Breast cancer immunology: theory and prospects (review)


Cite item

Full Text

Abstract

This review deals with the detail presentation of the antitumor immunity basic mechanisms, of the interpretation of HLA class I and II histocompatibility genes - markers of the antigen-activated lymphocytes in the antigenic activation of lymphocytes and the role of T-cells (CD8+ T-killer cells and CD4+ T-helper cells) and NK cells in the realization of antitumor responses. We have described the unique mechanisms of cooperative humoral and cellular antitumor immunity - antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, and have evaluated its role in antitumor protecting the body against cancer. Advantages of the antitumor immunity is the possibility of T-lymphocytes to recognize tumor antigens in histocompatibility molecules of HLA-class I and II and-NK-cells to kill tumor cells without expression of HLA-class I and to acting in antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity. The mutated cells can avoid the immune surveillance and cells cloning, the basis of these mechanisms is important immune processes; tumor progression can occur as a result of immune system damage (imperfect antitumor immunity) or as a result of tumor "immune invisibility". The causes of imperfect antitumor immunity are: the loss of tumor presentation histocompatibility molecules of HLA-class I and II, leading to the inability to show T-cell cytotoxicity, the expression of HLA-E and HLA-G, leading to blockade of NK-cells activity, the presence of suppressor Foxp3 + regulatory lymphocytes in tumor, the development of immunological tolerance (sustainable "unresponsiveness" of the immune system) during tumor growth and dissemination. We have showed the perspective study directions of prognostic and predicting roles of the immune tumor characteristics: subpopulations of stromal and intratumoral TILs, the markers expression HLA class I and II histocompatibility genes and non-classical suppressor molecu- les of HLA-E and HLA-G and tumor-infiltrating Foxp3(+)-lymphocytes. The study of the cellular and molecular basis of immune mechanisms will help us better understand the carcinogenesis and will optimize the therapeutic strategy for BC.

About the authors

I V Kolyadina

Russian Medical Academy for Postgraduate Education of the Ministry of Health of the Russian Federation; N.N.Blokhin Russian Cancer Research Center

Email: irinakolyadina@yandex.ru
канд. мед. наук, врач-онколог, доц. каф. онкологии ГБОУ ДПО РМАПО, ФГБНУ РОНЦ им. Н.Н.Блохина 115478, Russian Federation, Moscow, Kashirskoe sh., d. 23

I V Poddubnaya

Russian Medical Academy for Postgraduate Education of the Ministry of Health of the Russian Federation; N.N.Blokhin Russian Cancer Research Center

чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, проф., зав. каф. онкологии ГБОУ ДПО РМАПО, ФГБНУ РОНЦ им. Н.Н.Блохина 125993, Russian Federation, Moscow, ul. Barrikadnaia, d. 2/1

References

  1. Burnet M. Role of the thymus and related organs in immunity. Br Med J 1962; 2 (5308): 807-11.
  2. Algarra I, Garcia-Lora A, Cabrera T et al. The selection of tumor variants with altered expression of classical and nonclassical MHC class I molecules: implications for tumor immune escape. Cancer Immunol Immunother 2004; 53: 904-10.
  3. Bates G.J, Fox S.B, Han C et al. Quantification of regulatory T cells enables the identification of high - risk breast cancer patients and those at risk of late relapse. J Clin Oncol 2006; 24: 5373-80.
  4. Bodmer W.F. The HLA system: structure and function. J Clin Pathol 1987; 40 (9): 948-58.
  5. Vivier E., Tomasello E, Baratin M et al. Functions of natural killer cells. Nat Immunol 2008; 9 (5): 503-10.
  6. Телетаева Г.М. Цитокины и противоопухолевый иммунитет. Практическая онкология. 2007; 8 (4): 211-8.
  7. Miyashita M, Sasano H, Tamaki K et al. Tumor - infiltrating CD8+ and FOXP3+ lymphocytes in triple - negative breast cancer: its correlation with pathological complete response to neoadjuvant chemotherapy. Breast Cancer Res Treat 2014; 148 (3): 525-34.
  8. Faghih Z, Erfani N, Haghshenas M.R et al. Immune profiles of CD4+ lymphocyte subsets in breast cancer tumor draining lymph nodes. Immunol Lett 2014; 158 (1-2): 57-65.
  9. De Kruijf E.M, Sajet A, van Nes J.G et al. HLA-E and HLA-G expression in classical HLA class I - negative tumors is of prognostic value for clinical outcome of early breast cancer patients. J Immunol 2010; 185: 7452-9.
  10. O'Callaghan C.A, Bell J.I. Structure and function of the human MHC class Ib molecules HLA-E, HLA-F and HLA-G. Immunol Rev 1998; 163: 129-38.
  11. Bjorkman P.J, Saper M.A, Samraoui B. Structure of the human class I histocompatibility antigen, HLA-A2. Nature 1987; 329: 506-12. doi: 10.1038/329506a0
  12. Bjorkman P.J. MHC restriction in three dimensions: a view of T cell receptor/ligand interactions. Cell 1997; 89: 167.
  13. Krensky A.M. The HLA system, antigen processing and presentation. Kidney Int Suppl 1997; 58: S2.
  14. Srikanth Nagalla, Chou J.W, Willingham M.C et al. Interactions between immunity, proliferation and molecular subtype in breast cancer prognosis. Genome Biology 2013; 14: R34 http://genomebiology. com/2013/14/4/R34
  15. Castellino F, Germain R.N. Cooperation between CD4+ and CD8+ T cells: when, where, and how. Annu Rev Immunol 2006; 24: 519-40.
  16. Corthay A, Skovseth D.K, Lundin K.U. Primary Antitumor Immune Response Mediated by CD4+ T Cells. Immunity 2005; 22: 371-83.
  17. Shanker A, Verdeil G, Buferne M. CD8 T cells help for innate antitumor immunity. J.Immunol 2007; 179: 6651-62, www.jimmunol.org/content/179/10/6651
  18. Bromley S.K, Iaboni A, Davis S.J. The immunological synapse and CD28-CD80 interactions. Nat Immunol 2001; 2 (12): 1159-66.
  19. Liu F, Lang R, Zhao J et al. CD8(+) cytotoxic T cell and FOXP3(+) regulatory T cell infiltration in relation to breast cancer survival and molecular subtypes. Breast Cancer Res Treat 2011; 130: 645-55.
  20. Sakaguchi S. Naturally arising Foxp3-expressing CD25+CD4+ regulatory T cells in immunological tolerance to self and non - self. Nat Immunol 2005; 6 (4): 345-52.
  21. Trapani J.A, Smyth M.J. Functional significance of the perforin/granzyme cell death pathway. Nat Rev Immunol 2002; 2 (10): 735-47.
  22. Strand S, Hofmann W.J, Hug H. Lymphocyte apoptosis induced by CD95 (APO-1/Fas) ligand - expressing tumor cells - A mechanism of immune evasion? Nature Medicine 1996; 2: 1361-6. doi: 10.1038/nm1296-1361
  23. Wu J, Lanier L.L. Natural killer cells and cancer. Adv Cancer Res 2003; 90: 127-56.
  24. Waldhauer I, Steinle A. NK cells and cancer immunosurveillance. Oncogene 2008; 27: 5932-43. doi: 10.1038/onc.2008.267
  25. Schlegel U.P, Lang P. Natural Killer Cell Mediated Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity in Tumor Immunotherapy with Therapeutic Antibodies Front Immunol. 2013; 4: 76. doi: 10.3389/fimmu.2013.00076
  26. Alderson K.L, Sondel P.M. Clinical cancer therapy by NK cells via antibody - dependent cell - mediated cytotoxicity. J Biomed Biotechnol 2011; 2011:379123. doi: 10.1155/2011/379123.
  27. Iannello A, Ahmad A. Role of antibody - dependent cell - mediated cytotoxicity in the efficacy of therapeutic anti - cancer monoclonal antibodies. Cancer Metastasis Rev 2005; 24 (4): 487-99.
  28. Alderson K.L, Sondel P.M. Clinical Cancer Therapy by NK Cells via Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity. J Biomed Biotech 2011; 2011. ID 379123, http://dx.doi.org/10.1155/2011/379123
  29. García-Tuñón I, Mónica Ricote, Antonio Ruiz A. Influence of IFN-gamma and its receptors in human breast cancer. BMC Cancer 2007; 7: 158. doi: 10.1186/1471-2407-7-158
  30. Pantschenko A.G, Pushkar I, Anderson K.H. The interleukin-1 family of cytokines and receptors in human breast cancer: implications for tumor progression. Int J Oncol 2003; 23 (2): 269-84.
  31. Hatem Soliman Immunotherapy Strategies in the Treatment of Breast Cancer/ Cancer Control 2013; 20 (1): 17-21.
  32. Nagai S, Toi M. Interleukin-4 and breast cancer. Breast Cancer 2000; 7 (3): 181-6.
  33. Dethlefsen C, Hњjfeldt G, Hojman P. The role of intratumoral and systemic IL-6 in breast cancer. Breast Cancer Res Treat 2013; 138 (3): 657-64. doi: 10.1007/s10549-013-2488-z.
  34. Rao V.S, Alabi A, Dyer C.E. IL-10 and IL-12 expression in breast cancer patients and effect of therapy. J Clinical Oncology 2008; 26: 15S (May 20 Suppl.). 14016.
  35. Blankenstein T, Coulie P.G, Gilboa E. The determinants of tumour immunogenicity Nature Rev Cancer 2012; 12: 307-13. doi: 10.1038/nrc3246
  36. Escors D. Tumour Immunogenicity, Antigen Presentation, and Immunological Barriers in Cancer Immunotherapy. New J Science 2014. ID 734515, http://dx.doi.org/10.1155/2014/734515
  37. Palmisano G.L, Pistillo M.P, Capanni P. Investigation of HLA class I downregulation in breast cancer by RT-PCR. Hum Immunol 2001; 62 (2): 133-9.
  38. Cheng F, Gabrilovich D, Sotomayor E.M. Immune tolerance in breast cancer. Breast Dis 2004; 20: 93-103.
  39. Zhang Y, Morgan R, Podack E.R. B cell regulation of anti - tumor immune response. Immunol Res 2013; 57 (1-3): 115-24.
  40. Obiri N.I, Siegel J.P, Varricchio F, Puri R.K. Expression of high - affinity IL-4 receptors on human melanoma, ovarian and breast carcinoma cells. Clin Exp Immunol 1994; 95 (1): 148-55.
  41. Morandi А, Isacke M С. Targeting RET - interleukin-6 crosstalk to impair metastatic dissemination in breast cancer. Breast Cancer Res 2014; 16: 301 doi: 10.1186/bcr3608
  42. Li Y, Gao P, Yang J. Relationship between IL-10 expression and prognosis in patients with primary breast cancer. Tumour Biol 2014; 35 (11): 11533-40. doi: 10.1007/s13277-014-2249-6.
  43. Moore Os, Foote Fw. The relatively favorable prognosis of medullary carcinoma of the breast. Cancer 1949; 2: 635-42.
  44. Шамилов Ф.А. Динамика субпопуляций интратуморальных лимфоцитов при иммунокорригирующей терапии рака молочной железы. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 2014.
  45. Летягин В.П., Тупицын Н.Н., Артамонова Е.В. Варианты иммунофенотипа рака молочной железы и их клиническое значение для прогноза. Материалы VII Российской онкологической конференции, http://www.rosoncoweb.ru/library/congress/ru/07/05.php
  46. Артамонова Е.В. TILs (инфильтрирующие опухоль лимфоциты) при раке молочной железы: биологическая роль и клиническое значение. Сборник материалов большой конференции RUSSCO «Рак молочной железы», 2015; с. 64-71.
  47. Loi S, Sirtaine N, Piette F et al. Prognostic and predictive value of tumor - infiltrating lymphocytes in a phase III randomized adjuvant breast cancer trial in node - positive breast cancer comparing the addition of docetaxel to doxorubicin with doxorubicin - based chemotherapy: BIG 02-98. J Clin Oncol 2013; 31: 860-7.
  48. Wesolowski R, Carson W.E 3rd2. Tumor Infiltrating Lymphocytes - The Next Step in Assessing Outcome and Response to Treatment in Patients with Breast Cancer. J Carcinog Mutagen 2014; 5 (6). pii: 199.
  49. Salgado R, Denkert C, Demaria S. The evaluation of tumor - infiltrating lymphocytes (TILs) in breast cancer: recommendations by an International TILs Working Group 2014. Ann Oncol 2015; 26 (2): 259-71.
  50. Adams S, Gray R.J, Demaria S еt al. Prognostic value of tumor - infiltrating lymphocytes in triple - negative breast cancers from two phase III randomized adjuvant breast cancer trials: ECOG 2197 and ECOG 1199. J Clin Oncol 2014; 32 (27): 2959-66.
  51. Loi S, Michiels S, Salgado R et al. Tumor infiltrating lymphocytes are prognostic in triple negative breast cancer and predictive for trastuzumab benefit in early breast cancer: results from the FinHER trial. Ann Oncol 2014; 25: 1544-50.
  52. Denkert C, von Minckwitz G, Brase J.C et al. Tumor - infiltrating lymphocytes and response to neoadjuvant chemotherapy with or without Carboplatin in human epidermal growth factor receptor 2-positive and triple - negative primary breast cancers. J Clin Oncol 2015; 33 (9): 983-91.
  53. Loi S, Michiels S, Salgado R et al. Abstract S1-05: Tumor infiltrating lymphocytes (TILs) indicate trastuzumab benefit in early - stage HER2-positive breast cancer (HER2+ BC). Cancer Res 2013: S1-05.
  54. Gianni L, Bianchini G, Valagussa P et al. Adaptive immune system and immune checkpoints are associated with response to pertuzumab (P) and trastuzumab (H) in the NeoSphere study. Cancer Res 2012: S6-7.
  55. De Kruijf E.M, van Nes J.G, Sajet A, et al. The predictive value of HLA class I tumor cell expression and presence of intratumoral Tregs for chemotherapy in patients with early breast cancer. Clin Cancer Res 2010; 16: 1272-80.
  56. Kaneko K, Ishigami S, Kijima Y et al. Clinical implication of HLA class I expression in breast cancer. BMC Cancer 2011; 11: 454.
  57. Gudmundsdóttir I, Gunnlaugur Jónasson J. Altered expression of HLA class I antigens in breast cancer: association with prognosis. Int J Cancer 2000; 89 (6): 500-5.
  58. Da Silva G, Tarsia Giabardo Alves Silva T, Duarte R et al. Expression of the Classical and Nonclassical HLA Molecules in Breast Cancer International. J Breast Cancer 2013. ID 250435, http://dx.doi.org/ 10.1155/2013/250435

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2015 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».