Kang, Changhee;Jeong, Seong-Yun;Song, Si Yeol;Choi, Eun Kyung
Radiation Oncology Journal
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v.38
no.1
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pp.1-10
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2020
Radiotherapy (RT) has been used for decades as one of the main treatment modalities for cancer patients. The therapeutic effect of RT has been primarily ascribed to DNA damage leading to tumor cell death. Besides direct tumoricidal effect, RT affects antitumor responses through immune-mediated mechanism, which provides a rationale for combining RT and immunotherapy for cancer treatment. Thus far, for the combined treatment with RT, numerous studies have focused on the immune checkpoint inhibitors and have shown promising results. However, treatment resistance is still common, and one of the main resistance mechanisms is thought to be due to the immunosuppressive tumor microenvironment where myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) play a crucial role. MDSCs are immature myeloid cells with a strong immunosuppressive activity. MDSC frequency is correlated with tumor progression, recurrence, negative clinical outcome, and reduced efficacy of immunotherapy. Therefore, increasing efforts to target MDSCs have been made to overcome the resistance in cancer treatments. In this review, we focus on the role of MDSCs in RT and highlight growing evidence for targeting MDSCs in combination with RT to improve cancer treatment.
Myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) are immature myeloid cells that exert suppressive function on the immune response. MDSCs expand in tumor-bearing hosts or in the tumor microenvironment and suppress T cell responses via various mechanisms, whereas a reduction in their activities has been observed in autoimmune diseases or infections. It has been reported that the symptoms of various diseases, including malignant tumors, can be alleviated by targeting MDSCs. Moreover, MDSCs can contribute to patient resistance to therapy using immune checkpoint inhibitors. In line with these therapeutic approaches, diverse oligonucleotide-based molecules and small molecules have been evaluated for their therapeutic efficacy in several disease models via the modulation of MDSC activity. In the current review, MDSC-targeting oligonucleotides and small molecules are briefly summarized, and we highlight the immunomodulatory effects on MDSCs in a variety of disease models and the application of MDSC-targeting molecules for immuno-oncologic therapy.
Tumor immune evasion is a complex process that involves various mechanisms, such as antigen recognition restriction, immune system suppression, and T cell exhaustion. The tumor microenvironment contains various immune cells involved in immune evasion. Recent studies have demonstrated that granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) induce immune evasion in lung cancer by modulating neutrophils and myeloid-derived suppressor cells. Here we describe the origin and function of G-CSF and GM-CSF, particularly their role in immune evasion in lung cancer. In addition, their effects on programmed death-ligand 1 expression and clinical implications are discussed.
Recently, the incidence of metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) is increasing due to the high prevalence of metabolic conditions, such as obesity and type 2 diabetes mellitus. Steatotic liver is a hotspot for cancer metastasis in MASLD. Altered lipid metabolism, a hallmark of MASLD, remodels the tissue microenvironment, making it conducive to the growth of metastatic liver cancer. Tumors exacerbate the dysregulation of hepatic metabolism by releasing extracellular vesicles and particles into the liver. Altered lipid metabolism influences the proliferation, differentiation, and functions of immune cells, contributing to the formation of an immunosuppressive and metastasis-prone liver microenvironment in MASLD. This review discusses the mechanisms by which the steatotic liver promotes liver metastasis progression, focusing on its role in fostering an immunosuppressive microenvironment in MASLD. Furthermore, this review highlights lipid metabolism manipulation strategies for the therapeutic management of metastatic liver cancer.
Glutathione (GSH), the main cellular antioxidant, dynamically influences tumor growth, metastasis, and resistance to therapy in the tumor microenvironment (TME), which comprises cancer cells, immune cells, stromal cells, and non-cellular components, including the extracellular matrix, metabolites, hypoxia, and acidity. Cancer stem cells (CSCs) and T cells are minor but significant cell subsets of the TME. GSH dynamics influences the fate of CSCs and T cells. Here, we explored GSH dynamics in CSCs and T cells within the TME, as well as therapeutic approaches that could target these dynamics.
Lee, Eun-Young;Kim, Minjeong;Choi, Beom K.;Kim, Dae Hong;Choi, Inho;You, Hye Jin
Molecules and Cells
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v.44
no.11
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pp.784-794
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2021
Leiomyosarcoma (LMS) is a mesenchymal malignancy with a complex karyotype. Despite accumulated evidence, the factors contributing to the development of LMS are unclear. Here, we investigated the role of tight-junction protein 1 (TJP1), a membrane-associated intercellular barrier protein during the development of LMS and the tumor microenvironment. We orthotopically transplanted SK-LMS-1 cells and their derivatives in terms of TJP1 expression by intramuscular injection, such as SK-LMS-1 Sh-Control cells and SK-LMS-1 Sh-TJP1. We observed robust tumor growth in mice transplanted with LMS cell lines expressing TJP1 while no tumor mass was found in mice transplanted with SK-LMS-1 Sh-TJP1 cells with silenced TJP1 expression. Tissues from mice were stained and further analyzed to clarify the effects of TJP1 expression on tumor development and the tumor microenvironment. To identify the TJP1-dependent factors important in the development of LMS, genes with altered expression were selected in SK-LMS-1 cells such as cyclinD1, CSF1 and so on. The top 10% of highly expressed genes in LMS tissues were obtained from public databases. Further analysis revealed two clusters related to cell proliferation and the tumor microenvironment. Furthermore, integrated analyses of the gene expression networks revealed correlations among TJP1, CSF1 and CTLA4 at the mRNA level, suggesting a possible role for TJP1 in the immune environment. Taken together, these results imply that TJP1 contributes to the development of sarcoma by proliferation through modulating cell-cell aggregation and communication through cytokines in the tumor microenvironment and might be a beneficial therapeutic target.
Cytokines influence the overall cancer immune cycle by triggering tumor antigen expression, antigen presenting, immune cell priming and activation, effector immune cell recruitment and infiltration to cancer, and cancer killing in the tumor microenvironment (TME). Therefore, cytokines have been considered potential anti-cancer immunotherapy, and cytokine-based anti-cancer therapies continue to be an active area of research and development in the field of cancer immunotherapy, with ongoing clinical trials exploring new strategies to improve efficacy and safety. In this review, we examine past and present clinical developments for major anticancer cytokines, including interleukins (IL-2, IL-15, IL-12, IL-21), interferons, TGF-beta, and GM-CSF. We identify the current status and changes in the technology platform being applied to cytokine-based immune anti-cancer therapeutics. Through this, we discuss the opportunities and challenges of cytokine-based immune anti-cancer treatments in the current immunotherapy market and suggest development directions to enhance the clinical use of cytokines as immuno-anticancer drugs in the future.
Jisu Kim;Shuya Zhang ;Ying Zhu;Ruirui Wang;Jianxin Wang
Journal of Ginseng Research
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v.47
no.5
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pp.627-637
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2023
Background: Damage to the healthy intestinal epithelial layer and regulation of the intestinal immune system, closely interrelated, are considered pivotal parts of the curative treatment for inflammatory bowel disease (IBD). Plant-based diets and phytochemicals can support the immune microenvironment in the intestinal epithelial barrier for a balanced immune system by improving the intestinal microecological balance and may have therapeutic potential in colitis. However, there have been only a few reports on the therapeutic potential of plant-derived exosome-like nanoparticles (PENs) and the underlying mechanism in colitis. This study aimed to assess the therapeutic effect of PENs from Panax ginseng, ginseng-derived exosome-like nanoparticles (GENs), in a mouse model of IBD, with a focus on the intestinal immune microenvironment. Method: To evaluate the anti-inflammatory effect of GENs on acute colitis, we treated GENs in Caco2 and lipopolysaccharide (LPS) -induced RAW 264.7 macrophages and analyzed the gene expression of proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-6, and IL-10 by real-time PCR (RT-PCR). Furthermore, we further examined bacterial DNA from feces and determined the alteration of gut microbiota composition in DSS-induced colitis mice after administration of GENs through 16S rRNA gene sequencing analysis. Result: GENs with low toxicity showed a long-lasting intestinal retention effect for 48 h, which could lead to effective suppression of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α and IL-6 production through inhibition of NF-κB in DSS-induced colitis. As a result, it showed longer colon length and suppressed thickening of the colon wall in the mice treated with GENs. Due to the amelioration of the progression of DSS-induced colitis with GENs treatment, the prolonged survival rate was observed for 17 days compared to 9 days in the PBS-treated group. In the gut microbiota analysis, the ratio of Firmicutes/Bacteroidota was decreased, which means GENs have therapeutic effectiveness against IBD. Ingesting GENs would be expected to slow colitis progression, strengthen the gut microbiota, and maintain gut homeostasis by preventing bacterial dysbiosis. Conclusion: GENs have a therapeutic effect on colitis through modulation of the intestinal microbiota and immune microenvironment. GENs not only ameliorate the inflammation in the damaged intestine by downregulating pro-inflammatory cytokines but also help balance the microbiota on the intestinal barrier and thereby improve the digestive system.
Adoptive cell transfer (ACT), a form of cell-based immunotherapy that eliminates cancer by restoring and strengthening the body's immune system, has revolutionized cancer treatment. ACT entails intravenous transfer of either tumor-resident or peripheral blood-modified immune cells into cancer patients to mediate anti-tumor response. Although these immune cells control and eradicate cancer via enhanced cytotoxicity against specific tumor antigens, several side effects have been frequently reported in clinical trials. Recently, exosomes, potential cell-free therapeutics, have emerged as an alternative to cell-based immunotherapies, due to their higher stability under same storage condition, lower risk of GvHD and CRS, and higher resistance to immunosuppressive tumor microenvironment. Exosomes, which are nano-sized lipid vesicles, are secreted by living cells, including immune cells. Exosomes contain proteins, lipids, and nucleic acids, and the functional role of each exosome is determined by the specific cargo derived from parental cells. Exosomes derived from cytotoxic effectors including T cells and NK cells exert anti-tumor effects via proteins such as granzyme B and FasL. In this mini-review, we describe the current understanding of the ACT and immune cell-derived exosomes and discuss the limitations of ACT and the opportunities for immune cell-derived exosomes as immune therapies.
Cancer metabolism as a field of research was founded almost 100 years ago by Otto Warburg, who described the propensity for cancers to convert glucose to lactate despite the presence of oxygen, which in yeast diminishes glycolytic metabolism known as the Pasteur effect. In the past 20 years, the resurgence of interest in cancer metabolism provided significant insights into processes involved in maintenance metabolism of non-proliferating cells and proliferative metabolism, which is regulated by proto-oncogenes and tumor suppressors in normal proliferating cells. In cancer cells, depending on the driving oncogenic event, metabolism is re-wired for nutrient import, redox homeostasis, protein quality control, and biosynthesis to support cell growth and division. In general, resting cells rely on oxidative metabolism, while proliferating cells rewire metabolism toward glycolysis, which favors many biosynthetic pathways for proliferation. Oncogenes such as MYC, BRAF, KRAS, and PI3K have been documented to rewire metabolism in favor of proliferation. These cell intrinsic mechanisms, however, are insufficient to drive tumorigenesis because immune surveillance continuously seeks to destroy neo-antigenic tumor cells. In this regard, evasion of cancer cells from immunity involves checkpoints that blunt cytotoxic T cells, which are also attenuated by the metabolic tumor microenvironment, which is rich in immuno-modulating metabolites such as lactate, 2-hydroxyglutarate, kynurenine, and the proton (low pH). As such, a full understanding of tumor metabolism requires an appreciation of the convergence of cancer cell intrinsic metabolism and that of the tumor microenvironment including stromal and immune cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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