Investigation of immunomodulatory properties of anti-secretory factor in experimental brain tumor models

Abstract

Introduction: Glioblastoma is the most aggressive form of primary brain tumor in adults. Current treatment including chemotherapy poses a limitation due to consequences of systemic toxicity. Further studies for alternative, multimodal treatments are necessary. Antisecretory factor is an endogenous protein. Studies have shown that it has anti-inflammatory and immune modulatory effects in experimental models. The active peptide of antisecretory factor, AF-16, modulates cytokine and chemokine secretion from myeloid and tumor cells in a manner that affects immune suppression, immune cell recruitment and treatment efficacy.

Aims: To investigate the immunomodulatory effect of AF-16 in in vitro cell cultures of glioblastoma cells and myeloid immune cells (monocytes and macrophages). To investigate AF-16 mediated treatment efficacy in in vivo glioma mouse models.

Methods: Cell cultures (human monocytes, macrophages and glioblastoma cells) treated with different doses of AF-16 were analyzed using different protein platforms (Olink Proteomics, Mesoscale Discovery). 3-day mini-osmotic pumps (Alzet®) were used to deliver AF-16 to tumor bearing mice and survival was assessed between treated and non-treated mice. Immune cell populations in tumors from treated and non-treated mice were analyzed by immunohistochemistry.

Results: AF-16 affected the expression of several inflammatory proteins. 2/8 mice survived in the AF-16 treated group compared to 0/8 in the non-treated group. However, the median survival time was equal between groups therefore data was not statistically significant. Immunohistochemical images indicated modest modification in macrophage concentration at the tumor site in treated mice, however no quantitative analysis was performed.

Conclusion: AF-16 affects expression of several inflammatory proteins in immune- and glioblastoma cells. AF-16 treatment has the potential to cure animals with brain tumors and modulates the distribution of macrophages at the tumor site. The exact therapeutic benefit and mechanism of action remains to be elucidated but we provide indications that it involves the myeloid branch of the immune system of the host.

Popular Abstract (Swedish)

Glioblastom är den vanligaste och svåraste formen av hjärntumörer hos vuxna. De tillhör gruppen gliom som utgår från gliacellerna i centrala nervsystemet och utgör 80% av all gliom. Välkända riskfaktorer inkluderar exponering för joniserande strålning och vissa genetiska syndrom såsom Li-Fraumeni syndrom och Neurofibromatos typ 1. Medelåldern för insjuknandet är 59 år och trots behandling med kirurgi, kemoterapi och strålning är prognosen oerhört dålig. Behandling med kemoterapi är begränsat då starka doser medför systemisk toxicitet och trots detta botas få patienter. Dessutom begränsar blodhjärnbarriären upptaget av cellgifter i hjärnan. Forskning kring nya behandlingsmetoder är ständigt aktuellt. Behandlingar med mindre biverkningar är t.ex. olika strategier som utnyttjar patientens eget immunförsvar för att bekämpa tumören.

Antisekretoriskt faktor (AF) är ett kroppseget protein som tidigare studerats i olika sammanhang. AF-16, den aktiva peptidsekvensen i antisekretorisk faktor, har egenskapen att kunna reglera den osmotiska balansen i tarmarna, vilket har utnyttjats för att bota diarré hos barn. Man har även sett att AF-16 har en trycksänkande effekt i hjärnan, vilket har använts i behandling mot hjärnskador för att effektivt få ner den skadliga tryckökningen som sker. Denna trycksänkande egenskapen har varit till fördel hos patienter med glioblastom då växande tumörceller orsakar högt intratumoralt tryck som skadar omgivande vävnad och begränsar distribution av läkemedel i tumören. Med hjälp av AF-16 har man alltså kunnat sänka det intratumorala trycket och samtidigt främja upptaget av cytostatika lokalt i tumören, som i sin tur medfört mindre cellgiftsdoser med färre biverkningar.

Då glioblastom, tillsammans med olika myeloida celler såsom makrofager bidrar till en immunosuppressiv miljö ville vi undersöka om AF-16 kunde påverka proteiner som hämmar ett aktivt anti-tumoralt immunförsvar. Detta för att missgynna tumörcellerna i deras tillväxt och utbredning. Vi ville även undersöka hur AF-16 påverkar överlevnaden hos möss med hjärntumörer. I vår studie fann vi att AF-16 påverkade utsöndringen av flertalet inflammatoriska cytokiner både i immunceller och tumörceller. Vi studerade även en grupp glioblastom-bärande möss för att jämföra överlevnaden hos AF-16 behandlade och obehandlade möss. Vi fann att behandlingen främjar överlevnad till viss mån men fler studier är nödvändiga för att kunna dra en signifikant slutsats.

• author: El-Sabee, Hanin Fabiana and Peetre, Amanda
• supervisor: Anna Darabi
• organization: MD Programme
• course: LÄKB53 20201
• year: 2020
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Medicine and Health Sciences
• keywords: Antisecretory factor, Immunomodulation, Glioblastoma
• language: English
• id: 9069322
• date added to LUP: 2022-02-15 10:07:42
• date last changed: 2022-02-15 10:07:42