Ingeniera Civil en Biotecnología / El melanoma es un cáncer de alta incidencia y mortalidad, que posee una inmunogenicidad suprimida por mecanismos de evasión propios, como la expresión aberrante del gangliósido GD2 en la superficie de las células tumorales. Entre las terapias experimentales, la hemocianina de Megathura crenulata, conocida como KLH, generó una respuesta inmune protectiva contra el tumor de melanoma al estar acoplada a un péptido que mimetiza a GD2 (péptido P10), induciendo anticuerpos anti-GD2 que dirigen la respuesta hacia el tumor. Así, se propuso que las hemocianinas de los moluscos del litoral chileno, Concholepas concholepas (CCH) y Fissurella latimarginata (FLH), acopladas a P10 generarían una respuesta inmune protectiva frente al desafío de ratones C57BL/6, con melanoma murino de la línea B16F10. Primero, los péptidos P10 y control (S266) fueron acoplados a las tres hemocianinas mediante el entrecruzador sulfo-SMCC. Luego, utilizando el adyuvante AddaVax, como potenciador inmunológico de los conjugados hemocianina-péptido, se inmunizó a los ratones encontrándose un elevado y similar título de anticuerpos contra las hemocianinas (de 1:2.500), y un menor título de anticuerpos específicos y predominantemente de clase IgG contra cada péptido (de 1:300). Posteriormente, se evaluó la terapia anti-tumoral inducida por tres inmunizaciones con los conjugados y con hemocianinas no acopladas, en ratones desafiados con células B16F10 y previamente sensibilizados con cada antígeno. Se encontró que FLH indujo una mayor respuesta inmune protectiva contra el tumor que CCH, dado que inhibió la incidencia y la velocidad de crecimiento tumoral, similar al control positivo con KLH, estando o no conjugada, y sin efectos tóxicos colaterales. Con ello, y según se verificó por inmunofluorescencia y indirecta citometría de flujo, los anticuerpos anti-hemocianinas presentaron reacción cruzada con epítopos presentes en las células B16F10 y en líneas de melanoma humano. En conclusión, no se encontraron diferencias entre las hemocianinas al actuar como carrier de péptidos miméticos, pero sí hubo diferencias significativas en la respuesta inmune antitumoral inducida por FLH y KLH, respecto a los controles y a CCH, resultados que son promisorios para continuar los estudios preclínicos con FLH, que potencien su uso como adyuvante o inmunomodulador en la terapia del melanoma.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La dermatitis atópica canina ha sido definida como una enfermedad alérgica prurítica, inflamatoria y predispuesta genéticamente que se cree afecta a un 10-15% de la población canina. La inmunoterapia es, según la OMS, el único tratamiento que puede alterar el curso de las enfermedades alérgicas y ha sido definida como la práctica de administrar gradualmente cantidades crecientes de un extracto alergénico a un sujeto alérgico para aminorar los síntomas asociados con exposición subsiguiente al alergeno causante. En Medicina Veterinaria, varios estudios han reportado la eficacia de la inmunoterapia. Sin embargo, con raras excepciones, estos estudios han sido diseñados como experimentos abiertos y no controlados. Los objetivos de este estudio fueron averiguar la proporción de perros atópicos positivos a Dermatophagoides farinae en una prueba de intradermorreacción, describir la población en estudio en cuanto a raza, sexo y edad, describir los cambios clínicos en perros atópicos bajo tratamiento con inmunoterapia alergeno específica para D. farinae y describir los cambios en el resultado de una segunda prueba de intradermorreacción después de la inmunoterapia. Se realizó una prueba de intradermorreacción a treinta perros atópicos. Quince de los perros positivos a D. farinae fueron ingresados al estudio y colocados al azar en dos grupos. Un grupo (n = 10) fue tratado con inmunoterapia para D. farinae durante 6 meses, y el otro grupo (n = 5) no fue tratado. Los perros fueron evaluados mensualmente para los signos clínicos de prurito, eritema, hiperpigmentación, tinción salival, pioderma, alopecia, liquenificación, otitis, seborrea, queilitis, conjuntivitis y mal olor. Después del tratamiento, se repitió la prueba de intradermorreacción para D. farinae. El 75% de los perros fueron positivos a D. farinae. El 26,66% de los perros ingresados al estudio fueron mestizos, el 80% fueron hembras y el promedio de edad fue de 4,6 años. Hubo diferencia significativa entre ambos grupos para los signos de prurito, eritema y tinción salival, pero no la hubo para hiperpigmentación, pioderma, alopecia, liquenificación, otitis, seborrea, queilitis, conjuntivitis y mal olor. No hubo diferencia significativa entre los grupos para la disminución del tamaño de la pápula de D. farinae en la segunda prueba de intradermorreacción

Magíster en Bioquímica área de Especialización en Bioquímica Clínica Aplicada y Memoria para optar al Título de Bioquímico / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta enero de 2018 / Los cánceres del aparato digestivo (CAD) son, en su conjunto, la principal causa de defunciones por cáncer a nivel mundial. Pese al gran desarrollo de diversas terapias, el tratamiento contra este tipo de cáncer continúa siendo poco eficaz y conlleva un amplio número de efectos secundarios que disminuyen la calidad de vida del paciente. Esto hace necesario investigar y desarrollar nuevas terapias que combatan de forma específica y eficaz el desarrollo de tumores. En la actualidad, la inmunoterapia es una de las estrategias terapéuticas más promisorias. El sistema inmune posee el potencial de reconocer y eliminar específicamente a las células tumorales mediante el reconocimiento de proteínas expresadas diferencialmente en estas células, denominadas antígenos tumorales. Sin embargo, el tumor genera un microambiente que inhibe la respuesta inmune antitumoral, por lo que el desarrollo de terapias capaces de interrumpir esta inhibición puede permitir que el sistema inmune elimine eficientemente las células tumorales. Actualmente existen dos tratamientos de este tipo aprobados para su uso en humanos. El antígeno carcinoembrionario (CEA) es una proteína de superficie altamente expresada en una gran variedad de CADs y por ende, un blanco atractivo para el desarrollo de inmunoterapias específicas contra este conjunto de cánceres. En este trabajo se generó un bacteriófago filamentoso M13 específico contra CEA para ser usado en una futura inmunoterapia como un agente inmunogénico que se una a CEA en la superficie de las células tumorales. Así, el fago, a través de su ADN genómico de hebra simple, activará a las células del sistema inmune innato infiltrantes del tumor y promoverá un microambiente proinflamatorio capaz de revertir la inmunosupresión del tumor y permitir que la respuesta inmune adaptativa elimine a las células tumorales de forma específica. El bacteriófago anti-CEA se generó en cultivos de E. coli transformadas con fagomio e infectadas con un fago auxiliar. El fagomidio pSEX81 permitió expresar un fragmento variable de anticuerpo de cadena simple (scFv) específico contra CEA fusionado a la proteína pIII. El fago auxiliar (denominado hiperfago) permitió expresar las proteínas que conformarán la nueva partícula viral. La presencia de la proteína de fusión scFv-pIII en el bacteriófago M13 anti-CEA se confirmó mediante western blot usando un anticuerpo específico contra la proteína pIII. La especificidad del fago anti-CEA contra el antígeno CEA purificado se confirmó mediante ensayos de ELISA. Por otra parte, se comprobó in vitro que el bacteriófago anti-CEA se une a la proteína CEA expresada en la superficie de líneas celulares tumorales de origen humano y murino mediante citometría de flujo. Los resultados obtenidos en esta tesis sugieren que este fago se unirá al antígeno tumoral CEA in vivo, convirtiéndolo en una potencial inmunoterapia contra CADs / Gastrointestinal cancers are the leading cause of cancer-related deaths worldwide. Despite the great development of cancer therapies, the treatment of this type of cancer remains ineffective and involves a large number of side effects that negatively impact the life quality of patients. In order to solve these problems, development of new therapies able to specifically and effectively eradicate tumors is needed. Currently, immunotherapy is one of the most promising therapeutic strategies. The immune system has the potential to specifically eliminate tumor cells by recognizing tumor antigens, which are proteins differentially up-regulated in these cells. However, tumors create an immunosuppressive microenvironment that inhibits the immune responses against the tumor, therefore development of therapies capable of disrupting this inhibition may allow the immune system to eliminate tumor cells efficiently. Currently, two drugs following this principle have been approved for human use. Carcinoembryonic antigen (CEA) is a surface protein highly expressed in a variety of gastrointestinal cancers, thus it is an attractive target for the development of immunotherapies targeting this type of cancers. In this thesis, a M13 filamentous bacteriophage able to bind CEA at the surface of tumor cells was generated as an immunogenic agent for a future immunotherapy. This CEA-specific M13 filamentous bacteriophage, through its genomic single-stranded DNA, is expected to activate tumor-infiltrating innate immune cells promoting a proinflammatory microenvironment capable of disrupting tumor-induced immunosuppression and allowing adaptive immune responses to efficiently eliminate tumor cells. Furthermore, this strategy will promote the presentation of tumor antigens and the generation of tumor-specific adaptive immune responses The CEA-specific bacteriophage was generated in E. coli cultures transformed with a phagemid and infected with a helper phage. The phagemid vector pSEX81 was used for generating the CEA-specific single chain variable fragment (scFv) fused to the pIII protein on the surface of M13 bacteriophages. The helper phage (or hyperphage) allowed the expression of the other viral proteins needed to form the bacteriophage particles. The presence of scFv-pIII fusion protein in CEA-specific bacteriophage preparations was confirmed by western blot analysis using an M13 pIII-specific antibody. The capability of the bacteriophage to specifically bind purified CEA in vitro was confirmed by ELISA. Moreover, it was demonstrated that the CEA-specific bacteriophage binds CEA expressed on the surface of mouse and human tumor cell lines. The results obtained in this thesis suggest that this CEA-specific bacteriophage will bind to CEA-expressing tumors in vivo, and it represents a potential immunotherapy against gastrointestinal cancer. The in vitro observed specificity of the anti-CEA M13 bacteriophage suggests that this phage will bind to this tumor antigen in vivo, making it a powerful tool for potential gastrointestinal cancer targeted immunotherapies / CORFO Innova

Introducció: La Malaltia d’Alzheimer (AD), és la malaltia neurodegenerativa amb més incidència actualment. La hipòtesi més acceptada sobre l’origen de la malaltia és la “hipòtesi amiloide”, en la que el cúmul de pèptid beta amiloide (Aβ) a l’espai extracel•lular a cervell du a la formació d’oligòmers solubles, fibril•les i plaques provocant una disfunció sinàptica i neuronal i, conseqüentment, dèficits cognitius. Tots aquests esdeveniments van acompanyats de neuroinflamació i de la formació de cabdells neurofibril•lars. Diversos són els models animals utilitzats per a l’estudi l’AD, dintre dels quals hi trobem els gossos de companyia envellits s’ha descrit la Síndrome de Disfunció Cognitiva (CDS). Els gossos amb la CDS es caracteritzen per presentar per alteracions a nivell cognitiu, anatòmic i histopatològic similars les descrites anteriorment i comparables a les observades en els estadis inicials de l’AD. Totes aquestes convergències, fan que el gos amb la CDS sigui considerat un bon model natural d’envelliment humà i dels estadis més inicials de l’AD i que pugui ser de gran utilitat en estudis de tractaments dirigits l’AD. Dintre dels tractaments dirigits a la prevenció de la formació i/o eliminació d’amiloide hi trobem les immunoteràpies anti-amiloide actives. Aquestes, mitjançant l’administració d’un fragment d’Aβ sintètic combinat amb diversos adjuvants i proteïnes transportadores, indueix l’eliminació d’amiloide de Sistema Nerviós Central cap a la perifèria mitjançant diversos mecanismes. Des de l’estudi fet l’any 2000 amb la immunoteràpia (AN1792), dissenyada a partir de l’Aβ42 i QS21 com a adjuvant, que va provocar un 6% de casos de meningoencefalitis en els pacients inclosos a l’estudi, diversos han estat els esforços per dissenyar vacunes eficaces i que evitin els efectes secundaris no desitjats. Objectiu general: En aquest treball es planteja si l’administració d’una immunoteràpia dissenyada a partir d’un adjuvant que indueix respostes de tipus Th2 o anti-inflamatòria juntament amb un fragment C-terminal del pèptid Aβ fibril•lar indueix una millora cognitiva en gossos amb CDS, evitant els efectes nocius observats en immunoteràpies ja testades en humans. / Development of an anti-amyloid therapy for Alzheimer Disease in dogs with Cognitive Dysfunction Introduction: Alzheimer’s Disease (AD) is a neurodegenerative disease where the cognitive deficits are due to the accumulation of the different forms of amyloid beta peptide (Aβ) (oligomers, fibrils and plaques). They also induce neuroinflamation and the formation of the neurofibrillary tangles. Aged dogs with Cognitive Dysfunction Syndrome (CDS) also present cognitive deficits associated to the accumulation of the different forms of Aβ into the brain. Because of the similarities with AD, dogs with CDS are considered a good model for the study of aging human and the first stages of AD. Active anti-amyloid immunotherapy is one of the strategies proposed with the aim to ameliorate the cognitive deficits through the clearance of the amyloid burden from the central nervous system to the periphery. After the harmful side effects due to the administration of the immunotherapy AN1792 in the 21st century, studies with different anti-amyloid immunotherapies have been performed with the aim to prevent and/or ameliorate AD and avoiding the side affects. Objective: This work considers the development of an immunotherapy designed with a Th2 adjuvant and C-terminal fragments of the fibrillar Aβ to induce a cognitive improvement in CDS dogs avoiding the side effects of the immunotherapies tested in humans. Results: The immunization study was performed after the selection of the V5 vaccine designed using the mixture of the Aβ1-40 + KLH-Aβy-40 fragments and the Aluminium Hydroxide (Alum®) as the adjuvant. V5 vaccine was administrated during a fifty days period to CDS dogs (n=12) and housed adult beagle dogs (n=9). Changes in cognitive deficits, in biochemistry and haematologist biomarkers were observed during the follow-up period. With the aim to observe the changes in neuroinflamation responses, a comparative study between brain samples form unimmunized and immunized dogs was performed as well. Increases in the Aβplasma/ AβLCR ratio associated to the reduction of the neuroinflamation responses could diminish the neuronal damage leading to a cognitive improvement without side effects in CDS dogs.

[ES] Esta tesis doctoral titulada "El microambiente tumoral inflamatorio como objetivo en el diseño de nanoconjugados para el tratamiento del cáncer de mama avanzado" se centra en la evaluación de un nuevo inhibidor del inflamasoma (MM01) como herramienta química para estudiar el papel del inflamasoma en modelos de inflamación y cáncer. El capítulo I incluye una descripción general del sistema inmune, los inflamasomas dependientes de ASC y el papel que juegan en el desarrollo de enfermedades. También se profundiza en el papel de los inflamasomas y de la proteína ASC en la progresión del cáncer de mama. Además, se incluyen conceptos básicos de nanotecnología, nanomedicina y polímeros terapéuticos. Finalmente, se abordan las ventajas de utilizar nanomedicinas como terapia, las interacciones de las nanomedicinas con los sistemas biológicos, los nanofármacos descritos en la literatura, así como sus posibilidades de traslación a la práctica clínica. En los capítulos de resultados, delineamos un novedoso mecanismo de acción para MM01, un modulador de la actividad del inflamasoma recientemente identificado: la inhibición de la oligomerización del ASC y el subsiguiente procesamiento reducido de la pro-caspasa-1 y la inhibición de la actividad de la caspasa-1. Demostramos que MM01 interrumpe el proceso de oligomerización de ASC asociado a la actividad de varios inflamasomas e inhibe la liberación de IL-1ß y la piroptosis en varios modelos celulares de inflamación. MM01 también reduce la infiltración de neutrófilos y la acumulación de citoquinas pro-inflamatorias en un modelo in vivo de peritonitis. Dada la implicación de la función de ASC en múltiples complejos del inflamasoma, el tratamiento con MM01 puede representar un enfoque terapéutico eficaz para tratar aquellas enfermedades en las que está implicada la activación de múltiples inflamasomas. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, empleamos nuestro inhibidor del inflamasoma, MM01, para estudiar el papel del inflamasoma en la progresión tumoral en diferentes modelos de cáncer de mama tanto in vitro como in vivo. Demostramos que diferentes líneas celulares de cáncer de mama responden de forma diferente al tratamiento con MM01. Desarrollamos un ensayo funcional que comprende la evaluación de la migración de las células de cáncer de mama en respuesta al secretoma pro-inflamatorio de los macrófagos M1 (estímulo inflamatorio) en presencia de MM01. Ciertas líneas celulares (como la línea celular EO771) mostraron un aumento de la migración en respuesta al estímulo inflamatorio y una disminución de la migración en respuesta al tratamiento con MM01; sin embargo, también identificamos líneas celulares que responden negativamente al tratamiento con MM01 (como la línea celular 4T1). Por último, demostramos la eficacia de este experimento funcional in vivo demostrando que el tratamiento con MM01 redujo el tamaño del tumor en el modelo ortotópico EO771 pero aumentó el tamaño del tumor y la metástasis pulmonar en el modelo ortotópico 4T1. Estos dos modelos, que recapitulan respuestas contradictorias al tratamiento con nuestro inhibidor del inflamasoma, podrán utilizarse en el futuro para determinar biomarcadores que predigan la respuesta. Por último, desarrollamos una estrategia sintética para obtener un nuevo nanomedicamento que mejora la solubilidad y la orientación tumoral del MM01 en un modelo de cáncer de mama. Implementamos un enfoque híbrido de conjugación-complejación que comprende la conjugación de ß-ciclodextrina con un ácido lineal poli-L-glutámico (PGA) (L-PGA-ßCD) para proporcionar la capacidad de atrapar MM01 dentro de los anillos de ciclodextrina. El nanosistema obtenido mostró una mejor solubilidad en soluciones acuosas en comparación con la forma libre de MM01. Nuestro nanosistema demostró una mejor eficacia en un modelo ortotópico de cáncer de mama al producir una mayor reducción del tamaño del tumor en aquellos ratones tratados con la nanomedicina L-PGA-CD-MM01. / [CA] Aquesta tesi doctoral titulada "El microambient tumoral inflamatori com a objectiu en el disseny de nanoconjugats per al tractament del càncer de mama avançat" se centra en l'avaluació d'un nou inhibidor del inflamasoma (MM01) com a eina química per a estudiar el paper del inflamasoma en models d'inflamació i càncer. El capítol I inclou una descripció general del sistema immune, els inflamasomas dependents de ASC i el paper que juguen en el desenvolupament de malalties. També s'aprofundeix en el paper dels inflamasomas i de la proteïna ASC en la progressió del càncer de mama. A més, s'inclouen conceptes bàsics de nanotecnologia, nanomedicina i polímers terapèutics. Finalment, s'aborden els avantatges d'utilitzar *nanomedicinas com a teràpia, les interaccions de les nanomedicines amb els sistemes biològics, els nanofármacs descrits en la literatura, així com les seues possibilitats de translació a la pràctica clínica. En els capítols de resultats, delineem un nou mecanisme d'acció per a MM01, un modulador de l'activitat del s*inflamasoma recentment identificat: la inhibició de la oligomerización del ASC i el subsegüent processament reduït de la pro-caspasa-1 i la inhibició de l'activitat de la caspasa-1. Vam demostrar que MM01 interromp el procés de oligomerización de ASC associat a l'activitat de diversos inflamasomas i inhibeix l'alliberament de IL-*1ß i la piroptosis en diversos models cel·lulars d'inflamació. MM01 també redueix la infiltració de neutròfils i l'acumulació de citocines pro-inflamatòries en un model in vivo de peritonitis. Donada la implicació de la funció de ASC en múltiples complexos del *inflamasoma, el tractament amb MM01 pot representar un enfocament terapèutic eficaç per a tractar aquelles malalties en les quals està implicada l'activació de múltiples *inflamasomas. Tenint en compte els resultats obtinguts, emprem el nostre inhibidor del *inflamasoma, MM01, per a estudiar el paper del *inflamasoma en la progressió tumoral en diferents models de càncer de mama tant in vitro com in vivo. Vam demostrar que diferents línies cel·lulars de càncer de mama responen de forma diferent del tractament amb MM01. Desenvolupem un assaig funcional que comprén l'avaluació de la migració de les cèl·lules de càncer de mama en resposta al secretoma pro-inflamatori dels macròfags M1 (estímul inflamatori) en presència de MM01. Unes certes línies cel·lulars (com la línia cel·lular EO771) van mostrar un augment de la migració en resposta a l'estímul inflamatori i una disminució de la migració en resposta al tractament amb MM01; no obstant això, també identifiquem línies cel·lulars que responen negativament al tractament amb MM01 (com la línia cel·lular 4T1). Finalment, vam demostrar l'eficàcia d'aquest experiment funcional in vivo demostrant que el tractament amb MM01 va reduir la grandària del tumor en el model ortotòpic EO771 però va augmentar la grandària del tumor i la metàstasi pulmonar en el model ortotòpic 4T1. Aquests dos models, que recapitulen respostes contradictòries al tractament amb el nostre inhibidor del *inflamasoma, podran utilitzar-se en el futur per a determinar biomarcadors que prediguen la resposta. Finalment, desenvolupem una estratègia sintètica per a obtindre un nou nanomedicament que millora la solubilitat i l'orientació tumoral del MM01 en un model de càncer de mama. Implementem un enfocament híbrid de conjugació-complexació que comprén la conjugació de ß-ciclodextrina amb un àcid lineal *poli-L-glutàmic (PGA) (L-PGA-ßCD) per a proporcionar la capacitat d'atrapar MM01 dins dels anells de ciclodextrina. El nanosistema obtingut va mostrar una millor solubilitat en solucions aquoses en comparació amb la forma lliure de MM01. El nostre nanosistema va demostrar una millor eficàcia en un model ortotòpic de càncer de mama en produir una major reducció de la grandària del tumor en aquells ratolins tractats amb la nanomedicina L-PGA-CD-MM01. / [EN] This PhD thesis entitled "The inflammatory tumor microenvironment as a target in the design of nanoconjugates for the treatment of advanced breast cancer" focuses on the evaluation of a novel inflammasome inhibitor (MM01) as a chemical tool to study the role of the inflammasome in models of inflammation and cancer. Chapter I includes an overview of the immune system, ASC-dependent inflammasomes and the role they play in disease development. It also delves into the role of inflammasomes and ASC protein in breast cancer progression. In addition, basic concepts of nanotechnology, nanomedicine and therapeutic polymers are included. Finally, the advantages of using nanomedicines as therapeutics, the interactions of nanomedicines with biological systems, the nanodrugs described in the literature, as well as their translation possibilities to clinical practice are discussed. In the results chapters, we delineate a novel mechanism of action for MM01, a recently identified modulator of inflammasome activity: inhibition of ASC oligomerization and subsequent reduced pro-caspase-1 processing and inhibition of caspase-1 activity. We demonstrate that MM01 disrupts the ASC oligomerization process associated with the activity of several inflammasomes and inhibits IL-1ß release and pyroptosis in several cellular models of inflammation. MM01 also reduces neutrophil infiltration and pro-inflammatory cytokine accumulation in an in vivo model of peritonitis. Given the involvement of ASC function in multiple inflammasome complexes, treatment with MM01 may represent an effective therapeutic approach to treat those diseases in which multiple inflammasome activation is involved. Considering the results obtained, we employed our inflammasome inhibitor, MM01, to study the role of the inflammasome in tumor progression in different breast cancer models both in vitro and in vivo. We demonstrate that different breast cancer cell lines respond differently to MM01 treatment. We developed a functional assay involving the assessment of breast cancer cell migration in response to the pro-inflammatory M1 macrophage secretome (inflammasome stimulus) in the presence of MM01. Certain cell lines (such as the EO771 cell line) showed increased migration in response to the inflammatory stimulus and decreased migration in response to MM01 treatment; however, we also identified cell lines that respond negatively to MM01 treatment (such as the 4T1 cell line). Finally, we demonstrated the efficacy of this functional experiment in vivo by showing that MM01 treatment reduced tumor size in the orthotopic EO771 model but increased tumor size and lung metastasis in the orthotopic 4T1 model. These two models, which recapitulate conflicting responses to treatment with our inflammasome inhibitor, may be used in the future to determine biomarkers predictive of response. Finally, we developed a synthetic strategy to obtain a novel nanomedicine that enhances the solubility and tumor targeting of MM01 in a breast cancer model. We implemented a hybrid conjugation-complexation approach comprising the conjugation of ß-cyclodextrin to a linear poly-L-glutamic acid (PGA) (L-PGA-ßCD) to provide the ability to trap MM01 within the cyclodextrin rings. The obtained nanosystem showed improved solubility in aqueous solutions compared to the free form of MM01. Our nanosystem demonstrated improved efficacy in an orthotopic breast cancer model by producing a greater reduction in tumor size in those mice treated with the L-PGA-CD-MM01 nanomedicine. / Soriano Teruel, P. (2023). Inflammatory Tumor Microenvironment as target in the design of nanoconjugates for the treatment of advanced breast cancer [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192498

[ES] En esta tesis, buscamos profundizar en el estudio del microambiente inmunitario del tumor (TME), lo que resultaría en una mejor caracterización del contexto inmunológico de los pacientes y la búsqueda de nuevos biomarcadores en el cáncer de pulmón. Se emplearon cultivos derivados de pacientes con cáncer de pulmón, y líneas celulares comerciales para ensayos de formación de tumoresferas y condiciones adherentes como control. Se analizó la expresión génica de diversos factores inmunorreguladores, observándose una mayor expresión de la mayoría de ellos en las tumoresferas en comparación con las células adherentes. Junto con la secreción, la Galectina-3 (GAL3 o LGALS3 cuando se referencian la proteína o el gen, respectivamente) se seleccionó como la molécula que podría tener una fuerte implicación en la modulación del TME. Los análisis proteicos confirmaron que la GAL3 aumentaba en las tumoresferas de cultivos de adenocarcinoma (ADC) y mostraba patrones de localización y expresión diferencial. Las vesículas extracelulares procedentes de tumoresferas exhibieron niveles altos de LGALS3. Además, revelamos que la GAL3 podría desempeñar un papel crucial como molécula inmunomoduladora en el TME, modulando la inmunosupresión a través de las células T reguladoras (TREGS). Esto se confirmó en muestras tumorales de pacientes, dónde los niveles de expresión altos de LGALS3, se correlacionaron con mayores niveles de TREGS, sugiriendo que los tumores pueden reclutar esta población a través de la GAL3. Posteriormente, se evaluaron los roles pronósticos y diagnósticos de la GAL3 soluble (sGAL3) y otros factores inmunorreguladores (sICOSL, sFGL1, sGAL1, sMICA, sMICB, sCD276) en una cohorte de 94 pacientes con cáncer de pulmón en estadios tempranos resecables (cohorte test). sFGL1, sGAL3 y su combinación mostraron una eficacia diagnóstica óptima para nuestros pacientes. El análisis de supervivencia demostró que, en la sub-cohorte de ADC, los pacientes con niveles altos de sGAL3 experimentaron una supervivencia libre de recaída (SLR) (p=0,048) y una supervivencia global (SG) más corta (p=0,021), mientras que no se observó ninguna asociación en la sub-cohorte de pacientes con carcinoma de células escamosas. El análisis multivariante indicó que sGAL3 podría ser un biomarcador pronóstico independiente para SLR y SG. La expresión génica de nuestro panel de factores inmunoreguladores también se analizó en un grupo independiente de 661 pacientes de TCGA (cohorte de validación), confirmando el valor pronóstico independiente de LGALS3 en la sub-cohorte de ADC para SLR (p=0,021) y SG (p=0,004). El papel diagnóstico, predictivo y pronóstico de estos factores se evaluó en muestras de plasma en el momento basal (PRE) y en la evaluación de la primera respuesta (FR) en una cohorte de 52 pacientes con cáncer de pulmón en estadio avanzado tratados en primera línea con pembrolizumab. sFGL1, sGAL3 y su combinación de nuevo ofrecieron una eficacia diagnóstica óptima para esta cohorte de pacientes. Los niveles de sGAL3 en FR y sMICB en PRE y FR se asociaron con un beneficio clínico en toda la cohorte y en la subcohorte de ADC. sCD276 también se asoció con la respuesta global en toda la cohorte y en la sub-cohorte de ADC. sMICB en FR se identificó como un biomarcador independiente para la supervivencia libre de progresión (SLP) en toda la cohorte y para SLP y SG en la sub-cohorte de ADC. Además, sGAL3 en PRE se encontró como un biomarcador independiente para SLP y SG en toda la cohorte y en FR se identificó como biomarcador independiente para SG en la sub-cohorte ADC. Una disminución en los niveles de sGAL3 en los pacientes en tratamiento se asoció con una reducción en la SG en toda la cohorte. En conclusión, nuestros hallazgos proporcionan información diagnóstica, pronóstica y predictiva relevante del rol de la GAL3 y otros factores inmunoreguladores para los pacientes con cáncer de pulmón y sirven como base para el desarrollo de nuevos biomarcadores y terapias. / [CA] En aquest estudi, busquem profunditzar en l'estudi del microambient immunològic del tumor (TME), el que resultaria en una millor caracterització del context immunològic dels pacients i la recerca de nous biomarcadors en el càncer de pulmó. S'utilitzaren cultius de llarg termini establits a partir de pacients amb càncer de pulmó en etapa primerenca, i línies cel·lulars comercials per a assajos de formació de tumorsferes per a l'enriquiment de cèl·lules mares canceroses i condicions adherents com a control. S'analitzà l'expressió gènica de diversos factors immunoreguladors, i es va observar una major expressió de la majoria d'ells en les tumorsferes en comparació amb les cèl·lules adherents. Juntament la secreció, la Galectina-3 (GAL3 o LGALS3 quan es fa referència a la proteïna o al gen, respectivament) es va seleccionar com la molècula que podria tindre una forta implicació en la modulación del TME. Els anàlisis proteics van confirmar que la GAL3 augmentava consistentment en les tumorsferes de cultius d'adenocarcinoma de pulmó (ADC) i mostrava patrons de localització i expressió diferencial. Les vesícules extracel·lulars precedents de les tumorspheres també van exhibir nivells alts de LGALS3. Vam revelar que la GAL3 podria jugar un paper crucial com a molècula immunomoduladora expressada i secreta en el TME, modulant la immunosupressió a través de les cèl·lules T reguladores (TREGS). Això es va confirmar en mostres tumorals de pacients amb nivells d'expressió elevats de GAL3, que a més tenien majors nivells de TREGS. Posteriorment, es van avaluar els rols pronòstics i diagnòstics de la GAL3 soluble (sGAL3) i altres factors immunoreguladors (sICOSL, sFGL1, sGAL1, sMICA, sMICB, sCD276) en una cohort de 94 pacients amb càncer de pulmó en estadi primerenc (cohort de test). sFGL1, sGAL3 i la seua combinació van mostrar una eficàcia diagnòstica òptima en la nostra cohort. A més, l'anàlisi de supervivència de Kaplan-Meier va demostrar en la subcohort de ADC en estadi primerenc, que els pacients amb nivells alts de sGAL3 van experimentar una supervivència lliure de recaiguda (SLR) (p=0,048) i una supervivència global (SG) més curta (p=0,021), però no en la de carcinoma de cèl·lules escamoses. L'anàlisi multivariant va indicar que sGAL3 podria ser un biomarcador independent del pronòstic per a SG i SLR. L'expressió gènica de tots aquests factors immunoreguladors també es va analitzar en un grup independent de 661 pacients de TCGA (cohort de validació), confirmant el valor pronòstic independent de LGALS3 en la subcohort de ADC per a SLR (p=0,021) i SG (p=0,004). El paper diagnòstic, predictiu i pronòstic d'aquests factors immunoreguladors també es va avaluar en el moment basal (PRE) i en l'avaluació de la primera resposta (FR) en una cohort de 52 pacients amb cáncer de pulmó en estadi avançat tractats en primera línia amb pembrolizumab. sFGL1, sGAL3 i la seua combinació de nou van oferir una eficàcia diagnòstica òptima per als pacients d'aquesta cohort. Els nivells de sGAL3 en FR i sMICB en PRE i FR estaven associats amb un benefici clínic durador en tota la cohort i en la subcohort de LUAD. sCD276 també es va associar amb la resposta global en tota la cohort i en la subcohort de ADC. Un anàlisi de regressió de Cox va identificar sMICB en FR com a biomarcador independent per a la supervivència lliure de progressió (SLP) en tota la cohort i per a SLP i SG en la subcohort de ADC. sGAL3 en PRE es va trobar com a biomarcador independent per a SLP i SG en tota la cohort, i sGAL3 en FR es va identificar com a biomarcador independent per a SG en la subcohort de ADC. Una disminució en FR dels nivells de sGAL3 es va associar amb una reducció en la SG en tota la cohort. En conclusió, els nostres descobriments proporcionen informació rellevant sobre el rol diagnòstic y el pronòstic de la GAL3 y altres factor inmunoreguladors per als pacients amb càncer de pulmó i serveixen com a base per al desenvolupament de nous biomarcadors i teràpies. / [EN] The complex field of immuno-oncology is constantly evolving, driven by cancer heterogeneity and the plasticity of the immune cells participating in this process. In this study we aim to delve deeper into the study of immune tumor microenvironment (TME), which will result in an improved characterization of patient`s immune contexture and the search for new biomarkers in lung cancer. In this thesis, long term patient derived lung cancer cell (PDLCC) and commercial cell lines cultures were employed for sphere-forming assays for cancer stem cells enrichment and adherent conditions for the control counterparts. Gene expression of immune-mediators was analyzed showing that expression levels of most selected genes were higher in tumorspheres compared with the adherent cells counterparts. Together with secretion, Galectin-3 (GAL3 or LGALS3 when protein or gene are referenced, respectively) was selected as the molecule that could have a strong implication in the modulation of TME. Immunoblot, flow cytometry and immunofluorescence analyses confirmed that GAL3 was consistently increased in tumorspheres from lung adenocarcinoma (LUAD) and showed differential localization and expression patterns. Extracelullar vesicles from tumorspheres also exhibited high levels of LGALS3. Next, we revealed that GAL3 could play a crucial role as an immunomodulatory molecule expressed and secreted in the TME, modulating immunosuppression through regulatory T cells (TREGS). This was confirmed in patient's tumor samples, where higher levels of LGALS3 correlated with increased TREGS, suggesting that tumors may be recruiting this population through GAL3. The prognostic and diagnostic roles of soluble GAL3 (sGAL3) and other immune-mediators (sICOSL, sFGL1, sGAL1, sMICA, sMICB, sCD276) were evaluated in a cohort of 94 early-stage lung cancer (test cohort). sFGL1, sGAL3 and its combination yielded optimal diagnostic efficacy in our patient's cohort. A Cox regression analysis revealed an association between sGAL3 and prognosis. Kaplan-Meier plots show that, in the early-stage LUAD subcohort, patients with high levels of sGAL3 experienced shorter relapse-free survival (RFS) (p=0.048) and overall survival (OS) (p=0.021), while no such association was observed in the lung squamous cell carcinoma subcohort. Multivariate analysis indicated that sGAL3 could be an independent biomarker of prognosis for OS and RFS. Gene expression of our panel of immunoregulatory mediators was also analyzed in an independent group of 661 patients from TCGA (validation cohort), confirming the independent prognostic value of LGALS3 in the LUAD subcohort for PFS (p=0.021) and OS (p=0.004). The diagnostic, predictive and prognostic role of these immune-mediators was also evaluated in plasma samples at baseline (PRE) and at first response assessment (FR) in a cohort of 52 advanced-stage lung cancer patients treated in first-line with pembrolizumab. sFGL1, sGAL3 and its combination were also found to have a diagnostic value in this clinical setting. The Mann-Whitney test revealed that sGAL3 at FR and sMICB at PRE and FR were associated with clinical benefit in the entire cohort and in the LUAD subcohort. sCD276 was also associated with objective response in the entire cohort and in the LUAD subcohort. A Cox regression analysis identified sMICB at FR as an independent biomarker for progression-free survival (PFS) in the entire cohort and for PFS and OS in the LUAD subcohort. Furthermore, sGAL3 at PRE was found to be an independent biomarker for PFS and OS in the entire cohort, and sGAL3 at FR was identified as an independent biomarker for OS in the LUAD subcohort. A decreased in the levels of sGAL3 on treatment was associated with reduction of OS in the entire cohort. In conclusion, our findings provide relevant prognostic and predictive information on the role of GAL3 and other immune-mediators for lung cancer patients and served as the basis for developing new biomarkers and therapies. / This thesis was supported by the following Spanish institutions: Centro de Investigación Biomédica en Red Cáncer (Project CB16/12/00350); Fondo de Investigación Sanitaria-Fondo Europeo de Desarrollo Regional (Projects PI15/00209, PI15/00753, PI18/00266 and IFEQ21/00194); Fundación Arnal Planelles; Generalitat Valenciana y Fondo Social Europeo (Project ACIF/2018/275): ERA-NET EURONANOMED III (Project METASTARG JTC 2018-045) / Torres Martínez, S. (2024). Characterization of Tumor Cells and Immune Microenvironment Interactions in Non Small Cell Lung Cancer. Translational implications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203659