La proteína G acoplada a proteínas con repeticiones ricas en leucina 5 (LGR5) es un marcador establecido de células madre normales y cancerosas. Se ha demostrado que LGR5 participa en la promoción de la plasticidad de las células cancerosas, lo que impulsa la tumorigénesis, la metástasis y la resistencia terapéutica. LGR5 internaliza rápidamente y de forma constitutiva y potencia las vías de señalización de Wnt (Wingless/Int-1) y de catenina, así como las vías de señalización de adhesión, aunque sus mecanismos precisos y sus socios interactuantes aún no se han dilucidado. Una mejor comprensión de la señalización de LGR5 puede proporcionar información valiosa sobre sus funciones intrincadas e importantes en la progresión del cáncer.
Además, varias terapias dirigidas a LGR5, incluidos los conjugados de péptidos y anticuerpos y los anticuerpos biespecíficos, están mostrando una eficacia y tolerabilidad prometedoras en el cáncer colorrectal y otros tipos de tumores. Esta revisión analiza las funciones relacionadas con el cáncer de LGR5 y explora los enfoques preclínicos y clínicos para dirigir terapéuticamente esta enigmática proteína.
LGR5 en la intersección de la capacidad de auto-renovación, la plasticidad y el cáncer
El receptor 5 acoplado a proteína G que contiene repeticiones de leucina (LGR5) es un receptor acoplado a proteína G de clase A, similar a la rodopsina (GPCR), y un marcador establecido de la capacidad de auto-renovación, con funciones emergentes en la progresión del cáncer y la resistencia a la terapia. Inicialmente identificado como un receptor huérfano [[1]–[3]], LGR5 consiste estructuralmente en un dominio transmembrana de siete hélices, un gran dominio extracelular (ECD) que contiene 17 repeticiones ricas en leucina y una cola C-terminal intracelular. LGR5 se agrupa a menudo con LGR4 y LGR6 (~50% de similitud estructural), que tienen funciones superpuestas y distintas en la fisiología normal y el cáncer. LGR5 es un marcador bien definido de las células madre intestinales (ISCs) de la base de las criptas (CBC) a lo largo del tracto gastrointestinal (GI), que son altamente proliferativas y dan lugar a tipos de células diferenciadas en las vellosidades intestinales, y define poblaciones de células madre en varios otros tejidos epiteliales [[4]–[7]]. La diferenciación de las ISCs que expresan LGR5 en tipos de células intestinales LGR5− está orquestada por un proceso complejo que implica la activación o inhibición de las vías de señalización de Notch, Wnt y el factor de crecimiento epidérmico (EGF) [[8]]. Por ejemplo, la pérdida de la señalización de Notch dirige la diferenciación de las ISCs hacia una línea de progenitores secretores, mientras que la activación de Notch impulsa la diferenciación hacia células de amplificación transitoria y enterocitos absortivos [[8]]. Además de marcar las células madre en los tejidos normales, LGR5 es un marcador de las células madre cancerosas (CSCs), un pequeño subconjunto de células dentro de un tumor definido por una capacidad infinita de auto-renovación y proliferación, y la capacidad de diferenciarse en todos los tipos de células que comprenden el tumor principal [[9]]. Si bien también se ha demostrado que LGR4 marca las CSCs [[10]], sus funciones precisas en la tumorigénesis, la progresión del cáncer y la metástasis siguen siendo relativamente poco estudiadas en comparación con LGR5.
A nivel mecanicista, LGR5 se une a los ligandos RSPO1-4 y potencia la señalización de Wnt/β-catenina, una vía implicada en la tumorigénesis e instrumental en la regulación de procesos fisiológicos, incluido el desarrollo embrionario, la capacidad de auto-renovación y la homeostasis tisular [[11]–[13]]. LGR5 también puede modular la adhesión célula-célula, lo cual es importante para la aptitud de las células madre y para impulsar la plasticidad de las células cancerosas. Aún así, los mecanismos precisos de cómo LGR5 modula estos procesos de señalización siguen sin estar claros. Las CSCs LGR5-positivas/altas (LGR5+) exhiben plasticidad fenotípica y se ha informado que son responsables de impulsar el crecimiento tumoral, la metástasis y la recurrencia, lo que las convierte en atractivos objetivos terapéuticos. La plasticidad de las CSCs se refiere a la capacidad reversible de las células cancerosas de hacer la transición entre diferentes estados fenotípicos, en lugar de permanecer en un estado fijo, y se ha observado en varios tipos de cáncer [[14]]. En particular, la interconversión entre los estados de células cancerosas LGR5+ o LGR5− negativos/bajos (LGR5−) en respuesta a las quimioterapias o los inhibidores de EGFR/KRAS/MAPK está proporcionando nuevos conocimientos sobre el papel de LGR5 en la resistencia a la terapia. En esta revisión, analizaremos exhaustivamente las funciones relacionadas con el cáncer y normales de LGR5 en la capacidad de auto-renovación y la plasticidad, aclararemos sus mecanismos de señalización validados y exploraremos los enfoques preclínicos y clínicos para dirigir terapéuticamente a LGR5 en diferentes tipos de cáncer.
LGR5 se internaliza constitutivamente y potencia la señalización de Wnt/β-catenina y la adhesión
A pesar de la similitud estructural con los GPCR, LGR5 no parece acoplarse a las proteínas G heterotriméricas ni a las β-arrestinas [[11],[15]]. Más bien, los ligandos RSPO1-4 se unen a LGR5 para potenciar la señalización de Wnt/β-catenina [[11]–[13]], una vía regulada de forma aberrante en el cáncer y esencial para el mantenimiento de las arquitecturas de las criptas y las ISCs LGR5+ [[16]] (Cuadro 1). De hecho, la estimulación con RSPO expande significativamente el número de ISCs LGR5+ [[17]]. LGR5 sufre una internalización rápida y una degradación lisosomal constitutivas en ausencia de RSPOs y β-arrestinas, de una manera dependiente de la clatrina y la dinamina [[11],[18]–[21]]. Aún así, los mecanismos precisos por los cuales RSPO-LGR5 promueve la señalización de Wnt/β-catenina siguen sin resolverse.
Informes anteriores han postulado que las RSPOs se unen a LGR4/5/6 simultáneamente con las ligasas E3 RNF43/ZNRF3 para prevenir la ubiquitinación y la degradación de los receptores Frizzled (Fzd), lo que resulta en la acumulación de Fzds en la superficie celular y un aumento de la actividad de Wnt/β-catenina [[22],[23]]. En particular, LGR5 es un gen diana de Wnt bien establecido, al igual que RNF43 y ZNRF3, lo que indica una intrincada red de mecanismos de retroalimentación regulatoria positivos y negativos [[24]]. Las estructuras cristalinas han revelado la formación de un complejo ternario entre el ECD humano de LGR5, el dominio similar a la furina de RSPO1 y el dominio asociado a la proteasa de RNF43 [[25]]. De manera similar, se informó de un complejo ternario del ECD humano de LGR5 con la repetición en tándem de furina del ratón Rspo2 y el ectodominio del ratón Znrf3 [[26]]. No obstante, todavía faltan pruebas concluyentes de la interacción entre LGR5, RSPOs y RNF43/ZNRF3 de longitud completa.
De hecho, se demostró que LGR4 de longitud completa, pero no LGR5, interactúa con RNF43/ZNRF3 en presencia y ausencia de RSPOs [[27],[28]]. En consecuencia, RSPO1 aumentó los niveles de Fzd con la sobreexpresión de LGR4, pero no de LGR5 [[27]]. Estas conclusiones contradictorias entre LGR4 y LGR5 pueden atribuirse a las diferencias estructurales en la homodimerización inducida por RSPO, en la que la conformación de los ECD de LGR5 unidos a RSPO hace que RSPO sea inaccesible para la interacción posterior con RNF43/ZNRF3 [[28]]. Sin embargo, se ha demostrado que LGR5 interactúa con los co-receptores Wnt Fzd5-7 y LRP5/6 en ausencia de ligando [[12]]. La coadministración de RSPO1 con Wnt3A aumentó significativamente la interacción y la cointernalización de LGR5 con LRP6 y Fzd5, la fosforilación de LRP6 y la actividad de Wnt/β-catenina en comparación con Wnt3A o RSPO1 solos (Figura 1) [[11],[18]]. En particular, la mutación de los sitios de fosforilación putativos o la deleción de la cola C-terminal atenuó la internalización y la renovación de LGR5 [[18]–[20]]. La deleción de la cola C-terminal también aumentó la actividad basal y la inducida por RSPO1 de Wnt/β-catenina [[18]], lo que indica que la internalización puede no ser necesaria para la potenciación de esta vía mediada por LGR5, pero puede funcionar en cambio como un mecanismo de retroalimentación negativa para ajustar la actividad de la señalización.
Se demostró que tanto LGR4 como LGR5 interactúan con la proteína de andamiaje que contiene el motivo IQ, la proteína activadora de GTPasa 1 (IQGAP1), para potenciar la actividad de Wnt/β-catenina y coordinar la migración y la adhesión célula-célula, respectivamente [[15],[27],[29]]. Por lo tanto, es probable que LGR4 y LGR5 modulen Wnt/β-catenina y/o otras vías de señalización a través de mecanismos distintos para impulsar diferentes procesos celulares en las células normales y cancerosas. Se demostró que la interacción LGR5-IQGAP1 promueve la desfosforilación de IQGAP1 y la asociación con Rac1 y actina, aumentando así el F-actina cortical y la β-catenina localizada en la membrana para mejorar la adhesión célula-célula (Figura 1) [[15]]. De manera consistente, la deleción de LGR5 en las células de cáncer colorrectal (CRC) altera la estructura del citoesqueleto, reduce los niveles de β-catenina de membrana y la capacidad adhesiva, y aumenta la invasión celular [[15],[30]]. Estos fenotipos se observaron en ausencia de RSPOs exógenos, lo que sugiere que la adhesión célula-célula mediada por LGR5 puede ser independiente de RSPO. Dada la función crítica de la β-catenina en la adhesión célula-célula y la señalización de Wnt/β-catenina [[31]], es plausible que LGR5 funcione para regular estas vías coordinando la translocación y la actividad de la β-catenina. Aún así, se necesitan más estudios para dilucidar completamente los socios interactivos y los mecanismos subyacentes de la señalización de LGR5 dependiente e independiente de RSPO.
La plasticidad dinámica de las células cancerosas LGR5+ impulsa la iniciación, la progresión y la metástasis del tumor
Varios estudios han establecido que LGR5 se sobreexpresa en las CSCs de CRC y con funciones en la promoción de la iniciación, la progresión y la metástasis [[32]–[34]]. De manera similar, se ha demostrado que LGR4 se sobreexpresa en varios tipos de cáncer, incluido el CRC, donde su sobreexpresión se correlaciona con una mayor invasión y potencial metastásico pulmonar [[35],[36]]. Por el contrario, aunque LGR6 está elevado en ciertos cánceres, la hipermetilación del promotor se observa con frecuencia en el CRC y se ha propuesto que funciona como un supresor tumoral [[37]]. Lgr5 se identificó como un marcador de las CSCs en el cáncer de colon, en el que la deleción selectiva del supresor tumoral Apc en las ISCs Lgr5+, pero no en las células de amplificación transitoria más diferenciadas, dio lugar a macroadenomas [[38]]. Las CSCs Lgr5+ se dividen clonalmente y generan descendencia diferenciada dentro de los adenomas de colon [[39]]. En consecuencia, los tumores primarios adoptan en gran medida una firma similar a las ISCs impulsada por Wnt, LGR5+, caracterizada por marcadores como LGR5 y ASCL2 (Figura 2) [[40]]. Si bien la ablación mediada por toxina de difteria (DT) de las células Lgr5+ en los tumores de colon primarios resultó en estasis, se observó un crecimiento tumoral posterior tras la interrupción de la DT con la reaparición de la expresión de Lgr5, lo que sugiere una función pro-crecimiento para Lgr5 [[41]]. Además, la ablación genética o los enfoques terapéuticos para erradicar las CSCs LGR5+ inhibieron el crecimiento tumoral y redujeron la metástasis, aunque se observó recurrencia tras la finalización del tratamiento, probablemente debido a la plasticidad mediada por las CSCs [[21],[32],[34],[41]–[45]].
Curiosamente, si bien las CSCs LGR5+ son necesarias para el crecimiento del tumor primario, las células LGR5− son las células diseminadoras para sembrar metástasis, y la conversión a un estado LGR5+ es necesaria para el crecimiento y el mantenimiento de la metástasis (Figura 2) [[46]]. El papel de LGR5 en el fortalecimiento de la adhesión célula-célula [[15],[30]] probablemente ayuda a que las células tumorales se agreguen, evitando la separación. Sin embargo, cuando se pierde LGR5, las células pueden desprenderse del tumor con una mayor capacidad invasiva y entrar en la circulación para llegar a sitios de órganos distantes. En contraste con la firma similar a las ISCs observada en los tumores LGR5+, las células CRC invasivas LGR5− adoptan una firma similar al intestino fetal caracterizada por una alta expresión de la proteína de membrana epitelial 1 (EMP1) y la molécula de adhesión celular L1 (L1CAM) (Figura 2) [[40],[47],[48]]. EMP1 se localiza en el frente invasivo de los tumores, mientras que LGR5 se localiza principalmente en los núcleos de los tumores, y la expresión de EMP1/LGR5 dentro de las células es en gran medida mutuamente excluyente [[47]]. Tras la resección de los tumores intracecales, las células Emp1+ residuales promovieron la metástasis y dieron lugar a células Lgr5+ [[47]]. La ablación genética de Emp1 previno la metástasis hepática tras la resección del tumor, pero no tuvo efecto sobre el crecimiento de los tumores primarios o las metástasis, lo que indica que Emp1 probablemente no es esencial para el crecimiento tumoral, pero es esencial para la diseminación y la colonización metastásica de las células Emp1+/Lgr5− [[47]]. Si bien la ablación de Lgr5 antes de la resección del tumor no tuvo efecto sobre la formación de metástasis hepáticas, la ablación de Lgr5 en los organoides tumorales tras la inyección en la vena porta suprimió la metástasis, lo que apoya aún más la esencialidad de Lgr5+ para el crecimiento metastásico, pero no para la diseminación y la colonización [[47]]. Se demostró que el silenciamiento (KD) de L1CAM, también enriquecido en las células LGR5−, redujo independientemente la metástasis, aunque no se probó el efecto del KD de L1CAM sobre los niveles de LGR5 [[48]]. Estos hallazgos sugieren que L1CAM puede ser un impulsor clave de la metástasis en las células LGR5−. En conjunto, estos datos demuestran un papel esencial de LGR5 en la plasticidad y en el impulso de la iniciación, el crecimiento y la metástasis del tumor de CRC. También se ha implicado a LGR5 en la progresión y la metástasis de otros cánceres, incluidos los cánceres de cerebro, estómago y ovario, aunque se necesitan más estudios para dilucidar completamente los mecanismos subyacentes [[33]].
Las células cancerosas LGR5− promueven la resistencia a la terapia en respuesta a las quimioterapias y los conjugados anticuerpo-fármaco
La plasticidad dinámica de las CSCs LGR5+ les permite resistir las presiones citotóxicas, confiriendo resistencia terapéutica y contribuyendo sustancialmente a la heterogeneidad tumoral (Figura 2). Las CSCs adoptan un estado quiescente y resistente a los fármacos para resistir los efectos terapéuticos y, finalmente, impulsar el crecimiento tumoral [[9],[14]]. En consecuencia, el estado de expresión de LGR5 afecta la respuesta tanto a los agentes quimioterapéuticos como a las terapias dirigidas. Numerosos estudios han demostrado que las quimioterapias (por ejemplo, irinotecán, 5-fluorouracilo u oxaliplatino) y los conjugados fármaco-anticuerpo (ADC) dirigidos a LGR5 promueven la conversión de las células de CRC LGR5+ a un estado LGR5− [[40],[43],[49],[50]]. Las células LGR5− conservan la capacidad de mantener los tumores tras la disminución de LGR5 inducida por irinotecán, aunque se requiere la conversión de nuevo a un estado LGR5+ para el crecimiento [[43]]. Este hallazgo es consistente con otros informes que demuestran que la focalización de las células LGR5+ por sí sola detiene el crecimiento tumoral, aunque las células LGR5− residuales son fundamentales para mediar la recurrencia al cambiar a un estado LGR5+ [[21],[32],[34],[41],[42],[47]]. La pérdida de LGR5 mediante la inhibición genética, irinotecán o ADC dirigidos a LGR5 conjugados con el inhibidor del microtúbulo monometil auristatina E (MMAE) resultó en la activación de la señalización MET-STAT3 para promover la supervivencia de las células LGR5− [[49]]. En consecuencia, el tratamiento combinado con irinotecán o ADC LGR5-MMAE con inhibidores de MET o STAT3 mostró una actividad sinérgica en modelos de CRC, lo que sugiere un enfoque mejorado para dirigir la plasticidad de las CSCs [[49]]. Cabe destacar que la activación de MET-STAT3 probablemente refleja una consecuencia, en lugar de un mecanismo impulsor, de la conversión de un estado LGR5+ a un estado LGR5−. Los mecanismos precisos que impulsan la disminución de LGR5 inducida por el tratamiento aún no están claros y requieren una investigación adicional.
Otro grupo informó sobre una pequeña población de células LGR5+ de división lenta en organoides tumorales que surge en condiciones de crecimiento subóptimas, caracterizadas por una expresión elevada de MEX3A, una proteína de unión al ARN que también puede actuar como una ligasa de ubiquitina E3 [[51]]. Las células Mex3a+ resisten a la quimioterapia (es decir, FOLFIRI y FOLFOX) ex vivo y en metástasis hepáticas, y se expanden después del tratamiento, lo que resulta en el crecimiento tumoral y da lugar tanto a células Mex3a+ como Mex3a− [[51]]. Los estudios de seguimiento de linaje de las células Mex3a+ en organoides tumorales revelaron que, tras la exposición a la quimioterapia, Mex3a y la firma similar a las células troncales ISC Lgr5+ se redujeron, y se adoptó un programa de células troncales de "revitalización" transitorio YAP+. Tras el crecimiento, las células derivadas de Mex3a redujeron esta firma de "revitalización" y recuperaron la expresión de la firma similar a las células troncales ISC LGR5+ con una pequeña fracción que expresa Mex3a. De manera similar, durante la recuperación intestinal tras una lesión inducida por radiación, se demostró que YAP reprograma temporalmente las células troncales ISC Lgr5+ mediante la supresión de la señalización de Wnt y la expresión de Lgr5, adoptando un programa regenerativo comparable al programa de células troncales de "revitalización" mencionado anteriormente [[52]]. En conjunto, estos hallazgos destacan que la conversión dinámica de un estado LGR5+ a un estado LGR5− en respuesta a las quimioterapias probablemente contribuye a la resistencia y la recurrencia tumoral.
Las células cancerosas LGR5+ promueven la resistencia a la terapia en respuesta a los inhibidores de EGFR/KRAS/MAPK
En contraste con el tratamiento con quimioterapia, la conversión de un estado LGR5− a un estado LGR5+ se produce en respuesta a los inhibidores de la vía EGFR/KRAS/MAPK. Los inhibidores de KRASG12D oncogénico, RMC-9945 y MRTX1133, convirtieron las células de CRC metastásico (mCRC) de un estado Emp1+ a un estado de células similares a las células troncales ISC Lgr5+ con resistencia adquirida a la inhibición de KRAS [[53]]. Se demostró que la regulación al alza de Lgr5 inducida por RMC-9945 dependía de la activación transcripcional de β-catenina/TCF [[53]], lo que es consistente con Lgr5 como un gen diana conocido de Wnt/β-catenina [[24]]. RMC-9945 combinado con la ablación genética de Lgr5 redujo significativamente la carga metastásica hepática y prolongó la supervivencia en comparación con la inhibición de KRAS o la ablación de Lgr5 por sí solos [[53]]. El tratamiento con el inhibidor de BRAFV600E oncogénico encorafenib indujo de manera similar la firma similar a las células troncales ISC LGR5+ en organoides tumorales derivados de pacientes (PDO), lo que se amplificó aún más cuando se combinó con el anticuerpo monoclonal (mAb) cetuximab dirigido a EGFR [[53]]. Estos hallazgos son consistentes con otros estudios que muestran que el cetuximab y otros inhibidores de EGFR, incluidos los inhibidores de la tirosina quinasa, aumentan los niveles de ARNm y proteínas de LGR5 [[21],[42],[53]–[55]]. Recientemente se demostró que LGR5 interactúa con EGFR y que el cetuximab potencia esta interacción, lo que sugiere que la inhibición de EGFR puede ayudar a estabilizar LGR5 y/o prevenir su degradación [[21]].
El tratamiento combinado con inhibidores de BRAF y EGFR, dabrafenib y erlotinib, prolongó la supervivencia en modelos de CRC BRAFV600E, aunque se observó un crecimiento tumoral con una inducción significativa de la expresión de Lgr5 y Rnf43 [[56]]. Curiosamente, la deleción de Rnf43 redujo los niveles basales y los niveles inducidos por el tratamiento de Lgr5 y mejoró la supervivencia tras el tratamiento con dabrafenib y erlotinib [[56]]. En consecuencia, se demostró que la inhibición de MEK con trametinib induce la regulación al alza de ARNm de LGR5 dependiente de Wnt en los PDO [[57]]. Sin embargo, una dosis más alta de trametinib resultó en la disminución de los niveles de proteína LGR5 en las células de CRC, lo que se atribuyó a la pérdida concomitante de EGFR, que de otro modo podría interactuar con LGR5 y regular su estabilidad [[21]]. Dado que la activación inducida por EGF de EGFR, KRASG12C/G12D y BRAFV600E se demostró de forma independiente que disminuye los niveles de ARNm y/o proteínas de LGR5, esto indica que la señalización de MAPK regula negativamente LGR5 [[21],[53],[56],[58]]. Dado que la restricción de las células Lgr5− para evitar la conversión a un estado Lgr5+ mejoró la eficacia de los inhibidores de EGFR/KRAS/MAPK [[42],[53],[56]], el tratamiento combinado con agentes dirigidos a LGR5 puede ser un enfoque racional para mejorar los resultados en varios tipos de cáncer. Si bien la regulación al alza de Lgr5 tras la inhibición de KRAS o BRAF/EGFR se abolió mediante la inactivación de la actividad transcripcional de β-catenina/TCF o la pérdida de RNF43, respectivamente, se necesitan estudios adicionales para definir claramente los mecanismos de adquisición de Lgr5 tras la inhibición de la vía EGFR/KRAS/MAPK [[53],[56]]. Estos hallazgos posicionan a LGR5 como un mediador clave potencial en la conducción de la resistencia a los inhibidores de la vía EGFR/KRAS/MAPK e informan sobre el futuro desarrollo de intervenciones terapéuticas.
El panorama actual de las terapias dirigidas a LGR5 para el tratamiento del cáncer
Aunque LGR5 se expresa en gran medida en varios tipos de cáncer, incluido el CRC, el neuroblastoma (NB), el cáncer gástrico, el cáncer cerebral, el cáncer de endometrio y el cáncer de ovario [[33],[45]], su valor pronóstico sigue siendo controvertido, quizás debido a la falta de anticuerpos monoclonales (mAb) fiables que detecten LGR5 en muestras de pacientes [[59]]. Aún así, la sobreexpresión diferencial de LGR5 en los tumores con baja expresión en los tejidos normales, sus funciones en la progresión del cáncer y la internalización rápida y constitutiva en los lisosomas, hacen de LGR5 un objetivo prometedor para varias modalidades terapéuticas [[18],[19],[21],[32]–[34],[59]]. Se evaluaron los mAb anti-LGR5 radiomarcados con circonio-89 utilizando inmunoPET no invasivo y mostraron una alta captación tumoral dependiente de LGR5 con una eliminación normal en el hígado [[60]], lo que indica un potencial como herramienta de diagnóstico complementaria para estratificar a los pacientes que pueden responder a las terapias dirigidas a LGR5. Anteriormente, ha habido un éxito clínico limitado en la focalización de LGR5 o sus ligandos RSPO, y tanto los mAb dirigidos a LGR5 como a RSPO3 no lograron avanzar más allá de los ensayos de fase I (NCT02726334, NCT02482441) [[61]]. Sin embargo, los estudios preclínicos y los ensayos clínicos en curso muestran una gran promesa para las modalidades emergentes dirigidas a LGR5, que incluyen anticuerpos biespecíficos (bsAb), terapias con células T con receptores quiméricos de antígenos (CAR), ADC y conjugados de fármacos basados en péptidos (Figura 3, Figura clave; Tabla 1).
Anticuerpos biespecíficos
Los bsAb, que se dirigen simultáneamente a dos antígenos diferentes o a epítopos no superpuestos del mismo antígeno, han surgido recientemente como una estrategia para mejorar los éxitos clínicos de los mAb. Petosemtemab, o MCLA-158, es un bsAb que se dirige a EGFR y LGR5 y que compite con la unión a EGF, pero no a RSPO [[54]]. Aunque los inhibidores de EGFR promueven la regulación al alza de LGR5 [[21],[42],[54],[55]], MCLA-158 promueve la degradación dependiente de LGR5 de EGFR, probablemente debido a la internalización constitutiva y la internalización inducida por bsAb de LGR5 [[18],[19],[21]]. MCLA-158 demostró una mayor inhibición tumoral en modelos de CRC de tipo salvaje y mutante de KRAS en comparación con cetuximab, lo que se atribuyó a su mejor degradación de EGFR y a su capacidad de focalización dual. MCLA-158 también mostró una actividad antitumoral significativa en un panel de modelos de xenoinjerto derivados de pacientes (PDX) derivados de cánceres de esófago y estómago y carcinomas de células escamosas de cabeza y cuello (HNSCC) [[54]]. MCLA-158 eliminó o redujo significativamente el mCRC en modelos PDX mutantes de KRAS, mientras que el cetuximab no tuvo ningún efecto, lo que sugiere que los efectos antimetastásicos de MCLA-158 pueden deberse a la función crítica de LGR5 en la conducción del crecimiento metastásico [[46]].
Actualmente, MCLA-158 se está evaluando en ensayos clínicos para varias indicaciones de tumores sólidos [[62]]. Los datos provisionales de la fase 2 mostraron que la combinación de MCLA-158 con el mAb anti-PD-1 pembrolizumab produjo una tasa de respuesta general del 60% con eventos adversos relacionados con el tratamiento manejables y sin toxicidades superpuestas como tratamiento de primera línea (1L) en HNSCC recurrentes o metastásicos positivos para PD-L1 [[62]] y ahora se está evaluando en la fase 3. Además, MCLA-158 se encuentra en ensayos de fase 3 para el tratamiento de 2L/3L en comparación con la elección del investigador de cetuximab, metotrexato o docetaxel en pacientes con HNSCC que progresaron con PD-1/PD-L1 y quimioterapia con platino. MCLA-158 también se está sometiendo a estudios de expansión de la fase 2 en CRC metastásico RAS/RAF de tipo salvaje en 3L+ y en combinación con quimioterapias (por ejemplo, FOLFIRI y FOLFOX) en CRC metastásico RAS/RAF de tipo salvaje en 1L/2L que no han recibido terapia con EGFR. El análisis provisional de estos ensayos ha demostrado una eficacia prometedora con una toxicidad manejable [[63]] y valida firmemente a LGR5 como un objetivo terapéutico viable.
Activadores de células T biespecíficos
Los activadores de células T biespecíficos (BiTE) son una clase de bsAb que funcionan mediante la unión simultánea de un antígeno asociado al cáncer y una proteína coestimuladora para reclutar y activar las células T [[64]]. Se generaron BiTE dirigidos a LGR5 y CD3 mediante la fusión de un scFv anti-LGR5 con un scFv anti-CD3 y se demostró que aumentan la activación de las células T colaboradoras CD4+ y las células T citotóxicas CD8+ en comparación con el scFv anti-LGR5 solo. Los BiTE LGR5:CD3 redujeron significativamente la carga tumoral en un modelo de xenoinjerto de leucemia linfoblástica pre-B (ALL), lo que sugiere que, con una mayor optimización, los BiTE pueden ser prometedores para el tratamiento de los cánceres que expresan LGR5, en particular las neoplasias hematológicas.
Terapias con células T con receptores quiméricos de antígenos
Las células T con receptores quiméricos de antígenos (CAR) han transformado el tratamiento de varios cánceres hematológicos, aunque su aplicación en tumores sólidos sigue siendo un desafío [[65]]. Se desarrollaron células T CAR dirigidas a LGR5 utilizando una construcción CAR que contiene un scFv anti-LGR5 y una molécula coestimuladora CD28 y demostraron citotoxicidad dependiente de LGR5 en células ALL pre-B, CRC y cáncer de hígado de alta expresión de LGR5 y redujeron significativamente la carga tumoral en xenoinjertos de ALL pre-B [[44]]. Además, se encuentra en curso un ensayo clínico de fase 1/2a para CNA3103, una terapia con células T CAR autólogas que comprende el dominio de unión al antígeno de un mAb anti-LGR5 (BNC101) que se probó previamente en ensayos de fase 1 para pacientes con mCRC.
Conjugados fármaco-anticuerpo
SPANISH TRANSLATION:
Los ADCs son una prometedora clase de fármacos biológicos antitumorales compuestos por anticuerpos monoclonales (mAbs) de alta afinidad conjugados a citotoxinas potentes mediante uniones químicas que pueden ser clivadas por enzimas o que no lo son [[66]]. Los ADCs se unen a su antígeno diana e internalizan a través de la vía de tráfico endolisosomal, donde la unión química se cliva o el ADC se degrada, lo que resulta en la liberación del fármaco en el sitio diana y una toxicidad fuera del sitio diana mínima. Los primeros ADCs dirigidos a LGR5, descritos hace una década, incorporaron mAbs anti-LGR5 distintos conjugados a MMAE o a la antraciclina PNU159682, que daña el ADN, mediante uniones que pueden ser clivadas por enzimas, hidrolizadas por ácidos o que no lo son [[32],[34]]. Los ADCs conjugados a MMAE fueron bien tolerados, pero el ADC conjugado a PNU159682 causó una morfología anormal de las vellosidades, necrosis del epitelio de las criptas y toxicidad hepática [[34]]. Cabe destacar que los ADCs LGR5-MMAE que incorporan uniones que pueden ser clivadas por enzimas ejercieron una mayor eficacia en las células cancerosas del tracto gastrointestinal en comparación con aquellos que incorporan uniones que no lo son, debido a un mayor efecto de "bystander" [[32]]. Si bien los ADCs dirigidos a LGR5 inhibieron el crecimiento tumoral en xenoinjertos de cáncer colorrectal y cáncer de páncreas [[32],[34]], se observó un crecimiento tumoral después de que se suspendió el tratamiento, en parte debido a la disminución de la expresión de LGR5 y/o la resistencia al fármaco. Posteriormente, se demostró que la inhibición de la P-glucoproteína/proteína de resistencia a múltiples fármacos 1 (MDR1) sensibilizó a las células de cáncer colorrectal a los ADCs LGR5-MMAE [[67]], lo que demuestra que las bombas de eflujo de fármacos son uno de los mecanismos de resistencia a MMAE. En consecuencia, se ha demostrado que los cánceres del tracto gastrointestinal son relativamente resistentes a los ADCs que incorporan inhibidores de la tubulina en la clínica. Sin embargo, se ha informado que los ADCs LGR5-MMAE muestran eficacia en otros cánceres, como la leucemia linfoblástica B (B-ALL), que son más sensibles al fármaco [[44],[68]].
Trabajos más recientes han descrito el desarrollo de un ADC dirigido a LGR5 que incorpora un derivado de camptotecina como fármaco (LGR5-CPT2), que fue bien tolerado e inhibió significativamente el crecimiento tumoral en dos modelos de xenoinjerto de cáncer colorrectal RASMUT [[21]]. La combinación del ADC LGR5-CPT2 con cetuximab, que aumentó los niveles de LGR5, mejoró la inhibición del crecimiento tumoral y el beneficio para la supervivencia en comparación con el ADC LGR5-CPT2 o el cetuximab solos. Si bien los tumores tratados con el ADC LGR5-CPT2 expresaron niveles reducidos de LGR5, similares a los del ADC LGR5-MMAE [[21]], los tumores tratados con el ADC LGR5-CPT2 y cetuximab mantuvieron la expresión de LGR5, lo que sugiere que podrían responder a un tratamiento adicional dirigido a LGR5 [[21]]. Además, los ADCs LGR5 que incorporan otros fármacos, como RXV-208, un inhibidor del dominio bromodominio y el dominio extracelular (BET) de la proteína 4 que contiene el dominio bromodominio (BRD4), o SG3199, un dímero de pirrolobenzodiazepina, han demostrado citotoxicidad dependiente de LGR5 en células de cáncer colorrectal y organoides tumorales [[69]] y eficacia antitumoral en xenoinjertos de neuroblastoma (NB), respectivamente [[45]]. Dado que la eficacia y la seguridad de los ADCs LGR5 pueden mejorarse significativamente mediante una selección óptima del fármaco y la unión, y mediante enfoques combinatorios que aumentan la expresión de LGR5, sigue habiendo potencial para el desarrollo clínico futuro.
Conjugados de péptidos y peptibodios con fármacos
De manera similar a los ADCs, los conjugados de péptidos y peptibodios con fármacos utilizan la expresión diferencial de los antígenos asociados al tumor para administrar selectivamente fármacos potentes a las células cancerosas. Los conjugados de peptibodios con fármacos (PDCs) incorporan un péptido dirigido al tumor fusionado a la región Fc de un anticuerpo para mejorar la eficacia y la estabilidad en la circulación. Los PDCs tienen el potencial de ampliar el número de dianas si el péptido se une a múltiples antígenos tumorales, como los RSPOs que se unen a LGR4/5/6. En consecuencia, se han descrito PDCs basados en el dominio furina de RSPO1/4 que incorporan diversos fármacos, incluidos MMAE, duocarmicina y CPT2 [[70]–[73]]. Los PDCs basados en RSPO4 se diseñaron con una mutación Q65R para abolir la interacción con RNF43/ZNRF3, lo que mejora la especificidad para LGR4/5/6 y reduce los efectos de la actividad de Wnt/β-catenina mediada por RSPO. Los PDCs ejercieron fuertes efectos antitumorales en modelos de cáncer colorrectal y cáncer de ovario que expresan LGR4/5/6 sin toxicidades notificadas. Si bien estas terapias demuestran una mayor capacidad de orientación tumoral en comparación con los ADCs dirigidos a LGR5, la generación y optimización futuras de PDCs deberán tener en cuenta el mayor riesgo de unión al tumor fuera del sitio diana y las toxicidades asociadas.
Anticuerpos monoclonales dirigidos a receptores relacionados, LGR4 y LGR6
Si bien las terapias dirigidas a LGR5 muestran un fuerte potencial preclínico y clínico, también se han descrito terapias dirigidas a LGR4 y LGR6. Por ejemplo, se demostró que un mAb dirigido a LGR4 superó la resistencia a los fármacos impulsada por LGR4-Wnt para sensibilizar a los PDOs de cáncer colorrectal al tratamiento con quimioterapia con 5-FU y cisplatino [[74]]. Si bien se ha informado del desarrollo de mAbs dirigidos a LGR6, su utilidad como agentes terapéuticos aún está por evaluarse [[75]].
Anticuerpos biespecíficos
Los anticuerpos biespecíficos (BsAbs), que se dirigen simultáneamente a dos antígenos diferentes o a epítopos no superpuestos del mismo antígeno, han surgido recientemente como una estrategia para mejorar los éxitos clínicos de los mAbs. Petosemtemab, o MCLA-158, es un anticuerpo biespecífico que se dirige a EGFR y LGR5 y que compite con la unión a EGF, pero no a RSPO [[54]]. Si bien los inhibidores de EGFR promueven la sobreexpresión de LGR5 [[21],[42],[54],[55]], MCLA-158 promueve la degradación dependiente de LGR5 de EGFR, probablemente debido a la internalización constitutiva y la inducida por el anticuerpo biespecífico de LGR5 [[18],[19],[21]]. MCLA-158 demostró una mayor inhibición tumoral en modelos de cáncer colorrectal KRAS de tipo salvaje y mutante en comparación con cetuximab, lo que se atribuyó a su mejor degradación de EGFR y su capacidad de orientación dual. MCLA-158 también mostró una actividad antitumoral significativa en un panel de modelos de xenoinjertos derivados de pacientes de cánceres de esófago y estómago y carcinomas de células escamosas de cabeza y cuello (HNSCC) [[54]]. MCLA-158 eliminó o redujo significativamente el cáncer colorrectal metastásico (mCRC) en modelos de xenoinjertos mutantes de KRAS, mientras que cetuximab no tuvo ningún efecto, lo que sugiere que los efectos antimetaéstasis de MCLA-158 pueden deberse a la función crítica de LGR5 en el impulso del crecimiento metastásico [[46]].
Actualmente, MCLA-158 se está evaluando en ensayos clínicos para varias indicaciones de tumores sólidos [[62]]. Los datos provisionales de la fase 2 mostraron que la combinación de MCLA-158 con el anticuerpo anti-PD-1 pembrolizumab produjo una tasa de respuesta general del 60% con eventos adversos relacionados con el tratamiento manejables y sin toxicidades superpuestas como tratamiento de primera línea (1L) en HNSCC recurrentes o metastásicos positivos para PD-L1 [[62]] y ahora se está evaluando en la fase 3. Además, MCLA-158 se encuentra en ensayos de fase 3 para el tratamiento de segunda/tercera línea (2L/3L) en comparación con la elección del investigador de cetuximab, metotrexato o docetaxel en pacientes con HNSCC que progresaron con quimioterapia con platino y anti-PD-1/PD-L1. MCLA-158 también se está evaluando en estudios de expansión de la dosis de fase 2 en RAS/RAF de tipo salvaje mCRC en estadio 3+ y en combinación con quimioterapias (por ejemplo, FOLFIRI y FOLFOX) en RAS/RAF de tipo salvaje mCRC en estadio 1L/2L que no han recibido terapia con EGFR. El análisis provisional de estos ensayos ha demostrado una eficacia prometedora con una toxicidad manejable [[63]] y valida firmemente a LGR5 como una diana terapéutica viable.
Activadores de células T biespecíficos
Los activadores de células T biespecíficos (BiTEs) son una clase de anticuerpos biespecíficos que funcionan mediante la unión simultánea a un antígeno asociado al cáncer y a una proteína coestimuladora para reclutar y activar las células T [[64]]. Se generaron BiTEs dirigidos a LGR5 y CD3 fusionando un scFv anti-LGR5 con un scFv anti-CD3 y se demostró que aumentan la activación de las células T colaboradoras CD4+ y las células T citotóxicas CD8+ en comparación con el scFv anti-LGR5 solo. Los BiTEs LGR5:CD3 redujeron significativamente la carga tumoral en un modelo de xenoinjerto de leucemia linfoblástica pre-B (ALL), lo que sugiere que, con una mayor optimización, los BiTEs pueden ser prometedores para el tratamiento de cánceres que expresan LGR5, en particular las neoplasias hematológicas.
Terapias con células T con receptores quiméricos
Las células T con receptores quiméricos (CAR) han transformado el tratamiento de varios cánceres hematológicos, aunque su aplicación en tumores sólidos sigue siendo un desafío [[65]]. Se desarrollaron células T CAR dirigidas a LGR5 utilizando una construcción CAR que contiene un scFv anti-LGR5 y una molécula coestimuladora CD28 y demostraron citotoxicidad dependiente de LGR5 en células de ALL pre-B, cáncer colorrectal y cáncer de hígado que expresan altos niveles de LGR5 y redujeron significativamente la carga tumoral en xenoinjertos de ALL pre-B [[44]]. Además, se encuentra en curso un ensayo clínico de fase 1/2a para CNA3103, una terapia con células T CAR autólogas que comprende el dominio de unión al antígeno de un mAb anti-LGR5 (BNC101) que se probó previamente en ensayos de fase 1, para pacientes con mCRC.
Conjugados de fármacos con anticuerpos
Los ADCs son una prometedora clase de fármacos biológicos antitumorales compuestos por anticuerpos monoclonales (mAbs) de alta afinidad conjugados a citotoxinas potentes mediante uniones químicas que pueden ser clivadas por enzimas o que no lo son [[66]]. Los ADCs se unen a su antígeno diana e internalizan a través de la vía de tráfico endolisosomal, donde la unión química se cliva o el ADC se degrada, lo que resulta en la liberación del fármaco en el sitio diana y una toxicidad fuera del sitio diana mínima. Los primeros ADCs dirigidos a LGR5, descritos hace una década, incorporaron mAbs anti-LGR5 distintos conjugados a MMAE o a la antraciclina que daña el ADN, PNU159682, mediante uniones que pueden ser clivadas por enzimas, hidrolizadas por ácidos o que no lo son [[32],[34]]. Los ADCs conjugados a MMAE fueron bien tolerados, pero el ADC conjugado a PNU159682 causó una morfología anormal de las vellosidades, necrosis del epitelio de las criptas y toxicidad hepática [[34]]. Cabe destacar que los ADCs LGR5-MMAE que incorporan uniones que pueden ser clivadas por enzimas ejercieron una mayor eficacia en las células cancerosas del tracto gastrointestinal en comparación con aquellos que incorporan uniones que no lo son, debido a un mayor efecto de "bystander" [[32]]. Si bien los ADCs dirigidos a LGR5 inhibieron el crecimiento tumoral en xenoinjertos de cáncer colorrectal y cáncer de páncreas [[32],[34]], se observó un crecimiento tumoral después de que se suspendió el tratamiento, en parte debido a la disminución de la expresión de LGR5 y/o la resistencia al fármaco. Posteriormente, se demostró que la inhibición de la P-glucoproteína/proteína de resistencia a múltiples fármacos 1 (MDR1) sensibilizó a las células de cáncer colorrectal a los ADCs LGR5-MMAE [[67]], lo que demuestra que las bombas de eflujo de fármacos son uno de los mecanismos de resistencia a MMAE. En consecuencia, se ha demostrado que los cánceres del tracto gastrointestinal son relativamente resistentes a los ADCs que incorporan inhibidores de la tubulina en la clínica. Sin embargo, se ha informado que los ADCs LGR5-MMAE muestran eficacia en otros cánceres, como la leucemia linfoblástica B (B-ALL), que son más sensibles al fármaco [[44],[68]].
Trabajos más recientes han descrito el desarrollo de un ADC dirigido a LGR5 que incorpora un derivado de camptotecina como fármaco (LGR5-CPT2), que fue bien tolerado e inhibió significativamente el crecimiento tumoral en dos modelos de xenoinjerto de cáncer colorrectal RASMUT [[21]]. La combinación del ADC LGR5-CPT2 con cetuximab, que aumentó los niveles de LGR5, mejoró la inhibición del crecimiento tumoral y el beneficio para la supervivencia en comparación con el ADC LGR5-CPT2 o el cetuximab solos. Si bien los tumores tratados con el ADC LGR5-CPT2 expresaron niveles reducidos de LGR5, similares a los del ADC LGR5-MMAE [[21]], los tumores tratados con el ADC LGR5-CPT2 y cetuximab mantuvieron la expresión de LGR5, lo que sugiere que podrían responder a un tratamiento adicional dirigido a LGR5 [[21]]. Además, los ADCs LGR5 que incorporan otros fármacos, como RXV-208, un inhibidor del dominio bromodominio y el dominio extracelular (BET) de la proteína 4 que contiene el dominio bromodominio (BRD4), o SG3199, un dímero de pirrolobenzodiazepina, han demostrado citotoxicidad dependiente de LGR5 en células de cáncer colorrectal y organoides tumorales [[69]] y eficacia antitumoral en xenoinjertos de neuroblastoma (NB), respectivamente [[45]]. Dado que la eficacia y la seguridad de los ADCs LGR5 pueden mejorarse significativamente mediante una selección óptima del fármaco y la unión, y mediante enfoques combinatorios que aumentan la expresión de LGR5, sigue habiendo potencial para el desarrollo clínico futuro.
Conjugados de péptidos y peptibodios con fármacos
De forma similar a los ADC, los conjugados de péptidos y peptibodios con fármacos utilizan la expresión diferencial de antígenos asociados a tumores para administrar selectivamente potentes cargas útiles a las células cancerosas. Los conjugados de péptidos y peptibodios con fármacos (PDC) incorporan un péptido de orientación tumoral fusionado a una Fc de anticuerpo para mejorar la eficacia y la estabilidad en la circulación. Los PDC tienen el potencial de ampliar el número de dianas si el péptido se une a múltiples antígenos tumorales, como los RSPO que se unen a LGR4/5/6. En consecuencia, se han notificado PDC basados en el dominio furínico de RSPO1/4 que incorporan diversas cargas útiles, como MMAE, duocarmicina y CPT2 [[70]–[73]]. Los PDC basados en RSPO4 se diseñaron con una mutación Q65R para abolir la interacción con RNF43/ZNRF3, mejorando así la especificidad para LGR4/5/6 y reduciendo los efectos de la actividad de Wnt/β-catenina mediada por RSPO. Los PDC ejercieron fuertes efectos antitumorales en modelos de CRC y cáncer de ovario que expresan LGR4/5/6 sin toxicidades notificadas. Si bien estas terapias demuestran una mayor capacidad de orientación tumoral en comparación con los ADC dirigidos a LGR5, la generación y optimización futuras de PDC deberán tener en cuenta el mayor riesgo de unión a la diana, pero fuera del tumor, y las toxicidades asociadas.
Anticuerpos monoclonales dirigidos a receptores relacionados, LGR4 y LGR6
Si bien las terapias dirigidas a LGR5 muestran un fuerte potencial preclínico y clínico, también se han notificado terapias dirigidas a LGR4 y LGR6. Por ejemplo, se demostró que un mAb dirigido a LGR4 superaba la resistencia a los fármacos impulsada por LGR4-Wnt para sensibilizar los PDO de CRC al tratamiento con quimioterapia con 5-FU y cisplatino [[74]]. Si bien se ha notificado el desarrollo de mAb dirigidos a LGR6, su utilidad como agentes terapéuticos aún está por evaluarse [[75]].
CONCLUSIONES
Desde el descubrimiento que identificó a LGR5 como un marcador de las células madre intestinales (ISCs), nuestra comprensión de la biología de LGR5 ha progresado sustancialmente. Se ha demostrado que LGR5 define positivamente a las CSC y a las poblaciones de células madre normales en varios compartimentos tisulares más allá del tracto intestinal, regula la señalización de Wnt/β-catenina y la adhesión, y desempeña funciones integrales en la promoción de la progresión del cáncer y la resistencia a la terapia. En consecuencia, los esfuerzos en etapas preclínica y clínica dirigidos a la orientación terapéutica de LGR5 están mostrando un potencial significativo en el CRC, el CHNC, el cáncer de ovario, el NB y la leucemia pre-B. Aún así, varias preguntas siguen sin respuesta (véase las preguntas pendientes). Aunque se sabe que LGR5 potencia la señalización de Wnt/β-catenina, los mecanismos precisos aún no están claros. Contrariamente al mecanismo que a menudo se postula, que la unión de RSPO a LGR4/5/6:ZNRF3/RNF43 conduce a un aumento de la actividad de Wnt/β-catenina, como se ha demostrado para LGR4, esto no se ha validado experimentalmente para LGR5. En cambio, otras proteínas interaccionantes, como IQGAP1, pueden ser integrales para potenciar el eje RSPO-LGR5-Wnt/β-catenina y la señalización de la adhesión [[27]], lo que justifica una mayor investigación.
Si bien las terapias dirigidas a LGR5 han demostrado eficacia antitumoral en diferentes modelos de cáncer [[21],[32],[34],[42],[44],[45],[54],[70]–[73]], el resurgimiento del tumor después del tratamiento enfatiza la necesidad de mejorar estas terapias para erradicar los tumores. Los enfoques de orientación múltiple dirigidos a LGR5 y a otros LGR relacionados o a EGFR muestran ser prometedores para superar la resistencia mediada por la plasticidad de las CSC y la heterogeneidad tumoral. Los trabajos recientes que demuestran que la resistencia a las quimioterapias y a los inhibidores de EGFR/KRAS/MAPK está impulsada por el enriquecimiento de las firmas de células CRC LGR5− o LGR5+, respectivamente [[43],[49],[53],[56]], sugieren que la expresión de LGR5 se regula de forma diferente en respuesta a diferentes tipos de terapia. Aún así, el papel exacto de cómo LGR5 media la plasticidad celular en el contexto de la progresión tumoral y la resistencia a la terapia sigue sin resolverse y resultará invaluable para el desarrollo de terapias mejoradas dirigidas a LGR5. Por lo tanto, a pesar de las lagunas que aún existen en nuestra comprensión de la biología de LGR5, la evidencia preclínica y clínica acumulada destaca la importancia crítica de LGR5 en la progresión del cáncer y su fuerte potencial como diana terapéutica.
¡Aún no hay comentarios. Sé el primero en comentar!