Иммуномодулирующие эффекты галектинов 1 и 3 в in vitro сокультуре клеток аденокарциномы толстого кишечника и мононуклеарных лейкоцитов крови

Актуальность. Ключевую роль в прогрессии рака толстого кишечника (РТК) играет ускользание опухоли из-под иммунного надзора. Важными медиаторами этого процесса могут являться β-галактозид-связывающие белки галектин-1 и галектин-3, однако их специфические иммуномодулирующие эффекты при РТК изучены недостаточно.

Цель. Исследование in vitro влияния галектинов 1 и 3, экспрессируемых клетками аденокарциномы толстого кишечника, на секрецию IFNγ, IL-17А и TGFβ1 мононуклеарными лейкоцитами периферической крови больных РТК и здоровых доноров.

Материалы и методы. Проведено совместное культивирование клеточной линии аденокарциномы толстой кишки человека COLO 201 и мононуклеарных лейкоцитов крови больных РТК и здоровых доноров в присутствии или при отсутствии селективных ингибиторов галектина-1 OTX 008 и галектина-3 GB1107. Концентрацию IFNγ, IL-17А и TGFβ1 в супернатантах культур измеряли методом иммуноферментного анализа.

Результаты. Ингибирование галектина-1 в сокультурах COLO 201 и мононуклеарных лейкоцитов пациентов с РТК и здоровых доноров значимо увеличивало продукцию IFNγ и IL-17A и снижало секрецию TGFβ1 лейкоцитами. Ингибирование галектина-3 в сокультурах с лейкоцитами больных РТК имело аналогичный эффект, однако в сокультурах с мононуклеарами здоровых добровольцев сопровождалось подавлением продукции IL-17A и повышением уровня TGFβ1. Комбинированная блокада галектинов 1 и 3 в сокультурах, содержащих лейкоциты пациентов, вызывала более выраженное снижение уровня TGFβ1, чем индивидуальное ингибирование галектинов; изменения концентрации IFNγ и IL-17A соответствовали эффектам одиночных ингибиторов.

Заключение. Экспрессируемые клетками РТК галектины 1 и 3 индуцируют in vitro нарушение цитокин-секреторной активности мононуклеарных лейкоцитов крови. Галектин-1 проявляет толерогенные свойства, в то время как эффект галектина-3 зависит от источника иммунных клеток-мишеней (мононуклеары больных РТК или здоровых доноров).

1. Galassi C, Chan TA, Vitale I, et al. The hallmarks of cancer immune evasion. Cancer Cell. 2024;42(11):1825–1863. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2024.09.010

2. Gubin MM, Vesely MD. Cancer immunoediting in the era of immuno-oncology. Clin Cancer Res. 2022;28(18):3917–3928. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-21-1804

3. Zhang Z, Liu S, Zhang B, et al. Cell dysfunction and exhaustion in cancer. Front Cell Dev Biol. 2020;8:17. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00017

4. Chen C, Liu X, Chang CY, et al. The interplay between t cells and cancer: the basis of immunotherapy. Genes. 2023;14(5):1008. https://doi.org/10.3390/genes14051008

5. Compagno D, Tiraboschi C, Garcia JD, et al. Galectins as checkpoints of the immune system in cancers, their clinical relevance, and implication in clinical trials. Biomolecules. 2020; 10(5):750. https://doi.org/10.3390/biom10050750

6. Liu FT, Stowell SR. The role of galectins in immunity and infection. Nat Rev Immunol. 2023;23(8):479–494. https:// doi.org/10.1038/s41577-022-00829-7

7. Rabinovich GA, Conejo-García JR. Shaping the immune landscape in cancer by galectin-driven regulatory pathways. J Mol Biol. 2016;428(16):3266–3281. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2016.03.021

8. Kapetanakis NI, Busson P. Galectins as pivotal components in oncogenesis and immune exclusion in human malignancies. Front Immunol. 2023;14:1145268. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1145268

9. Mariño KV, Cagnoni AJ, Croci DO, et al. Targeting galectin-driven regulatory circuits in cancer and fibrosis. Nat Rev Drug Discov. 2023;22(4):295–316. https://doi.org/10.1038/s41573-023-00636-2

10. Johannes L, Jacob R, Leffler H. Galectins at a glance. J Cell Sci. 2018;131(9):jcs208884. https://doi.org/10.1242/jcs.208884

11. Büchel G, Schulte JH, Harrison L, et al. Immune response modulation by Galectin-1 in a transgenic model of neuroblastoma. Oncoimmunology. 2016;5(5):e1131378. https://doi.org/10.1080/2162402X.2015.1131378

12. Hittelet A, Legendre H, Nagy N, et al. Upregulation of galectins-1 and -3 in human colon cancer and their role in regulating cell migration. Int J Cancer. 2003;103(3):370–379. https://doi.org/10.1002/ijc.10843

13. Gocher AM, Workman CJ, Vignali DAA. Interferon-γ: teammate or opponent in the tumour microenvironment? Nat Rev Immunol. 2022;22(3):158–172. https://doi.org/10.1038/s41577-021-00566-3

14. Kuen DS, Kim BS, Chung Y. IL-17-producing cells in tumor immunity: friends or foes? Immune Netw. 2020;20(1):e6. https://doi.org/10.4110/in.2020.20.e6

15. de Streel G, Lucas S. Targeting immunosuppression by TGF-β1 for cancer immunotherapy. Biochem Pharmacol. 2021; 192:114697. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2021.114697

16. Cagnoni AJ, Giribaldi ML, Blidner AG, et al. Galectin-1 fosters an immunosuppressive microenvironment in colorectal cancer by reprogramming CD8+ regulatory T cells. Proc Natl Acad Sci USA. 2021;118(21):e2102950118. https://doi.org/10.1073/pnas.2102950118

17. Rubinstein N, Alvarez M, Zwirner NW, et al. Targeted inhibition of galectin-1 gene expression in tumor cells results in heightened T cell-mediated rejection; A potential mechanism of tumor-immune privilege. Cancer Cell. 2004;5(3):241–251. https://doi.org/10.1016/s1535-6108(04)00024-8

18. Juszczynski P, Ouyang J, Monti S, et al. The AP1-dependent secretion of galectin-1 by Reed Sternberg cells fosters immune privilege in classical Hodgkin lymphoma. Proc Natl Acad Sci USA. 2007;104(32):13134–13139. https://doi.org/10.1073/pnas.0706017104

19. Demotte N, Wieërs G, Van Der Smissen P, et al. A galectin-3 ligand corrects the impaired function of human CD4 and CD8 tumor-infiltrating lymphocytes and favors tumor rejection in mice. Cancer Res. 2010;70(19):7476–7488. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-10-0761

20. Raiter A, Lipovetsky J, Stenbac A, et al. TNBC- derived Gal3BP/Gal3 complex induces immunosuppression through CD45 receptor. Oncoimmunology. 2023;12(1):2246322. https://doi.org/10.1080/2162402X.2023.2246322

21. Васильева О. А., Прохоренко Т. С., Колобовникова Ю. В. и др. Галектин-3 как модулятор цитокин-опосредованной кооперации лимфоцитов in vitro. Цитокины и воспаление. 2022;1(4):21–27. https://doi.org/10.17816/CI2022221-4-4 Vasileva OA, Prohorenko TS, Kolobovnikova YuV, et al. Galectin-3 as modulator of cytokine-mediated lymphocyte cooperation in vitro. Cytokines and inflammation. 2022;1(4):21–27. (In Russ.) https://doi.org/10.17816/CI2022221-4-4

22. Milivojcevic Bevc I, Tasic-Uros D, Stojanovic BS, et al. Redefining immune dynamics in acute pancreatitis: the protective role of galectin-3 deletion and treg cell enhancement. Biomolecules. 2024;14(6):642. https://doi.org/10.3390/biom14060642

23. Toscano MA, Bianco GA, Ilarregui JM, et al. Differential glycosylation of TH1, TH2 and TH-17 effector cells selectively regulates susceptibility to cell death. Nat Immunol. 2007;8(8):825–834. https://doi.org/10.1038/ni1482

24. Stowell SR, Arthur CM, Mehta P, et al. Galectin-1, -2, and -3 exhibit differential recognition of sialylated glycans and blood group antigens. J Biol Chem. 2008;283(15):10109–10123. https://doi.org/10.1074/jbc.M709545200

25. Earl LA, Baum LG. CD45 glycosylation controls T-cell life and death. Immunol Cell Biol. 2008;86(7):608–615. https://doi.org/10.1038/icb.2008.46

26. Waidhauser J, Nerlinger P, Arndt TT, et al. Alterations of circulating lymphocyte subsets in patients with colorectal carcinoma. Cancer Immunol Immunother. 2022;71(8):1937–1947. https://doi.org/10.1007/s00262-021-03127-8

27. Zhang L, Chen X, Zu S, et al. Characteristics of circulating adaptive immune cells in patients with colorectal cancer. Sci Rep. 2022;12(1):18166. https://doi.org/10.1038/s41598-022-23190-0

28. Tribulatti MV, Figini MG, Carabelli J, et al. Redundant and antagonistic functions of galectin-1, -3, and -8 in the elicitation of T cell responses. J Immunol. 2012;188(7):2991–2999. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1102182

29. Dings RPM, Kumar N, Mikkelson S, et al. Simulating cellular galectin networks by mixing galectins in vitro reveals synergistic activity. Biochem Biophys Rep. 2021;28:101116. https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2021.101116

30. Stowell SR, Qian Y, Karmakar S, et al. Differential roles of galectin-1 and galectin-3 in regulating leukocyte viability and cytokine secretion. J Immunol. 2008;180(5):3091–3102. https://doi.org/10.4049/jimmunol.180.5.3091