To assess whether G-MDSCs actively contribute to prostate cancer-associated immune evasion, we compared iNOS, IDO or ARG1 mRNA levels in CD15/pSTAT3 G-MDSCs sorted from cancer patients in comparison to CD15/pSTAT3+++− cells in healthy control subjects. The qPCR analysis indicated over 100-fold increase in ARG1 levels in cancer patients’ samples (Figure 4A). In contrast, the IDO mRNA increased only 5-fold while there was no effect on iNOS expression in the same group of samples. These results were further corroborated by measuring ARG1 enzymatic activity directly in cellular lysates prepared from CD15CD14+− cells derived from metastatic prostate cancer patients vs. healthy subjects. CD15CD14+− cells from mCRPC patients showed about ten-fold increase in ARG1 activity compared to controls (Figure 4B). In addition, the overall frequency of ARG1 expressing CD15HICD33LO G-MDSCs increased with progression of the disease (Figure 4C) corresponding to the increase in the percentage of CD15pSTAT3 cells (++Figure 3C). At the same time, the intracellular levels of ARG1 protein were comparably high in G-MDSCs from patients with both localized and metastatic prostate cancers (Figure 4D). These changes were paralleled by significantly elevated enzymatic activity of ARG1 in patients’ plasma samples during disease progression. Compared to baseline levels in healthy controls, the ARG1 activity was doubled or tripled in patients with localized or metastatic tumors, respectively (Figure 4E). Overall, these data implicate the role of ARG1 in promoting and sustaining the immunosuppressive microenvironment in human prostate cancers.

These results were further corroborated by measuring ARG1 enzymatic activity directly in cellular lysates prepared from CD15+CD14− cells derived from metastatic prostate cancer patients vs. healthy subjects. CD15+CD14− cells from mCRPC patients showed about ten-fold increase in ARG1 activity compared to controls

In the present study, we demonstrate that a population of GMDSCs with high levels of STAT3 activity and Arginase-1 expression is associated with progression of prostate cancers from localized to metastatic disease

Early studies showed that 1–5% of MDSCs are able to form myeloid-cell colonies7-9 and that about one third of this population can differentiate into mature

In condizioni di stress acuto, infezione o immunizzazione, c'è un'espansione transitoria di questa popolazione IMC, che poi si differenzia rapidamente in cellule mieloidi mature. Questa popolazione IMC transitoria può mediare le funzioni soppressive che sono caratteristiche delle MDSC ma, poiché le condizioni acute sono di breve durata, le funzioni soppressive di questa popolazione transitoria hanno un impatto minimo sulla risposta immunitaria complessiva. Tuttavia,

È importante notare che le MDSC che si espandono in condizioni patologiche (vedi oltre) non sono un sottoinsieme definito di cellule mieloidi ma piuttosto una popolazione eterogenea di IMC attivate a cui è stato impedito di differenziarsi completamente in cellule mature.

Nagaraj et al. showed that MDSC-derived ROS molecules and peroxynitrite, which is the product of the reaction of ROS with NO, modify TCR and CD8 molecules. Through these modifications, CD8+ T cells lose their ability to bind phosphorylated MHC and induce antigen-specific tolerance of peripheral CD8+ T cells (35). H202, formed from MDSC-derived superoxide, decreases T cellular CD3ζ expression, thereby limits the ability of the T cells to become activated (36) and reduces their expression of IFN-γ

Beyond direct effects on T cells, ROS molecules also indirectly modulate T cell responses. Peroxynitrite indirectly hinders T cells activation by modifying the antigen presenting structure on tumor cells. To this end, peroxynitrite reduces the binding of antigens to tumor cell-associated MHC and thereby generates tumor cells that are resistant to antigen-specific cytotoxic T cell responses (47). Furthermore reactive nitrogen species induce posttranslational modifications of T cell chemokines and thereby hinder antigen-specific T cells invasion of tumors (48).

Molecular modeling suggested specific sites of nitration that could affect conformational flexibility of TCR/CD8 and its interaction with pMHC

Using an experimental model in vivo we demonstrated that MDSC, via generation of ROS and peroxynitrite, induced modification of TCR and CD8 molecules that resulted in the loss of ability of CD8+ T cells to bind pMHC and induction of antigen-specific non-responsiveness of peripheral CD8+ T cells.

Practically all Gr-1+ MDSC were positive for NT localized both on the membrane and in cytoplasm (Fig. 5a). CD8+ T cells were NT negative. After 5 h of incubation direct contacts between Gr-1+ MDSC and CD8+ OT-1 T cells were readily detectable (Fig. 5b). NT in CD8+ T cells was primarily localized at the membrane at point of interaction between MDSC and CD8+T cells (Fig. 5c). After 48 h incubation with MDSC diffuse membrane NT staining of CD8+ T cells was evident (Fig. 5d). We asked whether NT-positive CD8+ T cells could be found in LN from tumor-bearing hosts. We studied LN obtained from 6 individuals with breast and head and neck cancer. Only LNs free of tumor cells were evaluated. As a control lymphoid tissues (tonsils) from two tumor-free persons were used. Very few NT+CD8+ T cells were found in control samples. In contrast, LN from cancer subjects contained detectable NT+CD8+ T cells (

IL-10 ha numerose funzioni soppressive coinvolte nello smorzamento delle risposte infiammatorie del sistema immunitario, tra cui l'inibizione della maturazione delle cellule mieloidi e la riduzione dell'espressione di molecole co-stimolatorie sulle cellule dendritiche (Moore et al., 2001). Alti livelli di IL-10 si trovano nel siero e nell'ascite di pazienti con cancro ovarico (Gotlieb et al., 1992; Santin et al., 2001; Mustea et al., 2006, 2009; Giuntoli et al., 2009; Nowak et al., 2010) e, soprattutto, i livelli di IL-10 sono costantemente correlati con la malattia avanzata e la prognosi sfavorevole del paziente sia nel cancro ovarico che in altri tipi di tumori

Questi studi identificano le MDSC CD11bCD11c come le cellule predominanti produttrici di IL-10 nel microambiente tumorale ovarico e, soprattutto, con l'uso di topi chimerici misti, dimostriamo che IL-10 altera direttamente e indipendentemente sia il fenotipo e la funzione delle cellule MDSC che delle cellule T. Inoltre, dimostriamo che l'inibizione della rete di segnalazione IL-10 si traduce in una drastica riduzione del carico tumorale e in una maggiore sopravvivenza attraverso un meccanismo che richiede cellule T.

we demonstrate that IL-10 directly and independently alters both MDSC and T cell phenotype and function

A causa dell'origine mieloide delle MSC, abbiamo scelto i marcatori delle cellule mieloidi CD115 [recettore del fattore stimolante le colonie di macrofagi (M-CSF)] e F4/80, oltre a Gr-1, per identificare ulteriormente questa popolazione di soppressori mieloidi.

Il profilo citometrico a flusso Gr-1-gated ( Fig. 1A ,, a sinistra ) ha mostrato una percentuale significativamente aumentata di Gr-1 + CD115 + F4/80+ cellule nel midollo osseo relativo al tumore (23,95%) e nella milza (5,4%) frazione 2 rispetto a midollo osseo ingenuo (8,87%) e milza (1,81%) frazione 2, e il numero assoluto di cellule era ancora più alto nel primo a causa dell'aumento del numero totale di cellule.

Per determinare se le cellule Gr-1 + CD115 + F4/80 + aumentate hanno una funzione soppressiva, abbiamo ordinato le cellule della frazione 2 di Percoll del midollo osseo del tumore in Gr-1 + F4/80 + rispetto a Gr-1 + F4/80 - o Gr- 1 + CD115 + contro Gr-1 + CD115 −popolazioni per l'analisi delle loro attività soppressive nei saggi di proliferazione mediata da peptidi di HA

n the presence of low L-arginine levels, which can occur due to metabolite depletion by MDSCs, iNOS was demonstrated to stimulate the production of peroxynitrites (ONOO2), highly reactive radicals that can cause T cell apoptosis, as well as nitration of the T cell receptors (TCRs), thereby blocking T cell activatio

MDSCs can display potent immunosuppressive and tumour-promoting functions in the TME via multiple mechanisms

Fig

CCR2+MDSC sono presenti in più modelli tumorali e in pazienti con melanoma. È importante sottolineare che l'esaurimento di questo sottoinsieme cellulare utilizzando topi transgenici descritti di recente che consentono il tracciamento e l'esaurimento inducibile delle cellule CCR2 + definisce un nuovo ruolo per queste cellule nel limitare l'ingresso delle cellule T antigene-specifiche nel tumore e quindi promuovere la progressione del tumore

Abbiamo scoperto che le cellule CCR2 + CD11b + hanno inibito la proliferazione delle cellule T in modo dipendente dal contatto

CD39 e cellule soppressori derivate da mieloidi (MDSC)L'accumulo di MDSC nei tumori è riconosciuto come un mezzo con cui il cancro per eludere le risposte immunitarie antitumorali. Utilizzando una coorte di 72 pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule, Li et al 88 hanno riportato un accumulo di MDSC che esprime sia CD39 che CD73 nei tessuti tumorali di pazienti con cancro del polmone. In particolare, gli autori hanno riportato una correlazione positiva tra MDSC che esprime ecto-nucleotidasi tumorali e stadio tumorale, coinvolgimento dei nodi e stato di metastasi. 88 L'espressione di CD39 e CD73 su MDSC ha dimostrato di essere mediata da TGF-β e HIF-1α. Il blocco farmacologico di CD39 o CD73 su MDSC ha ripristinato la proliferazione delle cellule T CD8 cocolturate, nonché la sopravvivenza e la produzione γ IFN di cellule NK cocolturate. 88 In vivo, CD39CD73 MDSC ha abrogato il controllo del tumore cellulo-mediato NK trasferito adottivamente e le risposte chemioterapiche, un effetto impedito dal trattamento con un inibitore CD39. 88 L'aumento delle frequenze di CD39CD73 MDSC è stato riportato anche in pazienti con cancro del colon-retto. 89 In questo studio, l'MDSC granulocitico che esprime un alto livello di PD-L1, CD39 e CD73 ha mostrato una maggiore attività immunosoppressiva rispetto ad altre cellule mieloidi presenti nel sangue. Il blocco mirato di CD39 o CD73 potrebbe anche invertire gli effetti soppressivi mediati da MDSC sulle cellule T.

It seems that in the tumor site, the immunosuppressive activity of MDSC is antigen-nonspecific and is primarily mediated by the production of nitric oxide (NO) in combination with a high arginase activity. NO could inhibit T cells via a variety of different mechanisms involving the blockade of phosphorylation and activation of Janus kinase 3, STAT5 transcription factor, inhibition of MHC class II gene expression, and induction of T-cell apoptosis. Arginase 1 activity causes the depletion of arginine and translational blockade of the ζ-chain of CD3. This prevents T cells from responding to various stimuli. High arginase activity in combination with increased NO production by the MDSC not only results in more pronounced T-cell apoptosis, but also leads to an increased production of reactive oxygen species (ROS) including peroxynitrites (ONOO−) and hydrogen peroxide (H2O2) by the MDSC

ese tyrosine residues would result in decreased flexibility and increased rigidity of TCR domains that might significantly alter the epitope-specific interactions between TCR and pMHC, as observed in our study (7).