Иммунотерапия раковых заболеваний

Иммунотерапия раковых заболеваний

Напоминают ли раковые клетки аллотрансплантат?

Способность отторгать тканевые трансплантаты можно обнаружить и у представителей нижней части эволюционного древа, даже у кольчатых червей. Задолго до того, как стало известно о роли МНС (главный комплекс гистосовместимости – от англ. major histocompatibility complex) в иммунных ответах, Льюис Томас предположил, что механизм отторжения трансплантата - это проявления иммунологического надзора за клетками организма, цель которого обнаруживать и устранять измененные потенциально злокачественные клетки. Этот механизм может работать лишь при условии, когда раковые клетки экспрессируют на своей поверхности новые антигены, которые распознаются лимфоидными клетками. В ряде случаев такие антигены удается обнаружить, но их экспрессию нельзя считать универсальным явлением.

Поверхностные антигенные маркеры опухолевых клеток (рис.1)

а) Вирусоспецифические антигены

Клетки, зараженные онкогенными вирусами, обычно экспрессируют на своей поверхности два новых антигена: антиген V, аналогичный антигену, обнаруживаемому на вирусных частицах, и антиген Т, также представляющий собой продукт вирусного генома, но присутствующий только в инфицированных клетках. Именно антиген Т - это сильный трансплантационный антиген, который вызывает образование рестриктированных по гаплотипу МНС цитотоксических Т-клеток. Все сингенные опухоли, индуцированные данным вирусом, несут один и тот же поверхностный антиген независимо от тканевого происхождения, так что иммунизация любой из этих опухолей делает животное резистентным ко всем остальным опухолям, индуцированным этим же вирусом.

б) Экспрессия эмбриональных генов

Неконтролируемое деление раковых клеток связывают с нарушением экспрессии одного или нескольких нормальных генов дифференцировки, так называемых клеточных онкогенов. Их продукты или продукты других генов, которые дерепрессируются под влиянием онкогенов, могут быть дифференцировочными антигенами, обычно выявляемыми на ранних стадиях развития плода. Такие онкофетальные антигены часто экспрессируются всеми или большинством опухолей, возникших из общего недифференцированного клеточного предшественника. Примерами могут служить -фетопротеин при гепатокарциноме или канцероэмбриональный антиген (КЭА) при раке кишечника. Некоторые моноклональные антитела к клеткам меланомы человека реагируют и с опухолями, возникшими из клеток нервного гребня, и с меланоцитами эмбриона. Кроме того, получены моноклональные антитела, выявляющие антиген SSEA-1, который обнаруживается во многих опухолях человека и в ранних мышиных эмбрионах, но отсутствует в клетках взрослого организма, за исключением гранулоцитов и моноцитов человека.

Довольно часто при опухолевой трансформации изменяется экспрессия молекул МНС класса I. Сообщалось о значительно сниженной экспрессии этих молекул или их полном отсутствии, что в большинстве случаев коррелирует с повышенным метастазированием. Иногда удается идентифицировать чужеродную специфичность, отсутствующую у молекул МНС класса I хозяина. Появление новой специфичности некоторые исследователи объясняют конверсией молчащих генов класса I, расположенных у мышей где-то в районе Qa/Tla. Есть даже данные о том, что эти гены могут начать транскрибироваться вместо нормальных генов класса I.

в) Изменения поверхности делящихся клеток

В ходе деления клеток может происходить смена углеводных остатков поверхностных мембранных гликопротеинов. Например, обнаружено, что плотность поверхностных углеводных детерминант, перекрестно реагирующих с групповым антигеном крови Н, в клетках мышиной мастоцитомы падает при входе клеток в фазу G₁ цикла, тогда как плотность детерминант группы В, наоборот, возрастает (Thomas). На миелоидных клетках (полиморфноядерных гранулоцитах и макрофагах) в большом количестве имеются поверхностные компоненты, связывающие лектин, называемый агглютинином из семян (зародышей) пшеницы, в то время как у покоящихся Т- и В-клеток таких компонентов мало. Однако через 24 ч после стимуляции поликлональными активаторами еще до начала синтеза ДНК на поверхности лимфоцитов появляется большое количество участков связывания этого лектина. На делящихся клетках повышено и содержание рецепторов к трансферрину, что, видимо, позволяет им усваивать больше органически связанного железа.

Рис.1. Изменения поверхности опухолевых клеток.

г) Уникальные («идиотипические») детерминанты

Опухоли, индуцированные химическими агентами, например бензпиреном, тоже несут специфические трансплантационные антигены, но у всех опухолей, индуцированных данным канцерогеном, имеется свой собственный индивидуальный идиотипический антиген. Даже если канцероген вызывает две разные первичные опухоли у одного животного, их антигенные специфичности различны, и иммунизация клетками одной опухоли не вызывает перекрестной резистентности к другой. Заслуживает внимания тот факт, что молекулы ретровирусного gp70 на поверхности индуцированной метилхолантреном опухоли ведут себя, как опухолеспецифические трансплантационные антигены. Вполне вероятно, что индивидуальность опухолевых антигенов обеспечивается разнообразием gp70, возникающим благодаря случайным рекомбинациям особого типа. Скорее всего в качестве реально существующего опухолеспецифического антигена следует привести идиотипы Ig, находящихся на поверхности клеток при хроническом лимфолейкозе.

Противоопухолевый иммунный ответ

Когда на поверхности опухолевых клеток присутствуют специфические антигены, они могут вызывать у экспериментальных животных иммунный ответ, ведущий к подавлению опухолевого роста, но их иммуногенность, так же как и способность активировать Т-супрессоры, весьма широко варьирует. Сильные антигены опухолей, индуцированных онкогенными вирусами или ультрафиолетовым облучением, вызывают высокую резистентность к опухолевому росту, тогда как иммуногенность антигенов химически индуцированных опухолей гораздо слабее и характеризуется высокой вариабельностью. К сожалению, спонтанно возникающие у животных опухоли практически не вызывают иммунного ответа. На первый взгляд это противоречит концепции иммунологического надзора, но можно предположить, что с большинством опухолей иммунологический контроль справляется в самом начале и лишь очень немногие из них, у которых отсутствуют поверхностные антигены, воспринимаемые как чужеродные, получают возможность роста. Однако следует признать, что существование исключительно Т-клеточной системы иммунологического надзора маловероятно, поскольку бестимусные мыши nude имеют нормальную частоту спонтанных опухолей. Кроме того, у больных, получающих иммуноде-прессанты, возрастает частота опухолей лишь лимфоретикулярного происхождения, т. е. из той ткани, которая служит мишенью для иммунодепрессантов. Единственное исключение - это заметно повышенная частота рака кожи у принимающих иммунодепрессанты больных, живущих в солнечных районах севернее Бризбейна (Австралия). Мы уже отмечали, что подобные индуцированные ультрафиолетом опухоли у экспериментальных животных высоко антигенны.

Возвращаясь к идее, представляющей злокачественную опухоль как потенциальный аллотрансплантат, целесообразно обсудить значение нормальных молекул МНС класса I, которые необходимы для презентации опухолевых неоантигенов цитотоксическим Т-клеткам и исчезновение которых выводит опухоль из-под механизмов иммунологического надзора. Действительно, согласно сообщению одной из исследовательских групп, трансфекция функционального гена класса I в трансформированные аденовирусом высокоонкогенные клетки, не экспрессирующие антигенов класса I, не только вызвала экспрессию продуктов введенного гена H-2L^d, но и привела к утрате онкогенности. Быть может, рассматривая противоопухолевый иммунитет, мы слишком много внимания уделяем приобретенной невосприимчивости, хотя весьма вероятно, что в данном случае гораздо большее значение имеют механизмы врожденного иммунитета. Макрофаги зараженных БЦЖ животных или активированные другими разнообразными факторами, включая бактериальные липополисахариды, двуцепочечную РНК, Т-клеточные лимфокины и т.д., разрушают опухолевые клетки в культуре ткани, обильно образуя пероксид водорода, цитолитические протеиназы и фактор некроза опухолей. Сейчас внимание многих исследователей обращено на нормальные киллеры (НК), которые могут спонтанно лизировать определенные, но ни в коем случае не все опухолевые линии в культуре. Подобные им клетки, лишенные обычных Т- и В-клеточных маркеров, после активации ИЛ-2 (интерлейкин-2) оказывают цитотоксический эффект in vitro в отношении свежевыделенных опухолей. Широкая специфичность и способность убивать свежевыделенные раковые клетки отличает эти так называемые «лимфокин-активированные киллеры» (ЛАК) от популяции НК (нормальные киллеры). Ниже мы рассмотрим возможности их использования для терапии рака. Существут предположение, что мишенью действия НК и ЛАК служат измененные углеводные компоненты мембранных гликопротеинов, однако строгих доказательств этому нет.

Подходы к иммунотерапии рака

Согласно общепризнанному мнению, для успеха иммунотерапии сначала необходимо уменьшить размеры опухоли с помощью хирургической операции, облучения или химиотерапии. Иначе иммунной системе вряд ли удастся справиться с большой опухолевой массой, и, кроме того, избыток «слущивающегося» с опухолевых клеток антигена может тормозить развитие иммунного ответа, стимулируя Т-супрессоры. Следовательно, мишенью иммунотерапии могут быть лишь вторичные метастазы небольшого размера.

Использование механизмов приобретенного иммунитета

Для активной иммунизации необходим антиген. Не без оснований полагая, что определенные формы рака (в частности, лимфомы) вызваны онкогенными вирусами, ряд исследователей пытается выделить вирус и получить на его основе вакцину. Действительно, удается защитить цыплят от лимфомы Марека, вакцинируя их другим представителем группы герпесвирусов, выделенным у индюков. У больных лимфомой Беркитта обна руживают антитела, реагирующие как с антигенами своей собственной, так и любой другой опухоли. Известно, что эти антигены кодируются геномом вируса Эпштейна-Барр, относящегося к группе герпесвирусов. Уникальные идиотины поверхностных Ig, которые несут моноклональные В-клеточные опухоли, - это тоже удобная мишень для иммунотерапии. Широкую известность приобрел случай успешного излечения одного такого больного. Иммунологи уже долгое време мечтают об устранении опухолевых клеток с помощью специфических антител, конъюгированных с молекулой сильного токсина. Неудивительно, что приверженцы этой идеи «магической пули» были вдохновлены экспериментами, в которых клетки В-лимфомы морской свинки уничтожались in vitro с помощью антиидиотипических антител, конъюгированных с рицином, токсином такой разрушительной силы, что даже одна проникшая в клетку молекула может ее убить. Читатель, еще не потерявший полностью связи с внешним миром в своем увлечении иммунологией, наверное вспомнит, что не так давно небольшое количество рицина на кончике трости было у секретных служб любимым оружием для тайной ликвидации нежелательных агентов. Ученые надеются, что с помощью моноклональных антител удастся применить этот подход в клинике. Например, используя антитела к дифференцировочным антигенам, которые не относятся к опухолеспецифическим, но присутствуют на лейкозных и отсутствуют на стволовых клетках, можно получить свободную от опухолевых популяцию стволовых клеток. Эти аутологичные стволовые клетки способны восстановить кроветворение у больных, подвергшихся радикальной химиотерапии или облучению.

Имеются сообщения о наличии цитотоксических антител у части больных злокачественной меланомой и цитотоксических лимфоцитов у пациентов с нейробластомой и раком мочевого пузыря, свидетельствующие о возможности иммунного ответа на опухолевые антигены. Однако, несмотря на это, попытки лечения рака у человека с помощью иммунизации опухолевыми клетками с адъювантом дают весьма противоречивые и в некотором смысле неутешительные результаты. Очевидно, этот подход может дать положительный результат лишь при опухолях, несущих сильный антиген, например онкофетальные белки. Было предпринято много попыток стимулировать исходно слабую аутоантигенность опухолевых клеток, заражая их вирусами, гаптенизируя мембраны или сливая с высоко иммуногенными нормальными клетками аллогенного или ксеноген-ного происхождения. В основу другого интерес ного подхода может быть положен факт, независимо обнаруженный двумя группами исследователей. Как выяснилось, часть опухолевых клеток при клонировании после обработки мутагенами приобретает новые антигены, которые индуцируют иммунный ответ, создающий резистентность к исходной опухоли.

Использование механизмов врожденного иммунитета

В отношении предположительно неантигенных опухолей предпринимались многочисленные, хотя и не очень успешные попытки стимулировать неспецифические эффекторные механизмы, вводя БЦЖ или С. parvum для стимуляции макрофагов и НК. Даже сам по себе непосредственный контакт адъюванта с опухолью может привести к ощутимым результатам: в одной обнадеживающей работе сообщалось о благотворном эффекте интраторакалъного введения БЦЖ при раке легкого. Однако достоверный успех несомненно был достигнут после того, как стали доступными фактор некроза опухолей и модификаторы биологических реакций (такие, как ИЛ-2, γ-ИФН и колониестимулирующие факторы), полученные методом рекомбинантных ДНК.

Иммунотерапия, основанная на введении лимфокин-активированных киллеров (ЛАК) и рекомбинантного интерлейкина-2

Больным проводят лейкоферез и клетки культивируют в течение нескольких дней с ИЛ-2, что стимулирует развитие ЛАК. Введение аутологичных ЛАК совместно с высокими дозами ИЛ-2 привело в одной работе к уменьшению размеров опухолей более чем на 50% у 14 из 41 больного раком. Этот подход оказался эффективным при раке почки, некоторых меланомах и отдельных формах рака прямой кишки, но не при саркомах. Хотя применяемая процедура исключительно сложна и вызывает серьезные побочные эффекты, данный подход все же представляется многообещающим.

Лечение интерфероном

Большая часть клинических наблюдений основывалась на использовании -ИФН и β-ИФН, поскольку γ-ИФН долгое время в достаточном количестве был недоступен. В целом у больных с карциномой почки, меланомой и миеломой благоприятный эффект наблюдался в 10-15%, при саркоме Капоши - в 20%, при различных лимфомах-в 40%, а у пациентов с волосатоклеточным лейкозом и грибовидным микозом - даже в 80-90% случаев.

Что касается механизмов противоопухолевого действия, то при некоторых опухолях интерферон проявляет антипролиферативную активность. При других - важную роль играет активация НК и макрофагов, а также повышение экспрессии молекул МНС класса I, которая делает опухоль более чувствительной к эффекторам иммунной системы. В определенных случаях может иметь дополнительное значение противовирусный эффект интерферона.

При таких заболеваниях, как рак почки и волосатоклеточный лейкоз, интерферон оказывает положительный эффект у значительно большего числа пациентов, чем традиционные методы терапии. Однако большинство исследователей полагают, что интерферон наиболее эффективен при комбинированной терапии, например в сочетании с различными химиотерапевтическими агентами. Синергичное действие химиопрепаратов и интерферона было обнаружено при экспериментальной терапии мышиных опухолей, - и β-ИФН действуют синергично с γ-ИФН, а γ-ИФН-синергично с фактором некроза опухолей. -интерферон повы шает чувствительность опухолей к облучению, а его способность повышать экспрессию рецепторов эстрогена на культивируемых клетках рака молочной железы обусловливает его комбинированное применение с антиэстрогенами при этом заболевании.

Колониестимулирующие факторы

Нормальные клетки образуются из недифференцированных стволовых клеток, обладающих неограниченной способностью к самовоспроизведению, проходя через стадию коммитированных предшественников. Клетки, закончившие дифференцировку, теряют вообще или имеют очень небольшую способность к самовоспроизведению. Терапия, направленная на индукцию дифференцировки опухолевых клеток, имеет целью снизить или устранить полностью способность злокачественного клона к размножению. Показано, что колониестимулирующий фактор, вызывающий образование колоний гранулоцитов и макрофагов в культурах костного мозга (ГМ-КСФ), способствует дифференцировке, понижает способность к самовоспроизведению и подавляет лейкозогенность мышиных миелоидных лейкозных клеток. Теперь требуется сделать следующий шаг - клонировать ген человеческого колониестимулирующего фактора и провести оценку терапевтической активности рекомбинантного продукта в клинике.

Иммунодиагностика

Ценную диагностическую информацию дают анализы крови с целью выявления онкофетальных антигенов - -фетопротеина при гепатоме и канцероэмбрионального антигена при опухолях толстой кишки. Энтузиазм, однако, несколько уменьшился из-за довольно высокой частоты так называемых «ложноположительных» находок. Повторное обнаружение этих белков после хирургического удаления опухоли свидетельствует о возобновлении опухолевого роста. У 96% больных с карциномой поджелудочной железы и у 64% больных карциномой толстой и прямой кишки в крови обнаруживается моносиалоганглиозид GM1. У здоровых людей он встречается лишь в 2% случаев. Для диагностики и лечения детских лейкозов, в частности острого лимфолейкоза типа «ни Т, ни В», все большее значение приобретает определение фенотипа клеток по поверхностным маркерам.

Предварительные результаты по обнаружению опухолей in vivo с помощью введения радиоактивно меченных моноклональных антител к онко-фетальным антигенам и последующего сканирования дают основания предполагать, что эта техника скоро сможет дополнить существующие методы локализации опухолей, особенно если удастся получить новые рекомбинантные молекулы антител. Однако при опухолях брюшной полости в большей степени, чем при опухолях легких (дающих высокий контраст плотности), оказывается целесообразной диагностика с помощью компьютерной осевой томографии.