori e infezioni. Questi macrofagi M1 hanno inibito il carcinoma epatocellulare rilasciando citochine proinfiammatorie come TNF-α e IL-12 e riducendo fattori protumorali come IL-10, IL-6, TGF-β e VEGF.

 

Un altro meccanismo è stato osservato attraverso gli esosomi derivati ​​dalle DC (piccole vescicole rilasciate dalle cellule dendritiche che trasportano proteine, lipidi e acidi nucleici) dalle DC infette dal ceppo ME49. Questi esosomi hanno indotto la polarizzazione dei macrofagi M1 dipendente da STAT1 tramite il microRNA miR-155-5p. I microRNA sono piccole molecole di RNA non codificanti che regolano l’espressione genica. miR-155-5p è un microRNA specifico che qui ha contribuito alla polarizzazione dei macrofagi. Tutti questi cambiamenti immunomediati determinano una riprogrammazione del microambiente tumorale allontanandolo dall’immunosoppressione verso un ambiente che consente un efficiente riconoscimento immunitario e l’eliminazione delle cellule maligne.

 

Questa trasformazione di tumori immunologicamente “freddi”, che contengono poche cellule immunitarie, in tumori “caldi”, che sono fortemente infiltrati da cellule immunitarie e rispondono bene al blocco dei checkpoint, è considerata un meccanismo chiave per l’efficacia delle immunoterapie.

 

Attacchi diretti al tumore: apoptosi, crescita inibita e inganno molecolare

 

Oltre ad attivare il sistema immunitario, studi sperimentali dimostrano che il Toxoplasma gondii e i suoi componenti possono anche esercitare effetti antitumorali diretti sulle cellule tumorali. Questi effetti intrinseci alle cellule sono stati descritti in 18 degli studi analizzati e comprendono l'induzione dell'apoptosi, l'inibizione dell'angiogenesi, il mimetismo molecolare e la modulazione delle vie di segnalazione intracellulare.

 

Induzione dell'apoptosi: tre studi (6% degli studi totali) hanno dimostrato che T. gondii può innescare la morte cellulare programmata, la cosiddetta apoptosi, direttamente nelle cellule tumorali, indipendentemente dai meccanismi immunitari. L'apoptosi è un processo controllato di morte cellulare necessario per eliminare le cellule danneggiate o indesiderate e mantenere l'equilibrio nei tessuti. Così potrebbe un T. gondii lisato antigene (TLA) che inducono l'apoptosi nelle cellule di glioma umano e ne bloccano efficacemente la crescita [39]. Un'infezione acuta da un ceppo RH selvaggio di T. gondii ha portato ad una rapida apoptosi nelle cellule di cancro al seno HER2/Neu± [40].

 

Un ceppo ME49 attenuato ha attivato vie di segnalazione apoptotica intrinseca aumentando significativamente le proteine ​​pro-apoptotiche Bax e Bak nonché i regolatori del citocromo c. Ciò è stato accompagnato da un aumento significativo dell’attività della caspasi-3, un enzima che svolge un ruolo chiave nell’esecuzione dell’apoptosi, e ha portato ad una riduzione del carico tumorale nel carcinoma ascite di Ehrlich [41]. Questi risultati suggeriscono che T. gondii o i suoi antigeni possono avviare l'apoptosi mitocondriale caspasi-dipendente nelle cellule tumorali.

 

Anti-angiogenesi: cinque studi (9%) hanno mostrato una riduzione della vascolarizzazione del tumore dopo l’esposizione a T. gondii. L’angiogenesi è la formazione di nuovi vasi sanguigni di cui i tumori hanno bisogno per nutrirsi e crescere. L’infezione acuta da ceppo RH ha ridotto la vascolarizzazione del tumore nei modelli di melanoma e carcinoma polmonare eliminando l’espressione del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), una molecola di segnalazione cruciale per l’angiogenesi, e riducendo la formazione di microvasi [42]. L’infezione acuta ha anche inibito l’angiogenesi nel carcinoma polmonare di Lewis, integrando una risposta immunitaria Th1 innescata [43].

 

Il TLA ha ridotto l’espressione di CD31, un marcatore associato all’angiogenesi, e ha aumentato i livelli di interleuchina-12 (IL-12), una citochina che sopprime la vascolarizzazione del tumore [44,45]. Un vaccino contro il Toxoplasma (ATV) autoclavato ha ridotto il VEGF nel carcinoma di Ehrlich [46]. Questi effetti anti-angiogenici sono un meccanismo riproducibile di soppressione del tumore accoppiato a citochine.

 

Mimetismo molecolare: due studi (4%) hanno identificato una reattività crociata antigenica e la presenza di epitopi condivisi tra T. antigeni gondii e cellule tumorali. Il mimetismo molecolare descrive il fenomeno in cui le molecole patogene sono così simili a quelle dell’ospite da innescare una risposta immunitaria simile. Siero di T topi infetti da gondii si legavano selettivamente alle cellule tumorali ma non ai linfociti normali, suggerendo il riconoscimento specifico dell’antigene da parte degli anticorpi indotti dall’infezione [47]. L'ATV ha mostrato bande proteiche comuni con il carcinoma di Ehrlich, suggerendo il mimetismo molecolare e il riconoscimento immunitario cross-reattivo [48]. Questi risultati supportano il mimetismo molecolare come meccanismo per il controllo del tumore indotto dai parassiti.

 

Vie di segnalazione intrinseche alle cellule: otto studi (15%) hanno dimostrato la modulazione diretta delle vie di segnalazione intrinseche del tumore da parte di T. gondii o le sue proteine ​​effettrici. Le vie di segnalazione intrinseche alle cellule sono reti complesse all'interno delle cellule che ne controllano le funzioni, la crescita e la sopravvivenza. L'infezione acuta da ceppo RH ha soppresso la crescita del carcinoma epatocellulare alterando i regolatori del ciclo cellulare e riducendo la proliferazione cellulare (arresto del ciclo cellulare G0/G1 attraverso la downregulation della ciclina B1 e cdc2). Inoltre, ha promosso percorsi di segnalazione pro-apoptotica attraverso un aumento della caspasi-3 e una diminuzione della proteina anti-apoptotica Bcl-2 [49].

 

L’infezione acuta da ceppo ME49 ha indotto l’apoptosi nelle cellule leucemiche umane a cellule T attraverso la via di segnalazione NF-κB (un importante fattore di trascrizione coinvolto nelle risposte infiammatorie e nella crescita cellulare) e le relative proteine ​​regolatrici attraverso la sovraregolazione della proteasi A20 (che inibisce l’attivazione di NF-κB) e la sottoregolazione della proteina anti-apoptotica ABIN [50].

 

Anche le proteine ​​ricombinanti dei parassiti hanno svolto un ruolo importante. La proteina ricombinante ROP16 (rROP16) ha indotto l'apoptosi nelle cellule di neuroblastoma attraverso l'attivazione della via di segnalazione p53, un'importante funzione di soppressore del tumore. Ciò si è verificato attraverso la fosforilazione diretta della serina 15/37 di p53, l’aumento dell’espressione della proteina Bax pro-apoptotica e della caspasi 9, e ha provocato l’arresto del ciclo cellulare in fase G1 attraverso una maggiore espressione di p21 (un noto inibitore del ciclo cellulare) e una diminuzione dell’espressione di CDK [5]. rROP16 ha anche inibito la proliferazione delle cellule di adenocarcinoma polmonare attivando STAT3, inducendo l'arresto del ciclo cellulare G1 e riducendo l'invasione e la migrazione delle cellule tumorali attraverso la regolazione di p53, Bax, Bcl-2, caspasi 3 scissa e caspasi 9 [52].

 

Un peptide ricombinante derivato dal GRA8 ha attivato i mitocondri (“rianimazione metabolica”) nelle cellule tumorali del colon, portando all’apoptosi [51]. La proteina ricombinante GRA16 (rGRA16) ha stabilizzato la proteina soppressore del tumore PTEN e ha attivato le vie di soppressione del tumore p53 in vari tumori [6]. Inoltre, rGRA16 ha inibito le vie di segnalazione AKT/NF-κB e ha indotto l’arresto del ciclo cellulare G2/M e l’apoptosi nelle cellule di carcinoma polmonare non a piccole cellule, riducendo così la chemioresistenza [7]. Questi risultati dimostrano che le infezioni acute e le proteine ​​effettrici dei parassiti possono anche attivare le reti di soppressori tumorali intrinseche alle cellule indipendentemente dall’attivazione immunitaria.

 

Il lato oscuro: come le infezioni croniche e alcune proteine ​​parassitarie promuovono il cancro

 

Sebbene il Toxoplasma gondii e i suoi antigeni possano manifestare diversi effetti antitumorali, la ricerca ha anche scoperto un “lato oscuro”: in determinate condizioni, infezioni croniche e specifiche proteine ​​parassitarie possono favorire la crescita del cancro. Due studi (4% degli studi analizzati) hanno identificato percorsi di segnalazione indotti dall’infezione che possono promuovere la sopravvivenza del tumore.

 

Un fattore cruciale che è stato in grado di innescare effetti di promozione del cancro in laboratorio è la proteina effettrice ROP18 (Rhoptry Protein 18). Nelle cellule di glioblastoma è stato dimostrato che l'espressione di ROP18 dopo T. gondii ha inibito l'apoptosi mitocondriale bloccando la segnalazione P2X1. L’apoptosi mitocondriale è un meccanismo naturale di morte cellulare programmata progettato per eliminare le cellule tumorali. Inibendo questo processo, ROP18 ha promosso la sopravvivenza delle cellule tumorali. Ciò è in contrasto con gli effetti antitumorali osservati con altre proteine ​​parassitarie come ROP16.

 

Un altro meccanismo pro-tumorale è stato mediato dal microRNA esosomiale (miR-21) prodotto da T. cellule microgliali infette da gondii. Gli esosomi sono piccole vescicole secrete dalle cellule che trasportano molecole messaggere come i microRNA tra le cellule. In laboratorio, è stato dimostrato che questo miR-21 derivato infettiva sottoregola i geni oncosoppressori come FoxO1, PTEN e PDCD4. Questi geni sono normalmente responsabili dell’inibizione della crescita cellulare. Nell’esperimento, la loro soppressione ha portato ad una crescita accelerata del glioma.

 

La dicotomia di T. gondii è particolarmente evidente quando si tiene conto dello stato dell’infezione. Uno studio del 2024 ha confrontato direttamente gli effetti dell’infezione acuta rispetto a quella cronica nei modelli animali. Mentre l’infezione acuta con un ceppo RH ha inibito la crescita del tumore migliorando la risposta immunitaria Th1 e aumentando le cellule CD8+ citotossiche nel microambiente tumorale (TME), l’infezione cronica con un ceppo ME49 ha migliorato l’immunosoppressione nel TME. Ciò è avvenuto attraverso una diminuzione delle cellule CD8+ citotossiche e dell’infiltrazione di cellule Th1, che hanno facilitato la progressione del tumore. Questi risultati sottolineano che il momento dell’infezione e l’ambiente citochinico prevalente determinano in gran parte l’influenza sul tumore.

 

Questi risultati sono un importante promemoria: evidenziano che il potenziale protumorale osservato nelle infezioni croniche e alcuni fattori di virulenza come ROP18 giustificano una selezione precisa dell'antigene e una rigorosa valutazione della sicurezza per i futuri ceppi di T. sono necessarie terapie antitumorali basate sui gondii. Pertanto sono cruciali la selezione precisa dei ceppi di parassiti e degli antigeni e il controllo rigoroso del decorso dell'infezione.

 

Prospettive: Kann T. gondii sarà un modello per le future terapie antitumorali?

 

Le prove provenienti da cinquant'anni di ricerca sperimentale mostrano che l'interazione del Toxoplasma gondii con la biologia del cancro è una benedizione mista. L’analisi mostra che le infezioni acute, comprese quelle da T. gondii – e l’esposizione a determinati antigeni parassiti sono stati in grado di innescare in laboratorio effetti prevalentemente antitumorali. Questi includono la proteina rhoptry ROP16, le proteine ​​dei granuli densi GRA5, GRA6Nt, i peptidi derivati ​​da GRA8, GRA15II, GRA16, GRA17 e il microRNA esosomale miR-155-5p derivato da DC. I loro effetti includevano l'attivazione dell'immunità innata e adattativa, l'inversione dell'immunosoppressione nel microambiente tumorale, l'induzione dell'apoptosi, l'inibizione dell'angiogenesi, il mimetismo molecolare e la modulazione delle vie di segnalazione intrinseche delle cellule.

 

D'altra parte, c'erano anche prove di effetti che favoriscono il cancro. Questi sono stati osservati in laboratorio, in particolare durante l'infezione cronica e quando esposti a fattori di virulenza specifici come la proteina effettrice ROP18 e il microRNA miR-21. ROP18 ha inibito l'apoptosi mitocondriale nelle cellule tumorali, mentre miR-21 esosomiale ha soppresso l'espressione dei geni oncosoppressori. Questi risultati evidenziano che il potenziale pro-tumorale nelle infezioni croniche o nell’espressione di alcuni fattori parassitari richiede una precisa selezione dell’antigene e una rigorosa valutazione della sicurezza per qualsiasi futuro T. la terapia antitumorale basata sui gondii è essenziale.

 

Tuttavia, gli studi analizzati presentano importanti limiti. I dati provengono esclusivamente da modelli di colture cellulari in vitro e modelli animali in vivo; non ci sono studi sull'uomo. Inoltre, l’eterogeneità degli studi esaminati è notevole, poiché sono stati utilizzati ceppi di parassiti, vie di infezione, modelli tumorali e preparazioni antigeniche molto diversi. Ciò ha reso difficile il confronto diretto e impossibile una meta-analisi quantitativa degli effetti antitumorali e protumorali. In alcuni casi l'interpretazione meccanicistica dettagliata è stata limitata anche dall'analisi molecolare incompleta delle vie di segnalazione sottostanti.

 

Anche la ricerca bibliografica è stata condotta principalmente in un unico database (PubMed), il che lascia aperta la possibilità che siano stati trascurati studi rilevanti provenienti da altre fonti.

 

Per la futura ricerca traslazionale e le possibili applicazioni terapeutiche, i ricercatori dovrebbero concentrarsi non sui parassiti vivi ma su alternative più sicure. Questi includono in particolare T. gondii e proteine ​​parassitarie ricombinanti selezionate che hanno dimostrato attività antitumorale. Questi ceppi non replicanti e proteine ​​ricombinanti sono stati in grado di indurre in modo efficace risposte immunitarie Th1 proinfiammatorie (IL-12/IFN-γ) senza comportare il rischio di replicazione incontrollata del parassita. Sono concettualmente simili alle immunoterapie microbiche come il Bacillus Calmette-Guérin (BCG) nel trattamento del cancro.

 

Una possibilità promettente potrebbe anche essere lo sviluppo di piattaforme di vaccini a mRNA che colpiscano specificamente i ceppi di T. esprimono antigeni gondii ad alto potenziale immunogenico e antitumorale. Tali approcci sono particolarmente promettenti per i tumori immunologicamente “freddi”, come i glioblastomi. Tuttavia, prima di qualsiasi uso clinico, è necessaria una valutazione rigorosa della sicurezza e dell'efficacia di questi batteri T. sono necessari ceppi gondii e proteine ​​ricombinanti. Inoltre, gli studi epidemiologici dovrebbero indagare ulteriormente la maggiore sieroprevalenza di IgG anti-Toxoplasma nei pazienti affetti da cancro al fine di chiarire se lo stato di infezione da Toxoplasma influenza il decorso della malattia (ad es. B. sopravvivenza libera da progressione).

 

Nota sulle fonti

 

Le singole dichiarazioni non sono state adottate perché non potevano essere chiaramente verificate sulla base della fonte disponibile.

 

Quelle

 

Documento originale: Toxoplasma gondii Anti Tumor.pdf