Cómo DEFB1 favorece el crecimiento del adenocarcinoma pulmonar: potencial preclínico de un anticuerpo dirigido
DEFB1 participa en el crecimiento del adenocarcinoma pulmonar
Un estudio identificó DEFB1, un gen relacionado con la proliferación y el pronóstico del adenocarcinoma pulmonar, y evaluó en modelos celulares y animales los efectos de un anticuerpo que lo bloquea. DEFB1 codifica un péptido antimicrobiano que normalmente producen las células epiteliales. El equipo investigó qué papel desempeña este gen en el crecimiento tumoral del adenocarcinoma pulmonar.
Para localizar genes implicados en el crecimiento de las células cancerosas, el equipo realizó un cribado de inactivación génica mediante CRISPR/Cas9 a escala de todo el genoma. Cruzó los resultados obtenidos con células A549 de adenocarcinoma pulmonar cultivadas in vitro y trasplantadas a ratones con un análisis pronóstico de 496 muestras de adenocarcinoma pulmonar de The Cancer Genome Atlas (TCGA). Así obtuvo 15 genes candidatos y seleccionó DEFB1 para estudiarlo en mayor profundidad.
Un mecanismo que conecta la proliferación de las células cancerosas con cambios en los macrófagos
El análisis unicelular mostró una expresión elevada de DEFB1 en las células de adenocarcinoma pulmonar. El análisis mediante inmunohistoquímica múltiple de 118 pares de muestras quirúrgicas de pacientes también detectó una expresión mayor en el tejido tumoral que en el tejido pulmonar normal adyacente. La expresión tumoral elevada de DEFB1 se asoció con un pronóstico desfavorable. En un análisis de supervivencia libre de progresión basado en muestras quirúrgicas, el grupo con expresión alta tuvo una razón de riesgos de 2,52 frente al grupo con expresión baja (p < 0,001). Esta asociación en los datos de pacientes, por sí sola, no demuestra que DEFB1 acorte la supervivencia de los pacientes.
En los experimentos funcionales, la eliminación de DEFB1 en células A549 y PC-9 de adenocarcinoma pulmonar inhibió la proliferación, la migración y la invasión. La reexpresión de DEFB1 o la adición externa de la proteína restauró esas funciones, que habían quedado inhibidas.
El equipo también investigó la vía por la que DEFB1 favorece el crecimiento del cáncer. Los análisis de coinmunoprecipitación, espectrometría de masas y otros métodos mostraron que DEFB1 interactúa con la periplaquina (PPL). Los experimentos funcionales posteriores respaldaron la participación de esa interacción en la transición epitelio-mesenquimal (EMT) y la proliferación. La EMT es un cambio relacionado con las características de migración e invasión celular; estas observaciones no deben interpretarse como prueba directa de metástasis en pacientes.
DEFB1 también se unió al factor inhibidor de la migración de macrófagos (MIF). En experimentos de cocultivo de células de adenocarcinoma pulmonar y macrófagos derivados de THP-1, DEFB1 favoreció una polarización hacia el fenotipo M2, y el inhibidor de MIF ISO-1 atenuó ese cambio. Esto apunta a que DEFB1 podría influir tanto en el crecimiento de las propias células cancerosas como en el estado de las células inmunitarias del entorno.
Efectos del anticuerpo dirigido y cuestiones pendientes de validación
El equipo generó seis anticuerpos monoclonales que bloquean DEFB1 y evaluó después mAb-5, el que inhibió con mayor eficacia la proliferación celular. El anticuerpo inhibió la proliferación celular y el crecimiento tumoral en organoides derivados de pacientes y en modelos murinos. Los organoides recibieron un anticuerpo de control o mAb-5 a una concentración de 1 μg/mL durante siete días. En ratones con adenocarcinoma pulmonar inducido por la mutación Kras G12D y modificados para expresar DEFB1 humano, se observó un retraso del crecimiento tumoral y una prolongación de la supervivencia. Son resultados preclínicos, no resultados terapéuticos en pacientes.
La evaluación de seguridad se limitó a cuatro semanas de administración en ratones machos sanos humanizados para DEFB1. En esas condiciones no se observaron anomalías claras en el peso corporal, la bioquímica sanguínea ni la histología de los principales órganos, pero esto no garantiza la seguridad en seres humanos. Los investigadores señalaron como limitaciones las diferencias entre especies, la evaluación limitada de los linfocitos T CD8 positivos, la insuficiencia del análisis de la función de las células mieloides y la necesidad de mejorar la eficacia del anticuerpo. Los datos no permiten confirmar un calendario de ensayos clínicos ni la eficacia del tratamiento en pacientes.
El diseño y los resultados del estudio pueden consultarse en el artículo original de Cell Death & Disease.
Lung adenocarcinoma, one of the most prevalent malignancies, underscores the urgency of identifying genes linked to its proliferation and prognosis for developing targeted therapies. In this study, we performed genome-wide CRISPR/Cas9 screening both in vitro and in vivo, and subsequently cross-referenced the findings with prognosis-related genes in lung adenocarcinoma. The screening results revealed that DEFB1 promotes lung adenocarcinoma proliferation, while our integrated analysis of single-cell sequencing, multiplex immunohistochemistry, TCGA, and GEO data concurrently demonstrated elevated DEFB1 expression in cancer cells, along with a negative correlation between DEFB1 expression and patient survival. Subsequently, functional studies employing DEFB1 knockout cells, re-expressed DEFB1 cells, and knockout cells supplemented with exogenous DEFB1 revealed that DEFB1 significantly enhances cell proliferation, migration, and invasion. Co-immunoprecipitation combined with mass spectrometry experiments was performed to uncover the mechanism of DEFB1, demonstrating that it interacts with Periplakin (PPL) to induce epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and proliferation, while simultaneously binding to Macrophage Migration Inhibitory Factor (MIF) to enhance M2 macrophage polarization. Furthermore, we developed multiple anti-DEFB1 monoclonal antibodies and found one of them, mAb-5, potently blocked DEFB1's function and inhibited lung adenocarcinoma progression in cell lines, organoids, xenografts, and spontaneous lung cancer models, while maintaining a favorable safety profile. Overall, our study identifies DEFB1 as a novel driver of lung adenocarcinoma, and the anti-DEFB1 monoclonal antibody mAb-5 emerges as a promising therapeutic candidate with significant potential.
Este estudio aporta evidencia preclínica de que un anticuerpo que bloquea la proteína secretada DEFB1 podría ser candidato para desarrollar un tratamiento contra el adenocarcinoma pulmonar. En las células sin DEFB1, mAb-5 no inhibió significativamente la proliferación de forma adicional; también bloqueó el aumento de proliferación causado por la reexpresión de DEFB1, lo que respalda la dependencia de la diana. En la fase de desarrollo, estos resultados y los datos de organoides derivados de pacientes y de ratones podrían servir para optimizar el anticuerpo y diseñar evaluaciones adicionales de eficacia y seguridad. Sin embargo, aún no se han validado la selección de pacientes según la expresión de DEFB1, el beneficio añadido al combinarlo con tratamientos existentes ni una mejora de la supervivencia en personas. Los hallazgos todavía no deben interpretarse como un tratamiento personalizado disponible para los pacientes.