Ο ρόλος των CD8+ T λεμφοκυττάρων στην εξέλιξη και πρόγνωση των μυελικών νεοπλασιών

Abstract

Myelodysplastic neoplasms (MDS), chronic myelomonocytic leukemia (CMML) and acute myeloid leukemia (AML) are myeloid neoplasms in which interactions between neoplastic and immune cells play an important role. Azacitidine (AZA) is the standard of care for patients deemed ineligible for intensive chemotherapy and/or hematopoietic stem cell transplantation. However, to date, no biomarkers have been identified that can reliably predict the progression from MDS or CMML to AML, nor the response to AZA treatment. By employing mass cytometry, we performed an in-depth immunophenotypic analysis of pre-treatment bone marrow (BM) samples, which revealed substantial qualitative and quantitative differences within T lymphocyte subsets across patient groups. Notably, the frequency of a distinct CD8+ T cell subset, defined as CD57+CXCR3+CCR7-CD45RA+, was increased in AML and CMML patients compared to those with MDS. This finding was subsequently confirmed by flow cytometry in an independent patient cohort. Furthermore, patients with higher-risk MDS (HR-MDS) and AML who did not respond to AZA exhibited increased baseline levels of the CD57+CXCR3+CD8+ T cell subset compared to responders. Aiming to evaluate the impact of AZA treatment on this subset, we performed immunophenotypic analysis of paired BM samples, collected before treatment initiation and after six cycles of AZA treatment, which revealed a significant post-treatment expansion of CD57+CXCR3+CD8+ T cells exclusively in non-responders, while no significant changes were observed in responders. Moreover, a baseline frequency of CD57+CXCR3+CD8+ T cells exceeding 29% was correlated with inferior overall survival (OS). Notably, these findings were evident only in HR-MDS and AML patients, whereas no differences were observed in CMML patients, suggesting disease-specific immune dynamics. Based on these findings, we further engaged scRNA-seq to assess the transcriptional landscape of BM-derived CD8+ T cells from patients with HR-MDS and AML at the highest possible resolution, aiming to identify molecular signatures associated with treatment response. Transcriptomic analysis of the identified cytotoxic CD8+ T cell clusters revealed distinct gene expression profiles based on treatment outcome. Specifically, responders exhibited upregulation of genes involved in IFN-related pathways, whereas non-responders displayed enrichment of the TGF-β signaling pathway. These molecular signatures were further associated with an enhanced cytotoxic gene expression profile within the cytotoxic T cell clusters of responders. Collectively, these findings highlight the crucial interplay between leukemic and immune cells in disease progression and treatment response, underscoring the pivotal role of CD8+ T cells in shaping the efficacy of AZA therapy.

Τα μυελοδυσπλαστικά νεοπλάσματα (ΜΔΣ/MDS), η χρόνια μυελομονοκυτταρική λευχαιμία (ΧΜΜΛ/CMML) και η οξεία μυελογενής λευχαιμία (ΟΜΛ/AML) αποτελούν μυελικές νεοπλασίες, στις οποίες οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των νεοπλασματικών και των ανοσοποιητικών κυττάρων διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο. Η αζακυτιδίνη (AZA) αποτελεί την κύρια θεραπευτική επιλογή για ασθενείς που δεν είναι κατάλληλοι για εντατική χημειοθεραπεία ή/και μεταμόσχευση αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων. Ωστόσο, έως σήμερα δεν έχουν εντοπιστεί αξιόπιστοι βιοδείκτες που να μπορούν να προβλέψουν την εξέλιξη από MDS/CMML σε AML ή την ανταπόκριση στη θεραπεία με AZA. Χρησιμοποιώντας κυτταρομετρία μάζας, πραγματοποιήθηκε εκτενής ανοσοφαινοτυπική ανάλυση προ-θεραπευτικών δειγμάτων μυελού των οστών, η οποία ανέδειξε σημαντικές ποιοτικές και ποσοτικές διαφορές στα Τ λεμφοκύτταρα μεταξύ των ομάδων μελέτης. Ειδικότερα, η συχνότητα ενός συγκεκριμένου υποπληθυσμού CD8+ Τ λεμφοκυττάρων, που χαρακτηρίστηκε ως CD57+CXCR3+CCR7-CD45RA+, ήταν αυξημένη σε ασθενείς με AML και CMML σε σύγκριση με εκείνους με MDS. Το εύρημα αυτό επαληθεύτηκε στη συνέχεια με κυτταρομετρία ροής σε μια ανεξάρτητη ομάδα ασθενών. Επιπλέον, ασθενείς με υψηλότερου κινδύνου MDS (HR-MDS) και AML, οι οποίοι δεν ανταποκρίθηκαν στην AZA, παρουσίασαν αυξημένα προ-θεραπευτικά επίπεδα του υποπληθυσμού CD57+CXCR3+CD8+ Τ λεμφοκυττάρων σε σύγκριση με εκείνους που ανταποκρίθηκαν στη θεραπεία. Στοχεύοντας στην αξιολόγηση της επίδραση της θεραπείας με AZA στον συγκεκριμένο υποπληθυσμό, πραγματοποιήθηκε ανοσοφαινοτυπική ανάλυση σε ζεύγη δειγμάτων μυελού των οστών που συλλέχθηκαν πριν από την έναρξη της θεραπείας και μετά από έξι κύκλους θεραπείας με AZA. Αυτή η ανάλυση αποκάλυψε μια σημαντική επέκταση των CD57+CXCR3+CD8+ Τ λεμφοκυττάρων μετά τη θεραπεία, αποκλειστικά στους μη ανταποκρινόμενους, ενώ δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές αλλαγές στους ασθενείς που ανταποκρίθηκαν στην ΑΖΑ. Επιπλέον, η αυξημένη προ-θεραπευτική συχνότητα των CD57+CXCR3+CD8+ Τ λεμφοκυττάρων συσχετίστηκε με δυσμενή συνολική επιβίωση των ασθενών. Αξιοσημείωτο είναι ότι αυτά τα ευρήματα παρατηρήθηκαν μόνο σε ασθενείς με HR-MDS και AML, ενώ δεν εντοπίστηκαν αντίστοιχες διαφορές στους ασθενείς με CMML, υποδηλώνοντας διαφορετικό ανοσολογικό προφίλ που σχετίζεται με τον υπότυπο της νόσου. Με βάση αυτά τα ευρήματα, πραγματοποιήθηκε τρανσκριπτομική ανάλυση μέσω scRNA-seq, προκειμένου να αξιολογηθεί με τη μέγιστη δυνατή ανάλυση το μεταγραφικό τοπίο των CD8+ T λεμφοκυττάρων του μυελού των οστών από ασθενείς με HR-MDS και AML, με στόχο τον εντοπισμό μοριακών υπογραφών που σχετίζονται με την ανταπόκριση στη θεραπεία. Η μεταγραφική ανάλυση των διακριτών υποπληθυσμών κυτταροτοξικών CD8+ T λεμφοκυττάρων που ταυτοποιήθηκαν, αποκάλυψε διακριτά προφίλ γονιδιακής έκφρασης ανάλογα με την έκβαση της θεραπείας. Συγκεκριμένα, οι ασθενείς που ανταποκρίθηκαν στην AZA εμφάνισαν υπερέκφραση γονιδίων που επάγονται από Ιντερφερόνες, ενώ οι μη ανταποκρινόμενοι παρουσίασαν εμπλουτισμό του μονοπατιού σηματοδότησης μέσω TGF-β. Αυτές οι μοριακές υπογραφές συσχετίστηκαν περαιτέρω με ένα ενισχυμένο προφίλ έκφρασης γονιδίων κυτταροτοξικότητας στα CD8+ T λεμφοκύτταρα των ανταποκρινόμενων. Συλλογικά, τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν τη σημαντικότητα της αλληλεπίδρασης μεταξύ λευχαιμικών και ανοσοποιητικών κυττάρων στην εξέλιξη της νόσου και την ανταπόκριση στη θεραπεία, υπογραμμίζοντας τον καθοριστικό ρόλο των CD8+ T λεμφοκυττάρων στη διαμόρφωση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας με AZA.