Иммунотерапия онкологических заболеваний

иммунотерапия ракаДля предупреждения и устранения инфекции лучшим способом является естественная «стерилизация» действия иммунного ответа, который сочетает в себе элементы врожденного и приобретенного иммунитета, чтобы блокировать патогенные микроорганизмы и без медицинского вмешательства. Иммунная система человека «запоминает» чужеродные антигены в чистом виде, чтобы ускорить ответ на повторное заражение. Иммунная система большинства онкологических больных все еще способна полностью уничтожить бактерии и вирусы. Жесткость и специфичность этой реакции проявляется в том, как подавляемая иммунная система может полностью уничтожить крупный трансплантируемый орган, при этом щадя собственные ткани. Данный деструктивный эффект может быть использован при терапии рака, если при этом будет направлен на опухоли.
Задача иммунотерапии –  найти методы для того, чтобы использовать, направлять и контролировать этот вид иммунитета, особенно в борьбе с раком. Терапевтические вакцины против рака являются одним из видов иммунотерапии, направленных на обучение иммунной системы онкологических больных распознавать опухолевые клетки как чужеродные и отличать их от собственных. В случае успеха иммунный ответ теоретически способен стимулировать иммунные клетки для уничтожения крупных опухолей, а также для обнаружения и уничтожения метастатических клеток опухоли. После проведения иммунотерапии способность иммунной системы «запоминать» опухолевые клетки должна предотвращать рецидивы без дополнительного лечения. Это происходит практически так же, как при защите иммунной системы от условно-патогенных инфекций.
Иммунотерапия является весьма желательной альтернативой, либо дополнением к основной стратегии лечения. В отличие от иммуно-обусловленных противоопухолевых методов, хирургия, лучевая и химиотерапия не обладают противоопухолевым действием на клеточном уровне. Таким образом, использование этих методов не позволяет полностью устранить все опухолевые клетки, и возможен рецидив рака. Кроме того, эти методы вызывают сопротивление, а не «запоминание» опухоли.
Иммунная система обеспечивает полную ликвидацию опухоли и долговременную ремиссию при правильном подборе вакцины от рака. Ее специфика в определении злокачественных клеток и «не-воздействии» на здоровые клетки также обеспечивает минимальную токсичность. На сегодняшний день это технически единственная возможность лечения рака.

Иммунная система человека поддерживается тщательно регулируемым балансом двух полярных систем контроля – Th-1 (клеточный иммунитет) и Th-2 (гуморальный иммунитет). При болезни этот баланс смещается таким образом, что иммунитет страдающих аутоиммунными заболеваниями, такими как рассеянный склероз, ревматоидный артрит и диабет I типа, имеет смещение в сторону Th-1, в то время как у онкологических больных это смещение – в сторону Th-2. Стратегия иммунотерапии, направленная на укрепление иммунной системы онкологических пациентов, стремится повысить реакцию Th-2, что не приводит к устранению опухоли. Терапевтические вакцины против рака должны быть разработаны с учетом иммуномодулирующего механизма, который способен преобразовывать реакцию Th2 иммунного ответа в реакцию Th1 у онкологических пациентов.

Развитие иммунотерапии рака в настоящее время.
Возможность обучения иммунной системы полностью устранять раковые клетки была успешно опробована в ходе экспериментов над животными. Несмотря на то, что исследования над животными обеспечивают экспериментальную проверку для использования вышеуказанных методик в клинической практике, обещанные перспективы иммунологии было весьма трудно реализовать. В последние два десятилетия были разработаны стратегии иммунотерапии, направленные  на стимуляцию иммунитета против опухолей у больных раком при помощи вакцинации пептид-импульсных или опухоли лизат-импульсных дендритных клеток, выравнивающей цитокины иммунотерапии, контроль количества Т-лимфоцитов, проникших из опухоли, или специально воссозданных экспресс-рецепторами для опухоль-ассоциированных антигенов, депротеинизированной («оголенной») ДНК и рекомбинантного вируса. Несмотря на многочисленные испытания, вероятность успешного проведения клинической иммунотерапии остается крайне низкой. Сообщения  об успешных испытаниях с применением новых вакцин против рака, и увеличении выживаемости среди пациентов с раком предстательной железы, демонстрируют возможности этого метода, но результаты еще далеки от лечебного потенциала.

Несмотря на неудовлетворительные результаты клинических испытаний, множество экспериментальных вакцин от рака в настоящее время производятся в рамках академических проектов. Одной из причин для дальнейших исследований и испытаний вакцин против рака является высокий спрос на альтернативные методы лечения. Эта потребность связана с высоким процентом смертности при применении станадартных методов лечения, в то время как иммунотерапия имеет низкую токсичность. Хотя реакция пациентов на высокотоксичную химиотерапию за последние два десятилетия улучшилась и наблюдается небольшое увеличение выживаемости в течение 5 лет,  качество жизни при этом неоправданно низкое.

Недостатки в разработке вакцины против рака.
Провалы сотен клинических испытаний по обнаружению значительного противоопухолевого действия ведут к необходимости пересмотреть основополагающие принципы. Вот уже более 200 лет вакцины успешно применялись для предотвращения множества инфекционных заболеваний, вызывая гуморальный ответ (антитела). Тот же принцип применяется для разработки вакцины против рака с целью лечения опухолей, несмотря на то, что вакцины, защищающие от патогенных инфекций, не способны к лечению уже существующих инфекций тем же патогенным фактором.
Таким образом, моделирование онкологической терапии на основе защитного иммунитета имеет существенные недостатки в качестве стратегии, так как защитный иммунитет не обеспечивает «терапевтический» иммунитет. Для иммунитета против рака требуется клеточный иммунный ответ. Разработка противораковых вакцины следует по классическому пути развития, фокусируясь на поиске уникальных антигенов опухолей, не найденных в нормальных клетках, т.е. опухолевые антигены (TSA) или на поиске связанных с опухолью антигенов (ТАА), возникших из раковых клеток. ТSA-антигены были обнаружены только в опухолях, вызванных возбудителями инфекций (например, EBNA-1 антиген вируса Эпштейна-Барра, вызывающего лимфому Беркита). Однако многие ТАА-антигены были определены, включая CEA, MUC1, HER-2/neu и альфа-фетопротеин. Некоторые из них возникают на различного вида опухолях, но не в здоровых тканях, за исключением сперматогониев (например, семейства MAGE, GAGE и антиген NYESO-1). TAA являются аутоантигенами и при этом не определяют опухоли как чужеродные, но тем не менее позволяют определять иммунологическую разницу между опухолью и здоровыми клетками.
Противораковые вакцины, содержащие ТАА-антигены, также могут содержать агенты, увеличивающие способность данных антигенов стимулировать иммунный ответ в борьбе с опухолью. К ним относятся смеси, содержащие иммунологические адъюванты (такие, как MF59, неполный адъювант Фрейнда, сапонины QS-21, и бацилла Кальметта-Герена (BCG)), синтезирующие более иммуногенные производные, сопряжения с образованием иммуногенных белков, и отправляющие их к дендритным клеткам, но без особого успеха.
Выявленная необходимость увеличения TAA-антиген основана на том предположении, что т.к. ТАА получены из собственных тканей, а не из чужеродных патогенов, как в предыдущих вакцинах, они относительно слабы. Методы, которые усиливают эффективность ТАА-антиген, необходимы для получения более сильного иммунного ответа против опухоли. Рак предположительно является болезнью ослабленной иммунной системы, поэтому для лечения необходимы методы, укрепляющие ее. Трацидионная иммунология учит нас, что главная задача иммунной системы состоит в том, чтобы различать «свое» и «чужеродное», и пока рак воспринимается организмом как «свой» против него не должно быть иммунного ответа. Эта концепция имеет принципиальные недостатки.
Рак – заболевание ослабленной иммунной системы?
Когда здоровая клетка превращается в опухолевую клетку, изменения, происходящие на поверхности антигенов, приводят в действия TAA-антигены, которые теоретически могут быть обнаружены иммуноцитами. Эрлих в 1909 году впервые установил, что иммунная система защищает организм от рака, эту концепцию развил Льюис Томас в 1950-м году, а позднее и нобелевский лауреат сэр Макфарлейн Бернет. Он предположил, что иммунная система имеет т.н. «наблюдающий» механизм для устранения предраковых и раковых клеток. Фундаментальным принципом этой гипотезы является то, что опухоли постоянно возникают в организме, и задача иммунной системы – распознавать и уничтожать клетки, которые посылают ТАА-антигены. В соответствие с гипотезой можно предположить, что в условиях, когда иммунная система ослаблена и подавлена, система наблюдения дает сбои, опухолевые клетки завладевают организмом и в результате наступает заболевание. Эти предположения считались базовыми, и согласно им иммунную систему следует укреплять, чтобы победить в борьбе с раком. Однако, существует множество доказательств обратного.
Лишь некоторые виды рака поражают людей с ослабленным иммунитетом, большинство же онкологических пациентов иммунокомпетентны. Кроме того, нет сомнений, что многие новообразования, особенно эпителиального происхождения, вызывают воспаления клеточных компонентов. Поражаются различные лейкоцитовые инфильтрации макрофагов, нейтрофилы, эозинофилы и тучные клетки (лаброциты), часто в сочетании с лимфоцитами. Как правило, иммуноциты в большом количестве проникают в опухоли и выступают в качестве противодействия слабым опухолевым антигенам. Кроме того, многие попытки усилить иммунный ответ больше провоцируют, чем подавляют рост опухоли. У мышей, которым вновь пересаживали опухоль, можно стимулировать ускорение роста мезенхимальных и эпителиальных образований, если действует иммунный ответ. Даже высоко иммуногенные опухоли, которых оставляют в их первоначальной форме, способны к более быстрому росту, чем опухоли практически не иммуногенные. Таким образом, та идея, что опухоли «невидимы» для иммунной системы, которая вследствие этого должна усиливаться, является заблуждением. Проблема может быть в том, что иммунный ответ на опухоль, несмотря на свою силу, может быть неправильного типа. При попытке повысить иммунный ответ, который уже не в состоянии защитить организм от злокачественных образований, ожидаемо, что рост опухоли может быть ускорен, а не подавлен. Это еще один недостаток в стратегии разработки вакцины против рака.
Необходимые действия против ложного иммунного ответа при раке.
При разработке терапевтической вакцины против рака требуется определить тип иммунитета, который нужен для устранения опухоли. Иммунный ответ в целом, как правило, можно описать двумя противоположными реакциями, Т-хелпер первого типа (Th1) и Т-хелпер второго типа (Th2). Th1 реакция содействует клеточному иммунитету и играет решающую роль в устранении иммунообусловленной опухоли. Th2 реакция содействует гуморальному иммунитету-тому типу иммунитета, который защищает от инфекционных заболеваний, но неэффективен в борьбе против опухоли. Обусловленные опухолью отклонения в клеточной дифференциации Т-хелперов в сторону Th2 – это стратегия опухоли избежать действия иммунитета и выжить. Фактически неэффективные Th2 реакции можно обнаружить у большинства пациентов на поздней стадии рака с метастазами. Это объясняет, почему простое усиление иммунной реакции не эффективно для онкологических пациентов. Оно служит только для активации Тh2 реакции, которая уже не в состоянии устранить опухоль и победить рак.
Реакции Th1 и Th2 являются контуррегуляторными, усиление реакции Th1 подавляет реакцию Тh2 и наоборот. Таким образом, мы считаем, что одна из задач эффективной вакцины против рака – избежать усиления действующей «неправильной» реакции Th2, а также заново создать повышенную «правильную» Th1 реакцию на опухоль, достаточную для подавления реакции Тh2. Задача заключается в создании реакции Th1, которая будет направлена против подавляющей реакции Тh2, вызванной опухолью, и естественных механизмов, которые подавляют аутоиммунное разрушение нормальных тканей. Однако изменения иммунного ответа с Th2 на Th1 является лишь частью стратегии по вырабатыванию иммунитета против опухоли в ходе терапии. В то время как иммунитет Th1 необходим для искоренения опухоли, у некоторых пациентов, которые обнаруживали потенциально эффективную реакцию Th1 против опухоли (или могли пройти иммунотерапию для выявления этой реакции), опухоли продолжали расти. Это доказывает, что опухоли могут успешно избегать или подавлять действие защитной реакции Th1. Таким образом, для успешного проведения иммунотерапии необходимо не только повышать иммунитет Th1 и подавлять иммунитет Th2, но и блокировать иммунное отклонение реакции Th1 и противодействие естественным процессам, препятствующим иммунному разрушению нормальных тканей.

Иммунное уничтожение опухоли.
При наличии опухоли действуют многочисленные активные механизмы, подавляющие Th1 иммунитет, в том числе изменение в функционировании АПК, способствование неправильной сигнализации T-клеток, образование подрывающей иммунитет среды, насыщенной цитокинами Th2. В этой среде снижается содержание молекул HLA и происходит привлечение толерогенных дендритных клеток (DC) и миелоидных супрессорных клеток. Многие из этих механизмов, препятствующих иммунному действию против опухоли, приводят к образованию T-регуляторных клеток (Treg). Эти клетки являются основным механизмом ускользания от иммунологического надзора в начальной стадии развития опухоли. Кроме того, большинство опухолевых клеток у человека вырабатывают трансформирующий фактор роста (TGF) -β высокого уровня, который способен непосредственно преобразовывать непримированные Т-клетки в Treg-клетки. TGF-β также подавляет транскрипцию генов, кодирующих некоторые ключевые белки СD8 + цитоксичные Т-клетки (СTL), такие как цитолитические молекулы перфорина и гранзимов.
Таким образом, дополнительной задачей эффективной терапевтической вакцины против рака является умение обходить механизмы уклонения иммунитета и механизмы естественной толерантности.

В прошлом методы иммунотерапии были перенесены с экспериментальных моделей на животных в клиническую практику, но значительный противоопухолевый эффект не был достигнут. Понимание иммунных механизмов человека, участвующих в нормальном течении беременности, а также при самопроизвольном аборте, предоставляет модель для разработки вакцины, которая сможет обойти аутотолерантность. GvT-эффект аллогенной BMT демонстрирует, как противоопухолевый Th1 иммунитет может заново вырабатываться в организме пациента, страдающего раком, и преодолевать уклонение опухоли от иммунитета.

Новые идеи в разработки вакцин против рака.
Данное обсуждение представляет собой рабочую гипотезу, которая может объяснить неудачи иммунотерапии в клинической практике. Прошлые методики иммунотерапии опирались на экспериментальные данные, полученные в ходе исследований на животных, что не является достаточно эффективным для клинической практики; классические методики разработки вакцин, которые обеспечивают скорее защитный, чем терапевтический иммунитет, и которые стимулируют неэффективную Th2 реакцию или вызывают противоопухолевую Th1 реакцию, при этом, не препятствуя уклонению опухоли от действия иммунитета и механизму естественной толерантности.

Для проведения успешной иммунотерапии требуется преобразование иммунного ответа Th2 в иммунный ответ Th1. Возникновение Th1 реакции, которая подавляет и прекращает действие Th2 реакции возможно, при условии, что антигены вводятся при наличии Th1 цитокинов, как в случае лечебного GvT эффекта после аллогенной BMT. Наличие Th1 цитокинов может стимулировать незадействованные Т-клетки вырабатывать Th1 цитокиновый профиль одновременно с ингибированием клеток с противоположным фенотипом; например, IFN-γ, Th1-цитокин, способен выборочно увеличивать количество Th1-клеток и тормозить размножение Th2 клеток. Кроме того, нарушение толерантности к собственным тканям также возможно в устойчивой воспалительной Th1 среде, о чем свидетельствуют обусловленные Th1 самопроизвольные аборты и РТПХ, которая выступает в качестве вспомогательного средства в противоопухолевой терапии Th1 при проведении аллогенных процедур ВТМ.
Данные механизмы в соответствие с новой концепцией получили название «теория опасности», согласно которой регуляция иммунитета и толерантности не сводится только к распознаванию чужеродных антигенов, как считалось ранее, но к ситуации, когда антигены предъявлены иммунной системе [4,5]. Таким образом, столкновение антигена с дендритными клетками (DC) в воспалительной или «опасной» среде вызывает сильную иммунную реакцию Th1 независимо от того, являются ли антигены собственными либо чужеродными. Напротив, захват антигена дендритными клетками в не-воспалительной среде приводит, в конечном итоге, к иммунной толерантности. Наличие опухоли обуславливает микросреду, где действует толерантность, однако при разрушении нормальных клеток, как при РТПХ, активная Th1 реакция предпочтительна.

Новый протокол экспериментальной вакцины против рака.
Для того чтобы вызвать противоопухолевый иммунитет, необходимо разработать микросреду, в которой дендритные клетки обрабатывают опухолевые антигены, чтобы сдерживать воспалительные «сигналы опасности», достаточно мощные для того, чтобы подавлять обусловленное опухолью вырабатывание иммуносупрессивных цитокинов, и
сходные с механизмом индукции толерантности. Это должно способствовать развитию Th1 иммунного ответа против опухоли, чьи размеры и продолжительность также будут контролироваться, несмотря на то, что этого достаточно для подавления иммунного уклонения опухоли. Это зависит от размера и вида местной воспалительной реакции и поддержания системной воспалительной реакции в течение длительного времени для того, чтобы отключить иммунное отклонение.
На основе данных, полученных при изучении существующих иммунных механизмов человека, которые формируют иммунитет против опухоли в ходе лечения и нарушают естественную иммунную толерантность, мы предлагаем новый подход к разработке вакцин против рака, проверенный в ходе экспериментов над животными [6,7]. Протокол состоит из трех отдельных фаз. Первая предназначена для увеличения числа циркуляций Th1 иммунных клеток и, соответственно, сдвижения баланса от Th2 к Th1. Вторая выявляет противоопухолевую специализацию Th1 иммунитета. Третья опирается на активацию элементов врожденной и адаптивной иммунных реакций для создания устойчивой среды Th1 цитокинов, которая противодействует иммунному отклонению (протокол NCT00861107; www.clinicaltrial.gov)

Ключевым компонентом является экспериментальный препарат, AlloStimTM, который состоит из искусственно дифференцированных и увеличенных Th1 иммуноцитов, полученных из нормальных клеток доноров крови. Эти клетки, используемые в намеренно несогласованных условиях, активизируются в момент инъекции с помощью анти-CD3/анти-CD28 моноклональных антител, соединенных микрогранулами, и вырабатывают большое количество воспалительных цитокинов, при этом выделяя эффекторные молекулы на клеточную мембрану, например, CD40L и FasL, способствующие развитию Th1 иммунитета.
Для увеличения количества циркуляций Th1 клеток, распространяющихся в организме больных раком, клетки препарата AlloStimTM будут вводиться внутрикожно каждую неделю. Аллоантигены, выраженные в чужеродных клетках, должны вызывать сильную иммунную реакцию отклонения. Кроме того, экспрессия Th1 цитокинов посредством AlloStimTM обеспечивает воспалительную адъювантную среду, которая направляет иммунную реакцию к аллоантигенам по клеткам AlloStimTM к Th1 иммуной памяти. Множественные инъекции должны действовать как вторичная инъекция, увеличивающая количество циркуляций Th1 клеток, специализированных для аллоантигенов.
Для того, чтобы обучить иммунную систему распознавать угрозу, исходящую от опухоли, и реагировать вырабатыванием опухоль-специализированного Th1 иммунитета, предлагается AlloStimTM в сочетании с криоаблацией опухоли. Объединив уничтожение опухоли с помощью криоаблации с введением внутрь опухоли AlloStimTM, который подает воспалительные сигналы опасности, создаются условия для специализированного Th1 иммунитета. Нормальные клетки в организме человека отмирают в процессе апоптоза, неотъемлемой части клеточного обновления. Иммунная система не рпеагирует на апоптоз клеток, тем самым избегая аутоиммунных проявлений. Большинство препаратов иммунотерапии вызывают гибель клеток также в ходе апоптоза [9]. Криоабляция опухоли приводит к гибели клеток в результате некроза и освобождает внутреннее пространство большого количества клеток одновременно в микросреде, которая подает сигналы «ешь меня» сторонним иммуноцитам. Согласно теории опасности, дендритные клетки могут быть запрограммированы на созревание, что способствует развитию Th1 иммунитета, требуемого для противостояния антигенам-захватчикам.
С увеличением количества Т-клеток памяти и опухоль-специализированных СTL в циркуляции, последний шаг заключается в том, чтобы вводить AlloStimTM в качестве внутривенной инфузии. Намеренно несоответствующие аллогенные клетки в иммунокомпетентном организме, направленные против антигенов, должны вызывать сильный отказ. Это создавало бы иммунологическую среду, схожую со средой при РТПХ в аллогенных трансплантациях. Тем не менее, отказ от аллогенных клеток не является токсичным.
CD40L (CD154), выделенные на поверхность AlloStimTM, должны взаимодействовать с CD40, конститутивно экспрессируемом на источник кроветворных клеток-предшественников, эпителиальные и эндотелиальные клетки, а также все АРС, DC, активированные моноциты, активированные B –лимфоциты, фолликулярные ДК и NK клетки. CD40L вызывает сильную Th1 реакцию, и его стимуляция отменяет подавляющий эффект Treg клеток. Он также активирует врожденные NK клетки и DC. Активация CD40-CD40 дендритных клеток вызывает созревание и повышение активности костимулирующих молекул, производящих IL12 в больших количествах. IL12 обладает сильным противоопухолевым действием Th1. CD40L также оказывает прямое воздействие на опухоль, подавляя ее рост и вызывая обширную гибель клеток [11-13]; его активация повышает обусловленный CTL лизис опухолей.
Производимые AlloStimTM Th1 цитокины и выделенные CD40L также активируют циркуляцию аллоспецифических Th1 клеток, возникших в первой фазе протокола. Тем самым поддерживается воспалительная среда, необходимая для нейтрализации эффекта иммунного уклонения, а опухоль-специализированные CTL-клетки, возникшие во второй фазе протокола, получают возможность влиять на анти-опухолевый эффект.

Данный протокол объединяет новые методики по разработке вакцины против рака и вскоре будет испытан в клинической практике. Результаты могут со временем приблизить нас к полной реализации иммунотерапии при раке.

Контактная форма для обратной связи

Комментарии:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.