Mekanismer för tumörers immunflykt

Sammanfattning

Tumörers immunflykt är en av cancerns kännetecknande egenskaper och innebär att maligna celler undgår immunförsvarets igenkänning och avdödning. Flykten uppstår genom flera samverkande mekanismer: förlust eller nedreglering av tumörantigen och HLA-klass I, uttryck av hämmande immunkontrollpunkter som PD-L1, rekrytering av immunsuppressiva celler såsom regulatoriska T-celler, myeloida suppressorceller och M2-polariserade makrofager, utsöndring av lösliga faktorer som TGF-β, IL-10, VEGF, indolamin-2,3-dioxygenas och adenosin, samt en metaboliskt och fysiskt fientlig mikromiljö med hypoxi, acidos och en tät stromabarriär. Tillsammans förklarar dessa processer varför immunterapi, trots stora framsteg, inte hjälper alla patienter och varför primär och förvärvad behandlingsresistens uppstår. Samtidigt kan immunförsvaret utnyttjas terapeutiskt, bland annat med immunkontrollpunktshämmare och T-cellsbaserade behandlingar, med risk för immunrelaterad toxicitet som kräver klinisk övervakning.

Immunförsvarets kontroll av tumörceller

Immunologisk tumörkontroll som behandlingsprincip

Att immunförsvaret kan utnyttjas terapeutiskt vid cancersjukdom framgår tydligt av användningen av CAR-T-celler och annan immunterapi. CAR-T-celler är en form av cellbehandling där en färdig cellprodukt ges till patienten. Infusionen kräver noggrann kontroll av patientidentitet, produkt och ordination. Ansvarig avdelningsläkare ska kontaktas när infusionen påbörjas och vara tillgänglig under hela infusionen.

Behandlingen kan ha långvarig immunologisk effekt. Detta är kliniskt betydelsefullt både för tumörkontrollen och för risken för immunrelaterade biverkningar. Symtom på sådan toxicitet kan återkomma om den immunsuppressiva behandlingen minskas för snabbt. Vid immunterapiutlöst myokardit anges därför att kortikosteroider och annan immunsuppression vanligen behöver trappas ut långsamt, ofta under 8 veckor eller längre, under den behandlande onkologens ansvar.

CAR-T-behandling kan också orsaka cytokinfrisättningssyndrom och immuncellsassocierad neurologisk toxicitet. Förekomsten av dessa komplikationer visar att terapeutiskt aktiverade immunceller kan ge uttalade systemiska effekter. Den immunologiska kontrollen av tumören kan således inte betraktas isolerat från immunsystemets påverkan på övriga organ.

Balansen mellan tumöreffekt och vävnadsskada

Immunterapi kan utlösa inflammation i flera organ. Kliniska rutiner finns bland annat för:

• immunterapiutlöst kolit
• immunterapiutlöst myokardit
• immunterapiutlösta hudbiverkningar
• cytokinfrisättningssyndrom
• neurologisk toxicitet efter behandling med immunceller

Dessa tillstånd illustrerar den centrala terapeutiska balansen: en immunreaktion som är tillräckligt kraftig och långvarig för att bidra till kontroll av cancersjukdomen kan samtidigt skada normal vävnad. Behandling av immunrelaterad toxicitet med kortikosteroider eller annan immunsuppression behöver därför planeras och följas upp av ansvarig onkolog. För snabb minskning av immunsuppressionen kan medföra att symtomen återkommer.

Långvarig immunsuppression innebär i sin tur en ökad infektionsrisk. Vid prednisolonbehandling över 20 mg rekommenderas infektionsprofylax med trimetoprim-sulfametoxazol tre dagar per vecka. Detta visar hur handläggningen måste väga den fortsatta immunologiska behandlingseffekten och kontrollen av inflammationen mot risken för opportunistiska infektioner.

Betydelsen av immunologisk återhämtning

Immunsystemets funktion påverkas även av hematopoetisk stamcellstransplantation. Efter haploidentisk transplantation kan immunförsvarets återhämtning ta lång tid, ofta upp till ett år efter en alfa-beta-utarmad transplantation. Framför allt under den första tiden är risken för virusinfektioner förhöjd.

Efter sådan transplantation följs därför PCR för CMV, EBV och adenovirus två gånger per vecka från dag 0. Immunåterhämtningen kontrolleras med en utökad immunbristpanel vid varje månadskontroll. Immunglobulinsubstitution ges enligt lokal rutin när IgG är under 4 g/l. Revaccination påbörjas när B-cellerna börjar återhämta sig, vilket vanligen tar längre tid än efter transplantation med matchad besläktad eller obesläktad givare.

Dessa observationer understryker att immunförsvarets kapacitet inte är statisk. Tumörbehandling kan både förstärka specifika immunologiska effekter och samtidigt orsaka en bredare immunbrist. Klinisk uppföljning behöver därför omfatta tumörsjukdomens utveckling, immunrelaterad organtoxicitet, infektionsrisk och graden av immunologisk återhämtning.

Förlust av tumörantigen och störd antigenpresentation

Cytotoxiska CD8-positiva T-celler känner igen tumörceller genom peptider som presenteras av MHC-klass I, hos människa humant leukocytantigen klass I (HLA-I). Komplexet består av en polymorf tung α-kedja (HLA-A, HLA-B eller HLA-C) och den invarianta lätta kedjan β2-mikroglobulin (β2M), som stabiliserar komplexet. Peptiderna genereras när intracellulära proteiner bryts ned av proteasomen, transporteras till endoplasmatiska retiklet av TAP1/TAP2 och laddas på HLA-I med hjälp av tapasin och andra chaperoner innan komplexet når cellytan [1,2]. Nedreglering eller förlust av HLA-I är en av de vanligaste mekanismerna för immunflykt och är kopplad till kortare total- och progressionsfri överlevnad samt ökad metastasering [1].

Reversibla och irreversibla defekter

Defekterna i antigenpresentationen delas in efter om cellytans HLA-I-uttryck kan återställas farmakologiskt, i irreversibla (hårda) och reversibla (mjuka) lesioner [1,2].

De hårda lesionerna är genetiskt kodade och kan inte återställas med läkemedel, medan de mjuka i princip kan reverseras. Vid LOH i 6p21 är förändringen i regel subklonal och en sen händelse i tumörutvecklingen som uppstår under selektionstryck från tumörreaktiva T-celler [2]. β2M-mutationer är särskilt vanliga vid mikrosatellitinstabil sjukdom och förekommer i mer än 25 % av vissa lymfom [1].

Nedreglering av interferonsvar och icke-klassiska HLA-molekyler

Typ I- och typ II-interferoner, framför allt IFN-γ, är de starkaste induktorerna av HLA-I och verkar via JAK/STAT-vägen. Förlust av funktion i JAK1, JAK2 eller nedströms interferonsignalering gör tumörcellen okänslig för IFN-γ och är kopplad till sämre prognos och resistens mot immunterapi [1,2]. Parallellt kan tumörer överuttrycka de icke-klassiska molekylerna HLA-E och HLA-G, som är immunsuppressiva. HLA-E binder den hämmande receptorn NKG2A på NK- och T-celler och skyddar tumörcellen mot NK-medierad avdödning även när klassiskt HLA-I saknas, en mekanism som utnyttjas terapeutiskt av anti-NKG2A-antikroppen monalizumab [2].

Hämmande immunkontrollpunkter

Immunkontrollpunkter är hämmande receptorer som normalt begränsar T-cellssvar och upprätthåller perifer tolerans. Tumörer utnyttjar dessa vägar för att inaktivera tumörreaktiva T-celler [3]. CTLA-4 verkar tidigt i T-cellsaktiveringen genom att med hög affinitet konkurrera med CD28 om ligandera CD80/CD86 på antigenpresenterande celler och därmed blockera den kostimulering som krävs för aktivering. CTLA-4 uttrycks konstitutivt på regulatoriska T-celler och bidrar till deras suppressiva funktion [3]. PD-1 uttrycks senare, på aktiverade och uttröttade T-celler, och binder ligandera PD-L1 och PD-L2. Signaleringen sker via immunoreceptorbaserade motiv (ITSM) som rekryterar fosfataserna SHP-1 och SHP-2, vilka defosforylerar ZAP70 och CD3ζ och därmed dämpar T-cellsreceptorsignalen samt hämmar PI3K-Akt-mTOR- och RAS-MEK-ERK-vägarna [3].

Immunkontrollpunktshämmare har förändrat cancerbehandlingen. Ipilimumab (anti-CTLA-4) blev 2011 den första godkända hämmaren, för avancerat melanom, följd av flera PD-1- och PD-L1-hämmare för ett brett spektrum av tumörer. Relatlimab, som blockerar LAG-3, godkändes 2022 i kombination med nivolumab för melanom [3]. CTLA-4 och PD-1 har icke-överlappande verkningsmekanismer, vilket motiverar kombinationsbehandling [3].

Vid kronisk antigenexponering samuttrycker T-celler flera hämmande receptorer (PD-1, CTLA-4, LAG-3, TIM-3 och TIGIT) och övergår i ett uttröttat tillstånd (exhaustion) med nedsatt cytotoxicitet och cytokinproduktion [3,4]. Tumörceller, tumörassocierade makrofager och kärlendotel uppreglerar PD-L1 och andra B7-molekyler som direkt tystar T-cellsreceptorsignalen [4]. Tumörer kan utifrån immuninfiltrationen delas in i heta, exkluderade och kalla, där heta tumörer med hög lymfocytinfiltration och PD-L1-uttryck svarar bäst på immunkontrollpunktshämmare. PD-L1-uttryck är den mest använda prediktiva markören men är prediktiv i endast omkring 30 % av fallen och varierar med tumörtyp och läkemedel [3].

Regulatoriska T-celler och immunsuppressiva myeloida celler

Tumörens mikromiljö rekryterar och aktiverar celler som aktivt undertrycker det antitumorala immunsvaret. De viktigaste är regulatoriska T-celler (Treg), myeloida suppressorceller (MDSC) och tumörassocierade makrofager (TAM).

Regulatoriska T-celler

Regulatoriska T-celler är CD4-positiva celler som uttrycker CD25 och transkriptionsfaktorn FOXP3. De utövar sin suppression genom flera samverkande mekanismer: utsöndring av hämmande cytokiner (TGF-β, IL-10 och IL-35), uttryck av hämmande receptorer (framför allt CTLA-4, men även PD-1, LAG-3 och TIM-3), direkt cytotoxicitet via perforin och granzym, förbrukning av IL-2 samt generering av immunsuppressivt adenosin via ektonukleotidaserna CD39 och CD73 [5]. Treg rekryteras till tumören av kemokiner, där axeln CCL17/CCL22–CCR4 är särskilt betydelsefull, och kan dessutom expandera och nybildas lokalt under inverkan av TGF-β och adenosin [5].

En hög kvot av Treg till effektor-T-celler i tumörvävnaden är kopplad till sämre prognos vid bland annat ovarial-, pankreas- och lungcancer, glioblastom och melanom, medan Treg-infiltration paradoxalt nog kan innebära bättre prognos vid kolorektal- och ventrikelcancer, sannolikt genom kontroll av tumörfrämjande inflammation [5]. Selektiv depletering av CCR4-uttryckande Treg med monoklonal antikropp har återställt antigenspecifika T-cellssvar och illustrerar Treg som terapeutiskt mål [5].

Myeloida suppressorceller och tumörassocierade makrofager

Myeloida suppressorceller är en heterogen grupp omogna myeloida celler, uppdelade i en polymorfnukleär och en monocytär subtyp, som dämpar effektor-T-celler och NK-celler [6]. De hämmar via arginas 1, som tömmer mikromiljön på arginin och därmed nedreglerar CD3ζ-kedjan, via reaktiva syre- och kväveföreningar (bland annat inducerbart kväveoxidsyntas) som stör T-cellsreceptorsignalen, samt genom att förbruka essentiella aminosyror och främja omvandling av naiva T-celler till Treg [6]. MDSC ackumuleras under inflytande av tumörhärledda cytokiner som IL-6, granulocyt-kolonistimulerande faktor och VEGF, och rekryteras särskilt till hypoxiska områden via HIF-1α-beroende signalering [6].

Tumörassocierade makrofager utvecklas från cirkulerande monocyter och rekryteras via axeln CCL2–CCR2. De polariseras mellan en proinflammatorisk, tumörhämmande M1-fenotyp och en tumörfrämjande M2-fenotyp. M2-polariserade makrofager producerar VEGF, IL-10, TGF-β, arginas 1 och indolamin-2,3-dioxygenas, drar till sig Treg via kemokiner som CCL22 och är kopplade till sämre prognos [6]. Samspelet mellan MDSC och TAM förstärker den immunsuppressiva miljön ytterligare genom ökad IL-10-produktion och nedreglerad antigenpresentation [6].

Cytokiner och andra lösliga immunsuppressiva faktorer

Utöver cellulära mekanismer verkar ett nätverk av lösliga mediatorer som utsöndras av tumörceller, stromaceller och infiltrerande immunceller och som tillsammans upprätthåller ett immuntolerant tillstånd [6].

TGF-β är rikligt förekommande i mikromiljön och produceras av tumörceller, makrofager och Treg. Den driver M2-polarisering av makrofager, främjar differentiering av naiva CD4-celler till Treg, hämmar cytotoxiciteten hos CD8- och NK-celler och nedreglerar aktiveringen av dendritiska celler [6]. TGF-β styvar dessutom den extracellulära matrisen, nedreglerar endotelets adhesionsmolekyler och hämmar T-cellernas rörlighet [4]. Höga serumnivåer av TGF-β har kopplats till sämre behandlingssvar [6].

IL-10 är en toleransinducerande cytokin som produceras av tumörceller, makrofager, Treg och dendritiska celler. Den minskar rekryteringen av tumörinfiltrerande T-celler, uppreglerar PD-L1 på monocyter och ökar antalet MDSC, och höga cirkulerande nivåer förknippas med sämre prognos [6]. VEGF driver inte bara den avvikande kärlnybildningen utan verkar också immunsuppressivt: den hämmar mognaden av antigenpresenterande celler, ökar rekryteringen av MDSC och Treg samt höjer uttrycket av PD-1 på T-celler och PD-L1 på makrofager [6,4].

Flera enzymer och metaboliter bidrar också. Indolamin-2,3-dioxygenas (IDO) katalyserar nedbrytningen av tryptofan till kynurenin. Uttömningen av tryptofan leder till T-cellsanergi, medan kynurenin uppreglerar PD-1 på effektor-T-celler och inducerar Treg, och hämning av IDO har adderat effekt till immunkontrollpunktshämmare [6]. Adenosin bildas från extracellulärt ATP genom ektonukleotidaserna CD39 och CD73, uttryckta på tumörceller, stromaceller och suppressorceller, och hämmar T- och NK-celler via A2A-receptorn samtidigt som det expanderar Treg och MDSC [6].

Hypoxi, acidos och metabol konkurrens

Tumörceller reprogrammerar sin ämnesomsättning och upprätthåller hög glykolys även i närvaro av syre (Warburgeffekten). Det ökade glukosupptaget och den åtföljande ackumuleringen av laktat surgör mikromiljön till ett pH på omkring 6,0–6,5 [7]. Den metabola omställningen skapar både näringsbrist och toxiska nedbrytningsprodukter som slår mot immuncellerna.

Tumörcellernas höga glukosförbrukning konkurrerar ut effektor-T-cellerna, vilket sänker deras mTOR-aktivitet, glykolytiska kapacitet och IFN-γ-produktion [7,6]. Laktat och den låga extracellulära surhetsgraden inducerar apoptos i NK-celler, gör dendritiska celler tolerogena och främjar M2-polarisering, medan Treg tvärtom kan använda laktat som energikälla och behåller sin funktion i en glukosfattig miljö [7,6]. Acidosen är kopplad till sämre prognos och gynnar metastasering, angiogenes och immunsuppression [7].

Otillräcklig perfusion ger hypoxi. Transkriptionsfaktorn HIF-1α uppreglerar då PD-L1 på tumörceller, makrofager och MDSC genom bindning till ett hypoxisvarselement i PD-L1-promotorn, och inducerar även molekyler som VISTA och CD47 samt nedreglerar HLA-I, TAP och immunoproteasomets komponenter [7,6,2]. Hypoxi driver också bildningen av immunsuppressivt adenosin via CD39 och CD73 [7].

Konkurrensen om aminosyror bidrar ytterligare. Brist på glutamin försämrar effektor-T-cellernas aktivering och förskjuter differentieringen mot en Treg-fenotyp, och arginastömning av arginin nedreglerar CD3ζ-kedjan och hämmar T-cellssvaret [7,6]. Även tryptofan och metionin förbrukas på immuncellernas bekostnad [7,6].

Stroma, extracellulär matrix och avvikande tumörkärl

Tumörstromat utgör en fysisk och kemisk barriär mot immuncellerna. Cancerassocierade fibroblaster (CAF) är den dominerande stromacellen och orkestrerar en desmoplastisk reaktion med riklig, korslänkad extracellulär matris av bland annat typ I-kollagen och hyaluronan [8]. Den ökade vävnadsstyvheten bildar en fysisk barriär som utestänger T-celler, vilket ger den så kallade immunexkluderade fenotypen som är typisk för till exempel pankreascancer [8,4]. Tät kollagenmatris aktiverar dessutom hämmande leukocytreceptorer som LAIR-1 och riktade matrisfibrer styr bort T-cellerna från tumörhärdarna [8].

Utöver den fysiska barriären utestänger och avdödar CAF cytotoxiska T-celler direkt genom uttryck av PD-L2 och Fas-ligand och genom utsöndring av CXCL12 och TGF-β, och de rekryterar suppressorceller (MDSC, TAM och Treg) via kemokiner som CCL2 och CXCL12 samt via fibroblastaktiveringsprotein (FAP) [8]. Den fibrotiska vävnaden ger ett högt interstitiellt tryck som leder till hypoxi och HIF-1α-medierad uppreglering av PD-L1 och adenosinbildning, i en självförstärkande slinga mellan fibros och immunsuppression [8].

Tumörkärlen är strukturellt avvikande. VEGF-driven kärlnybildning ger slingriga, glest pericyttäckta kärl med lågt uttryck av adhesionsmolekylerna ICAM-1 och VCAM-1 och ett tillstånd av endotelial anergi, vilket försvårar T-cellernas vidhäftning och transendoteliala migration [4]. Endotelet kan dessutom uttrycka Fas-ligand eller PD-L1 och därmed radera eller tysta inkommande effektor-T-celler [4]. Kärlnormalisering med anti-VEGF-behandling återställer adhesionsmolekyler och ökar T-cellsinflödet, vilket är den mekanistiska grunden för kombinationen av immunkontrollpunktshämmare och angiogeneshämmare [4,6]. Strategier för att bryta stromabarriären, såsom FAP-riktad depletering, pegylerat hyaluronidas och blockad av TGF-β, undersöks kliniskt [8,4].

Immunflyktens betydelse för metastasering och behandlingsresistens

Immunflykten är slutfasen i den så kallade immunoediteringen, som beskriver samspelet mellan tumör och immunförsvar i tre faser: eliminering (fungerande immunövervakning), jämvikt (immunförsvaret håller tumören i schack) och undflykt (tumören växer okontrollerat) [7]. Under jämvikts- och undflyktsfaserna selekterar det immunologiska trycket fram tumörcellskloner med nedsatt immunogenicitet, till exempel genom förlust av tumörantigen och HLA-I, samtidigt som en immunsuppressiv mikromiljö byggs upp [7,4]. Att förlust av HLA-heterozygoti i regel är en sen, subklonal händelse som uppstår under selektionstryck från T-celler illustrerar denna evolution, och HLA-förluster förekommer oftare i metastaser än i primärtumören [2,1].

Samma mekanismer förklarar en stor del av bristande svar på immunterapi, som delas in i primär och förvärvad resistens [4,3]. Primär resistens ses framför allt vid icke-inflammerade eller immunexkluderade tumörer med låg mutationsbörda, defekt antigenpresentation (β2M-mutationer, förlust av MHC-klass I) och rikligt med immunsuppressiva cytokiner som TGF-β och IL-10, vilket ger otillräcklig priming och infiltration av T-celler [4]. Förvärvad resistens kan utvecklas genom fortsatt immunoeditering med förlust av neoantigen, mutationer i IFN-γ-signalvägen (till exempel JAK1 och JAK2) eller β2M, uppreglering av alternativa hämmande kontrollpunkter (TIM-3, LAG-3, TIGIT) samt rekrytering av immunsuppressiva myeloida celler [4,1,2,3].

Förståelsen av dessa mekanismer ligger till grund för kombinationsstrategier som prövas kliniskt: dubbel kontrollpunktsblockad (anti-PD-1 tillsammans med anti-CTLA-4 eller anti-LAG-3), kärlnormalisering med angiogeneshämmare, STING-agonister och onkolytiska virus som inducerar immunogen celldöd, samt adoptiv cellterapi med tumörinfiltrerande lymfocyter eller genmodifierade T-celler [4,3].

Källor

1. Taylor BC, Balko JM. Mechanisms of MHC-I Downregulation and Role in Immunotherapy Response. Front Immunol 2022. PMID: 35296095
2. Hazini A, Fisher K, Seymour L. Deregulation of HLA-I in cancer and its central importance for immunotherapy. J Immunother Cancer 2021. PMID: 34353849
3. Wei J, Li W, Zhang P m.fl. Current trends in sensitizing immune checkpoint inhibitors for cancer treatment. Mol Cancer 2024. PMID: 39725966
4. Ouyang P, Zhang J, He X m.fl. Infiltration characteristics and regulatory mechanisms of CD8+ T lymphocytes in solid tumors: spatial distribution, biological functions, and interactions with the immune microenvironment. Front Immunol 2025. PMID: 41103436
5. Chaudhary B, Elkord E. Regulatory T Cells in the Tumor Microenvironment and Cancer Progression: Role and Therapeutic Targeting. Vaccines (Basel) 2016. PMID: 27509527
6. Chen C, Wang Z, Ding Y m.fl. Tumor microenvironment-mediated immune evasion in hepatocellular carcinoma. Front Immunol 2023. PMID: 36845131
7. Cruz-Bermúdez A, Laza-Briviesca R, Casarrubios M m.fl. The Role of Metabolism in Tumor Immune Evasion: Novel Approaches to Improve Immunotherapy. Biomedicines 2021. PMID: 33807260
8. Hilmi M, Nicolle R, Bousquet C m.fl. Cancer-Associated Fibroblasts: Accomplices in the Tumor Immune Evasion. Cancers (Basel) 2020. PMID: 33066357