The molecular mechanism of the switch of abcg1 deficient macrophages to a tumor fighting m1 phenotype

Abstract

Tümör immünolojisinin ana oyuncuları olan makrofajlar, M1 (pro-inflamatuar) ve M2 (anti- inflamatuar) makrofajlar olmak üzere iki alt gruba ayrılır. Genel olarak, M1 makrofajları güçlü tümörle savaşan hücrelerdir, oysa M2 makrofajları protumoral fonksiyonlar sergiler. ATP bağlayıcı Kaset Taşıyıcı G1 (ABCG1), hücrelerden kolesterol akışını arttırır ve hücre içi kolesterol homeostazını düzenler. Son zamanlarda, ABCG1'in yokluğunun, tümör içindeki makrofaj fonksiyonunu modüle ederek farelerde tümör büyümesini inhibe ettiğini gösterdik. ABCG1'in yokluğunda makrofajlar, tümör içinde M2 fenotipinden M1 fenotipine geçer ve tümör hücrelerini doğrudan öldürür. ABCG1 eksikliğinin, makrofajları M1 fenotipine dönüştürmesinin moleküler mekanizması bilinmemektedir. Moleküler mekanizmayı ele almak için Abcg1 -/- farelerinin kemik iliğinden üretilen makrofajlarda hücre sinyalizasyonunu analiz ettik. Bu makrofajlar, LPS / IFNg veya IL4 ile uyarıldıktan sonra düşük Akt aktivasyon seviyeleri sergilemiştir. Ek olarak, LPS / IFNg ile uyarılan Abcg1 -/- makrofajları WT makrofajlarına kıyasla daha fazla TNFa üretirken, bir Akt aktivatörü ile muameleden sonra Abcg1 -/- ve WT makrofajlarının TNFa üretimi benzerdir. Bu veriler Abcg1 -/- makrofajların M1 yanlılığının Akt sinyal yolağı yoluyla yönetildiğini göstermektedir. Bu bulgular yalnızca makrofajlardaki M1/M2 geçişi hakkındaki mekanik anlayışımızı derinleştirmekle kalmaz, aynı zamanda kanser tedavisi için yeni immünoterapötik yaklaşımlar elde etme potansiyeline de sahiptir.

Macrophages that are major players of tumor immunity, are divided into two subgroups as M1 (pro-inflammatory) and M2 (anti-inflammatory) macrophages. In general, M1 macrophages are potent tumor-fighting cells, whereas M2 macrophages display protumoral functions. ATP-binding Cassette Transporter G1 (ABCG1) promotes cholesterol efflux from cells and regulates intracellular cholesterol homeostasis. We have recently shown that in the absence of ABCG1, macrophages shift from a tumor-promoting M2 phenotype to a tumor-fighting M1 phenotype within the tumor and suppress bladder cancer growth in vivo. The molecular mechanism through which ABCG1-deficiency shifts macrophages to a tumor fighting M1 phenotype is not known. To address the molecular mechanism, we analysed cell signalling in bone marrow-derived macrophages from Abcg1-/- mice. Compared to WT control, Abcg1-/- macrophages displayed reduced levels of Akt activation at basal level and after stimulation with the M1 signal LPS/IFNg or the M2 signal IL4 at different time points. Furthermore, in concordiance with the M1 bias, while Abcg1-/- macrophages stimulated with LPS/IFNg produced more TNFα compared to WT macrophages, after treatment with an Akt activator(SC79) the TNFa-production of Abcg1-/- and WT macrophages was comparable. These data suggest that the M1 bias of Abcg1-/- macrophages is mediated through the Akt signalling pathway. These findings not only deepen our mechanistic understanding of the M1/M2 switch in macrophages, but have the potential to open up new immunotherapeutic approaches for the treatment of cancer.