Contribution of Lonp1 to the suppression of the immune response in the tumor microenvironment

Sfondo La progressione del cancro si basa sulla proliferazione cellulare e sull’interazione con il microambiente tumorale. Lonp1 è una proteasi mitocondriale, cruciale per l'adattamento all'ipossia e allo stress proteotossico, spesso presente nel cancro. Lonp1 degrada le proteine danneggiate/ossidate, assiste il ripiegamento delle proteine, lega il mtDNA, regola la mitofagia e diverse vie metaboliche. Il silenziamento di Lonp1 causa danno mitocondriale e morte cellulare, mentre una maggiore espressione è correlata ad una maggiore aggressività del tumore. Lonp1 promuove le metastasi aumentando la produzione di ROS o tramite GSK-3β/β-ctn, ma questo spiega solo parzialmente come Lonp1 porti a una maggiore proliferazione/metastasi. Lonp1 esiste in tre isoforme con distribuzione subcellulare differenziale. La loro sovraregolazione differenziale nel CRC potrebbe influenzare il metabolismo cellulare, lo spostamento errato del mtDNA, la produzione di metaboliti immunomodulatori e di citochine pro- e antinfiammatorie. Ipotesi Il microambiente ipossico nel cancro causa una sovraregolazione di Lonp1 nel suo insieme e una sovraregolazione differenziale delle sue isoforme, che porta a: i) perdita del mtDNA nel citosol, dove attiva una risposta proinfiammatoria; ii) uno squilibrio del metabolismo cellulare e il rilascio di metaboliti secondari con proprietà immunomodulatorie. Questi meccanismi inibiscono la risposta immunitaria nei macrofagi e nei linfociti infiltranti il tumore, favorendo la sopravvivenza del cancro. Obiettivi 1. Determinare se la sovraespressione di Lonp1 provoca il rilascio del mtDNA dai mitocondri e l'attivazione di vie pro-infiammatorie nel CRC; 2. Determinare quale(i) isoforma(i) di Lonp1 sia responsabile di ciò; 3. Valutare come Lonp1 altera il metaboloma delle cellule CRC in vitro e in vivo; 4. Determinare quali metaboliti modulati da Lonp1 sopprimono la risposta immunitaria; 5. Caratterizzare l'infiltrazione di cellule immunitarie nel CRC con espressione differenziale di Lonp1; 6. Determinare l'impatto di queste differenze sull'esito clinico dei pazienti con CRC. Design sperimentale Il progetto è organizzato in cinque pacchetti di lavoro. Nel WP1, analizzeremo gli effetti del silenziamento o della sovraespressione delle isoforme Lonp1 1, 2 o 3 nella perdita del mtDNA nel citosol e l'attivazione di percorsi infiammatori che portano al rilascio di citochine proinfiammatorie, utilizzando diverse cellule CRC con funzionalità o percorso cGAS/STING non funzionale. Nel WP2, identificheremo i metaboliti prodotti in modo differenziale da cellule e topi in cui Lonp1 è silenziato o sovraespresso, utilizzando un approccio metabolomico non mirato. Nel WP3 utilizzeremo terreni condizionati provenienti da cellule trattate come in WP1/WP2 per valutare la sua capacità di modulare ex vivo i macrofagi e le cellule T residenti nei tessuti. Nel WP4, analizzeremo il profilo trascrizionale di singole cellule di cellule immunitarie e tumorali da campioni di CRC con livelli di Lonp1 alti o bassi. Nel WP5 valuteremo l'impatto della modulazione immunitaria dovuta all'espressione differenziale di Lonp1 sull'esito clinico (mortalità, efficacia della terapia) dei pazienti con CRC. risultati aspettati Alla fine di questo progetto conosceremo: i) il ruolo delle isoforme Lonp1 nella regolazione della perdita di mtDNA e nell'attivazione delle vie infiammatorie nel cancro; ii) i metaboliti con proprietà immunomodulanti la cui produzione è influenzata da Lonp1; iii) le conseguenze della sovraespressione di Lonp1 sulla risposta immunitaria nel CRC e sull'esito clinico. Impatto sul cancro Lonp1 svolge un ruolo cruciale nella proliferazione del cancro, a più livelli. La comprensione del suo ruolo nella regolazione della risposta immunitaria nel microambiente tumorale aiuterà ad un uso più razionale dell’immunoterapia