DOUBLE BURDEN DISEASES: TUBERCULOSIS AND LUNG CANCER, FROM IMMUNOLOGICAL POINT OF VIEW

L DENISE UTAMI P, Prof. dr. Sofia Mubarika Haryana, M.Med.Sc., PhD; Prof. dr. Marsetyawan HNE Soesatyo, M.Sc., PhD; Prof. Kang-Yun Lee, MD., PhD

2019 | Disertasi | DOKTOR ILMU KEDOKTERAN DAN KESEHATAN

Pendahuluan: Administrasi lokal spesies mycobacterium yang dilemahkan maupun produknya telah digunakan sebagai metode untuk meningkatkan respons imun pada pasien kanker. Makrofag berperan mengenali patogen dan mengkatifkan sistem imun. Pada kondisi kanker, makrofag dapat berperan dalam mengeliminasi sel neoplastik, namun juga ditemukan memfasilitasi pertumbuhan dan metastasis kanker, tergantung pada fenotipenya. Efek stimulasi mycobacterium yang dilemahkan pada fenotipe makrofag yang berbeda untuk meningkatkan sitotoksisitasnya ke sel kanker belum dipahami. Pada penelitian ini, kami bertujuan untuk mengklarifikasi dampak stimulasi mycobacterium yang dilemahkan pada dua jenis makrofag ini. Metode: Makrofag darah tepi yang diisolasi dari pasien kanker paru-paru dan subyek sehat distimulasi dengan heat-killed Mycobacterium tuberculosis (HKTB) dan diamati perubahan fenotipenya. Secara in vitro dilakukan konfirmasi dengan menggunakan THP1 cell line yang distimulasi dengan phorbol 12-miristat 13-asetat (classically activated macrophage, M), atau yang selanjutnya dikultur bersama dengan sel A549 (tumor educated macrophage, TEM), dan dikembangkan untuk menyelidiki profil inflamasi dan perubahan signaling intraselular pada stimulasi HKTB dengan uji flowcytometry, sitokin, dan analisis proteomik. Hasil: HKTB menginduksi makrofag pro-inflamasi CD86+ pada pasien yang sehat dan pasien kanker paru-paru. Studi in vitro mengkonfirmasi temuan ini, dibuktikan dengan peningkatan sekresi TNFA, IL1B, dan IFNG. M dan TEM yang distimulasi menunjukkan peningkatan sitotoksisitas terhadap sel A549. Analisis proteomik dari model in vitro menunjukkan HKTB berperan dalam metabolisme lipid, serta pemrosesan dan presentasi antigen pada M dan TEM. Selain itu, signaling STAT1 dan NFkB secara menonjol tampak pada M, sedangkan, sementara disfungsi mitokondria, adhesi sel dan migrasi lebih menonjol pada TEM. Kesimpulan: Studi ini menunjukkan bahwa stimulasi HKTB mengintervensi signaling intraseluler pada M dan TEM, serta mengarah ke berbagai tingkat respons pro-inflamasi pada M dan TEM. Selain itu, sitotoksisitas pada sel kanker paru-paru juga ditemukan meningkat. Studi lebih lanjut dengan memanfaatkan ko-stimulasi respon inflamasi yang diperantarai STAT1 atau NFkB di TEM dapat dipelajari untuk menemukan adjuvan imunoterapi kanker paru.

Introduction: Local administration of attenuated mycobacterium species or its product is used as cancer treatment adjuvant to re-boost patient immune response. Macrophage, the primary host and the central effector cells against bacteria, exerts either protection against neoplastic transformation or promotion of growth and metastasis, depending on its phenotype. However, how the attenuated mycobacterium regulates these different macrophage phenotypes to restore their cytotoxicity to cancer cell remains unclear. Thus, we aim to clarify the impact of attenuated mycobacteria stimulation on these macrophage phenotypes. Methods: Peripheral-blood macrophage collected from lung cancer patients and healthy subjects was stimulated with heat-killed Mycobacterium tuberculosis (HKTB) to observe its phenotype alterations. An in vitro study utilizing THP1 cells treated with phorbol 12-myristate 13-acetate only (classically activated macrophage, M), or subsequent co-cultured with A549 cells (tumor-educated macrophage, TEM) was developed to investigate the inflammatory profiles and the perturbed mechanism upon HKTB stimulation by flow cytometry, cytokine assay, and proteomics analyses. Results: HKTB stimulated CD86+ pro-inflammatory macrophage population in both healthy subjects and lung cancer patients. The in vitro study confirmed this finding, evidenced additionally by increments in TNFA, IL1B, and IFNG secretions. The stimulated M and TEM showed enhanced but different cytotoxicity to A549 cells. The proteomics analysis of the in vitro model revealed that the HKTB induced alterations in lipid metabolism and antigen processing and presentation pathways in M and TEM. In addition, STAT1 and NFkB signallings were upregulated dominantly in M, while mitochondria dysfunction, cell adhesion and migration were enriched in TEM. Conclusion: Our results suggested that HKTB stimulation regulates distinct intracellular signallings, leading to different degree of pro-inflammatory responses in both M and TEM which improve cytotoxicity to lung cancer cells. Further co-simulation of STAT1 or NFkB-mediated inflammatory responses

Kata Kunci : macrophage, heat-killed tuberculosis, lung cancer, immune stimulation