Иммунотерапия рака: от биологии Т-лимфоцитов к клинической практике

Перевод: Виктория Соколикова
Редакция: Рита Савицкая
Оформление: Никита Родионов
Публикация: 17.09.2020
Последнее обновление: 18.09.2020

Аннотация

Т-лимфоциты, а именно их способность к антиген-направленной цитотоксичности, стали основным фокусом внимания в контексте борьбы со злокачественными новообразованиями с помощью иммунной системы. Фундаментальные открытия в области молекулярной и клеточной биологии Т-лимфоцитов способствовали появлению новых терапевтических стратегий лечения опухолей, включая ингибирование чекпоинтов, адоптивную клеточную терапию и противораковые вакцины. Данная область иммунологических исследований очень активно развивалась в течение последних 50 лет и в настоящее время пользуется беспрецедентным успехом в клинической практике. В обзоре авторы всеобъемлюще рассматривают разработку и клиническое применение противоопухолевой иммунотерапии с исторической и биологической точки зрения, уделяя особое внимание роли Т-лимфоцитов. Подробно описываются клинические испытания, в которых была показана терапевтическая эффективность и токсичность, характерные для каждого класса препаратов. Наконец, мы рассмотрим разрабатывающиеся в данный момент методы лечения и обозначим некоторые открытые вопросы и перспективы в области иммунотерапии рака.

Идея использовать иммунную систему в качестве инструмента для лечения онкологических заболеваний возникла в XIX веке [1]. Вильгельм Буш и Фридрих Фелейзен были первыми, кто описал эпидемиологическую связь между иммунным статусом и раком. Они заметили спонтанную регрессию опухолей после развития рожистого воспаления — поверхностной кожной инфекции, чаще всего вызываемой Streptococcus pyogenes [1]. Позже Уильям Коли, которого часто называют «отцом иммунотерапии рака», ретроспективно продемонстрировал связь рожистого воспаления и более благоприятного исхода у пациентов с саркомой [2]. В надежде на подтверждение своих эпидемиологических данных Коли давал онкобольным экстракт из инактивированных высокой температурой S. pyogenes и Serratia marcescens, чтобы усилить иммунитет [3]. Эта вакцина, названная «токсины Коли», обладала мощными иммуностимулирующими свойствами и демонстрировала хорошие результаты при лечении различных видов злокачественных опухолей [2]. Однако отсутствие научной строгости и воспроизводимости, в сочетании с открытием радиотерапии и химиотерапевтических препаратов, не позволяло лечению «токсинами Коли» стать стандартной клинической процедурой [1].

Концепция иммунотерапии онкологических заболеваний появилась в ХХ веке и достигла значительных успехов на заре новых технологий. В 1909 году Пол Эрлих предположил, что организм человека постоянно генерирует опухолевые клетки, которые уничтожаются иммунной системой [3]. Льюис Томас и сэр Фрэнк Макфарлейн Бёрнет независимо друг от друга выдвинули гипотезу «иммунологического надзора опухолей», заявив, что связанные с новообразованием неоантигены распознаются иммунной системой и могут являться мишенями для предотвращения канцерогенеза — по аналогии с отторжением трансплантата [1]. Продуктивные иммунные реакции после адоптивного переноса опухоли в мышиные модели [4] и клинические сообщения о спонтанной регрессии меланомы у пациентов с сопутствующим аутоиммунным заболеванием [5] предоставили дополнительные доказательства, подтверждающие эту гипотезу, хотя общий механизм все еще оставался непонятным. Появление нокаутных мышей дало возможность экспериментально продемонстрировать связь между иммунодефицитом и раком [6]. Дополнительные открытия в области биохимии и молекулярной биологии привели к идентификации опухолеспецифических иммунных ответов [7]. Это явным образом доказывало, что иммунная система, в частности Т-лимфоциты (см. блок 1 и рис. 1), была способна подавлять рост опухолевой ткани [7]. Иммунотерапия злокачественных новообразований в настоящее время произвела революцию в области онкологии, продлив выживание пациентов с опухолями, обычно быстро приводящими к летальному исходу. Число пациентов, подходящих для иммунотерапии рака, продолжает стремительно расти, поскольку данные методы лечения позиционируются в качестве терапии первого звена по многим показаниям. В ближайшие десятилетия новые комбинации препаратов и новые мишени фармакологического воздействия будут только усиливать роль иммунотерапии в лечении онкологических заболеваний.

В данном обзоре мы подчеркиваем роль Т-лимфоцитов в иммунотерапии рака и обсуждаем три различные категории иммунотерапевтических подходов к лечению онкозаболеваний:

  • ингибирование контрольных точек — подход, предназначенный для активации мощных Т-клеточных реакций; 
  • адоптивная клеточная терапия, основанная на введении в организм подавляющих развитие опухоли иммунных клеток;
  • противораковые вакцины, которые могут проявлять профилактическую или терапевтическую активность.

Наконец, мы осветим некоторые из последних мишеней и подходов в иммунотерапии рака.

Блок 1 | Функция, развитие и судьба Т-лимфоцитов

1960-е годы ознаменовались периодом открытий в области иммунологии, поскольку именно в это время были описаны два основных подтипа лимфоцитов, В-лимфоциты и Т-лимфоциты [264, 265], за что в 2019 году Жак Ф. П. Миллер и Макс Дейл Купер были удостоены Ласкеровской премии по фундаментальной науке, присуждаемой за новаторскую работу. С тех пор известно, что В-лимфоциты распознают циркулирующий антиген в его нативной форме и в ответ секретируют защитные антитела [266], а Т-лимфоциты — пептидные антигены, образованные из деградировавших внутриклеточно белков, которые загружаются на молекулы МНС на поверхности клетки (процесс, называемый презентацией антигена). Разделение T-лимфоцитов на два больших класса с различными эффекторными механизмами определяются экспрессией корецептора CD4 или CD8: CD4+ Т-лимфоциты обнаруживают антиген в контексте молекул MHC II и управляют адаптивным звеном иммунной системы, продуцируя определенные цитокины с хемотаксическими, провоспалительными и иммунопротекторными свойствами [267]. Как минимум один подкласс CD4+ Т-лимфоцитов, CD4+ CD25+ регуляторные Т-лимфоциты, ослабляет иммунный ответ [268]. CD8+ Т-лимфоциты обнаруживают антиген в контексте молекул МНС I и осуществляют прямые цитотоксические реакции, которые уничтожают инфицированные или опухолевые клетки [269].

Уникальный клонспецифический белковый комплекс на поверхности Т-лимфоцитов (TCR) распознает антигены и участвует в селекции при созревании Т-лимфоцитов, которые могут распознавать патогены, но обладают аутотолерантностью [270]. Комплекс TCR включает в себя высокополиморфные одиночные α- и β-гликопротеиновую цепи (вместо которых небольшая популяция T-лимфоцитов содержит γ- и δ-цепи), содержащие вариабельные и константные области, подобно тему, какие присутствуют у иммуноглобулинов, и группу неполиморфных сигнальных цепей, называемых γ, δ, ε и ζ . Обширный репертуар клонотипов Т-лимфоцитов с уникальной специфичностью генерируется путем реаранжировки сегментов генов α- и β-цепей в геноме каждого Т-лимфоцита [271]. Функция позитивной и негативной селекции в тимусе заключаются в отборе «толерантных» иммунокомпетентных клеток, которые эффективно реагируют на патогены или раковые клетки, но воспринимает собственные ткани как неиммуногенные. [269, 270].

Антигенная стимуляция TCR необходима для активации и пролиферации Т-лимфоцитов, а дополнительный сигнал, называемый костимуляцией, требуется для осуществления фосфорилирования, критического для ранней трансдукции сигнала [272]. Неполиморфный поверхностный белок CD28 и члены его суперсемейства являются наиболее мощными костимулирующим факторами, как было элегантно показано благодаря синергичному действию TCR и стимулирующих антител к CD28 в активации и пролиферации Т-клеток [273, 274]. Дополнительные доказательства были предоставлены исследованиями, демонстрирующими эффективное ингибирование активации и пролиферации Т-лимфоцитов блокирующими антителами против CD28 [275–278]. Лиганды для CD28, B7-1 и B7-2, экспрессируются на АПК; экспрессия возрастает, когда эти клетки встречают микроорганизмы, активирующие Toll-подобные рецепторы или другие сенсоры патогенов [279, 280]. Ингибиторные молекулы, включая CTLA4 (cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4) и PD1 (programmed cell death 1), активируются во время иммунных ответов и представляют собой своего рода «контрольную точку» для подавления гиперактивации Т-лимфоцитов [281] (см. рис. 2). Полиморфный TCR передает сигналы через комплекс из трех видов димерных цепей CD3: ε – δ, γ – δ и ζ– ζ [282]. Внутриклеточные фрагменты цепей CD3 содержат иммунорецепторные мотивы активации на основе тирозина, которые фосфорилируются при участии лимфоцит-специфической протеинкиназы (LCK) семейства Src [283]. В состоянии покоя поверхностный сигнальный белок CD45 проявляет фосфатазную активность, которая блокирует функцию LCK [284]. После активации CD45 удаляет ингибирующий фосфат на LCK, позволяя фосфорилировать ассоциированную с ζ-цепью протеинкиназу 70 (ZAP70) из семейства SYK-киназ, которая связывается с мотивами активации иммунорецептора на основе тирозина в ζ-цепи CD3 и рекрутирует линкер для активации Т-лимфоцитов (LAT) и фосфолипазы Cγ1 (PLCγ) [285]. При обильной костимуляции дальнейший каскад передачи сигналов влияет на высвобождение кальция, активацию ГТФазы RAS и транскрипционное репрограммирование, необходимые для нормального функционирования активированных T-лимфоцитов [286].

После активации перед наивными Т-лимфоцитами встает выбор из трех вариантов дальнейшего пути (рис. 1). Во-первых, популяция эффекторных Т-лимфоцитов может сокращаться в результате апоптоза, когда проходит иммунный ответ (удаление цитокинов) или после повторной стимуляции высокими дозами (гибель клеток, вызванная рестимуляцией) [287–289]. Т-лимфоциты также могут проявлять «истощенный фенотип», индуцированный повторной стимуляцией низкими дозами и с низкой аффинностью, как это наблюдается при хронических инфекциях и опухолевых процессах [88]. Наконец, подмножество данных эффекторных клеток играет роль в процессе долговременной иммуноной памяти. Т-клетки памяти способны более мощно реагировать на тот же самый антиген во время последующей встречи с ним, что делает их важнейшими медиаторами иммунных реакций в ответ на возникновение опухоли и внедрение патогенов [290]. Использование достижений в области молекулярной биологии, возможности секвенирования РНК единичных клеток и проведения эпигеномных исследований открывают новые области знаний о судьбе Т-лимфоцитов, в частности тех из них, которые реагируют на иммунотерапевтические методы. Все вместе эти исследования указывают на то, что внесение сложных транскриптомных, эпигеномных и клонотипических изменений в инфильтрирующие опухоль Т-лимфоциты определяют успех иммунотерапии [291–294].

Ингибирование иммунных контрольных точек

Некоторые негативные регуляторы активации Т-лимфоцитов действуют как «молекулы контрольных точек (чекпоинтов)», отвечающие за тонкие механизмы настройки иммунного ответа и предотвращающие гиперактивацию. Антиген цитотоксических Т-лимфоцитов 4 — CTLA4 (сytotoxic T lymphocyte antigen 4) и белок PD1 (programmed cell death 1) служат наиболее яркими примерами молекул иммунных контрольных точек Т-клеток. Они проявляют активность в различных участках организма и в течение жизни Т-лимфоцитов [8], функционально дополняют друг друга и гарантируют, что Т-клеточный ответ сохранит аутотолерантность, при этом эффективно защищая организм как от патогенов, так и от новообразований. CTLA4 и PD1 были выбраны несколькими новаторскими исследовательскими группами для лечения широкого спектра раковых заболеваний, что в конечном итоге принесло Джеймсу П. Эллисону и Тасуку Хонджо Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2018 году.

Биологическая роль CTLA4

После открытия явления костимуляции Т-клеток, опосредованной поверхностным белком CD28 (cм. блок 1), поиск дополнительных иммунных регуляторов привел к идентификации CTLA4 — рецептора, структурно и биохимически напоминающего CD28, — как представителя суперсемейства иммуноглобулинов [9, 10]. Гены CTLA4 и CD28 были обнаружены в одной и той же области 2-ой хромосомы (2q33.2) и селективно экспрессировались в гемопоэтическом компартменте [11].
В отличие от CD28, для которого характерен высокий уровень базальной экспрессии в конвенциональных Т-лимфоцитах, CTLA4 экспрессируется на низком базальном уровне и индуцируется лишь после активации антигена. Интересно, что CD4+ CD25+ регуляторные T-лимфоциты (Treg), которые обладают иммуносупрессивной функцией, также экспрессируют и CTLA4. По структуре и CTLA4, и CD28 представляют собой мембраносвязанные гомодимеры, содержащие внеклеточный иммуноглобулиноподобный домен, трансмембранный домен и цитоплазматический домен, способные рекрутировать сигнальные белки и контролировать эспрессию поверхностных белков [10, 12, 13]. Перенос везикул, содержащих CTLA4, на клеточную поверхность после активации контролируется взаимодействием с белком LRBA (lipopolysaccharide-responsive and beige-like anchor protein) [13]. Сходство аминокислотной последовательности у CTLA4 и CD28 наиболее выражено в пределах их внеклеточного связывающего домена — поэтому они оба связываются с одинаковыми лигандами, называемыми B7-1 (также известный как CD80) и B7-2 (также известный как CD86), которые экспрессируются антигенпрезентирующими клетками (АПК, см. блок 1). Однако CTLA4 обладает большей аффинностью и авидностью к лигандам B7, чем CD28, что служит ключевым отличием в их биологии [14–16].
 

Рисунок 1 | Судьба периферических Т-лимфоцитов после активации антигеном
Покоящиеся Т-лимфоциты активируются после стимуляции соответствующим антигеном в присутствии АПК и костимулирующих факторов. Активированные Т-лимфоциты продуцируют и потребляют пролиферативные цитокины, такие как IL-2, IL-4 и IL-7, и количество Т-клеток начинает увеличиваться. В случае присутствия CD4+ CD25+ регуляторных T-лимфоцитов (Treg) возможно снижение числа пролиферативных и способствующих выживанию цитокинов, особенно IL-2, что приводит к апоптозу Т-клеток. Судьба интенсивно пролиферирующих клеток зависит от многих факторов их окружения. Сильная антигенная стимуляция, особенно неоднократная, может приводить к гибели клеток, индуцированной рестимуляцией. Напротив, если антигенная стимуляция продолжительная и слабая, клетки выживут, но будут перепрограммированы в специфическое транскрипционное состояние, известное как «истощение Т-клеток». Такие клетки становятся неспособны к ответу. Наконец, когда антиген и цитокиновая стимуляция ослабевают по мере затухания иммунного ответа, что обычно происходит после устранения патогена, может начаться пассивное падение концентрации цитокинов. Оно приводит к сокращению увеличившейся популяции антигенспецифических Т-лимфоцитов. Небольшая часть клеток будет перепрограммирована, чтобы приобрести фенотип «клеток памяти» — этому этапу дифференцировки способствуют IL-7 и IL-15. Т-клетки памяти сохраняются в иммунной системе и составляют основу вторичного иммунного ответа. В таких регуляторных процессах элиминация Т-лимфоцитов обычно принимает форму апоптоза.

При дальнейших исследованиях стало понятно, что CD28 и CTLA4 обладают противоположными функциями в регуляции иммунного ответа. Например, было продемонстрировано, что растворимый CTLA4 ингибирует пролиферацию T-лимфоцитов, совместно культивируемых с экспрессирующими АПК, экспрессирующими В7поскольку препятствует взаимодействию CD28 сB7 [14]. Работы, посвященные функции T-клеточного рецептора (TCR), однозначно продемонстрировали, что CTLA4 ингибирует активацию и пролиферацию T-лимфоцитов [12, 17, 18]. Роль CTLA4 в снижении иммунной толерантности была также продемонстрирована in vivo: у мышей, нокаутных по Ctla4, развилось характерное Т-клеточное лимфопролиферативное аутоиммунное заболевание [19]. Отсутствие гена Ctla4 оказалось достаточным для появления такого фенотипа; использование полученной методами генной инженерии растворимой версии гибридного белка CTLA4:Fc (CTLA4Ig) и скрещивание с мышами, дефицитными по B7, облегчало течение болезни [20, 21]. Аутоиммунное лимфопролиферативное заболевание, вызванное нокаутом Ctla4, зависит от активности CD2, поскольку мутация LCK-связывающего карбоксиконцевого пролинового мотива во внутриклеточном домене CD28 препятствует развитию заболевания на мышиных моделях [22]. Более того, у пациентов с гаплонедостаточностью CTLA4 наблюдается похожая тяжелая форма аутоиммунного лимфопролиферативного синдрома (болезнь CHAI), которую можно лечить абатацептом — CTLA4Ig, одобренным FDA [23, 24].

CTLA4 подавляет активацию Т-клеток с помощью различных механизмов: выступая в качестве прямого антагониста CD28, путем конкуренции за костимулирующие лиганды, путем подавления образования иммунного конъюгата и путем рекрутирования ингибиторных эффекторов [25] (см. рис. 2). Чтобы непосредственно противодействовать активности CD28, внутриклеточные везикулы высвобождают CTLA4 в иммунном синапсе, где он связывается с TCR [26]. В контексте иммунного синапса CTLA4 также может вызывать реорганизацию цитоскелета и нарушать формирование иммунного конъюгата Т-клеток и АПК [27]. CTLA4 также опосредует интернализацию своих лигандов, тем самым предотвращая их связывание с CD28, что, в свою очередь, подавляет секрецию IL-2 и пролиферацию Т-лимфоцитов [17, 28, 29]. Наконец, фосфатазы, включая SHP2 (SH2 domain containing tyrosine phosphatase 2) и протеинфосфатазу 2A (PP2A), рекрутируются и взаимодействуют с цитоплазматическим доменом CTLA4, тем самым способствуя его негативному влиянию на активацию Т-лимфоцитов. SHP2 является ингибитором фосфорилирования ζ-субъединицы CD3 (корецептора TCR), а также подавляет фосфорилирование адапторного белка LAT (linker of activated T cells) [30, 31]. Предполагается, что PP2A ингибирует киназу ERK (extracellular signal-regulated kinase), которая действует как нижестоящий по отношению к TCR32 сигнальный белок. Однако все еще ведутся споры о том, какие из молекул, которые связываются с цитоплазматическим доменом CTLA4, наиболее важны для подавления активности Т-лимфоцитов. Тем не менее, эти сигналы ингибируют активацию транскрипционных факторов, таких как AP-1 (activator protein 1), ядерный фактор кB (NF-κB) и ядерный фактор активированных T-лимфоцитов (NFAT), который репрограммирует их, вызывая анергию [29, 33].
 

Рисунок 2 | Механизмы активации и регуляции Т-лимфоцитов
Активации предшествует презентация антигена. АПК загружают антиген на молекулы MHC, чтобы подготовиться к контакту с Т-лимфоцитом, несущим соответствующий Т-клеточный рецептор (TCR). Также АПК предоставляет необходимые костимулирующие лиганды (B7-1 и B7-2). Ингибиторная молекула CTLA4 (cytotoxic T lymphocyte antigen 4) содержится внутри везикул в наивных Т-клетках и экспрессируется на клеточной поверхности CD4+ CD25+ регуляторных T-лимфоцитов (Treg). Оба класса Т-клеток конститутивно экспрессируют костимуляторный рецептор CD28. Вскоре, главным образом в лимфоидной ткани, Т-клетки активируются в результате взаимодействия TCR с соответствующим антигеном, представленным на АПК; при этом CD28 связывается с B7-1/B7-2. На поверхности активированных Т-лимфоцитов появляется CTLA4. В Т-клетах периферических тканей вскоре после активации повышается экспрессия PD1 на уровне мРНК. В раннем периоде после активации CTLA4, экспрессируемый активированными Т-лимфоцитами, связывается с молекулами B7-1 и B7-2 на АПК, тем самым предотвращая их взаимодействие с CD28 и способствуя анергии за счет подавления активации Т-лимфоцитов. В то же время конститутивная экспрессия CTLA4 на Treg приводит к транс-эндоцитозу лигандов B7 и подавляет костимуляторную функцию CD28 на АПК. В позднем периоде после активации в периферических тканях PD1 дополнительно транскрипционно активируется, что приводит к еще большему усилению экспрессии PD1. Он связывается со своими лигандами PDL1 и PDL2, тем самым способствуя истощению Т-лимфоцитов в местах внедрения инфекционного агента или при возникновении опухоли. Изображение предоставлено Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (National Institute of Allergy and Infectious Diseases).

Помимо своей функции в активных конвенциональных Т-лимфоцитах, экспрессия CTLA4 на поверхности Treg требуется как для прямой, так и для непрямой иммуносупрессорной активности данных клеток [34, 35]. Исследования in vitro показали, что CTLA4 необходим для высвобождения противовоспалительных цитокинов Treg-лимфоцитами, что также подавляет поликлональную активацию и пролиферацию конвенциональных Т-лимфоцитов [36, 37]. Этот результат был воспроизведен in vivo путем адоптивного переноса Treg, несущих CTLA4, с целью предотвращения аутоиммунных реакций, индуцированных дефицитными по CTLA4Т-лимфоцитами, которые вводили мышам с дефицитом Т- и В-клеток (Rag-/--мыши) [38, 39]. Терапевтический эффект был аннулирован нейтрализацией CTLA4 с помощью антител [38, 40, 41]. Таким образом, экспрессируемый Treg-лимфоцитами CTLA4 может компенсировать отсутствие экспрессии CTLA4 конвенциональными Т-лимфоцитами [42, 43]. Помимо прямой иммуносупрессии, Treg при участии CTLA4 также вовлекают дендритные клетки в индукцию анергии конвенциональных T-лимфоцитов путем связывания с лигандами B7 на АПК с последующим их интернализацией и деградацией — транс-эндоцитозом [28, 44].

Ингибирование CTLA4 при онкозаболеваниях

Определение роли CTLA4 как негативного регулятора активации Т-лимфоцитов подало идею о том, что блокирование его эффектов может потенцировать терапевтический ответ Т-лимфоцитов по отношению к опухоли [45] (рис. 3). Джеймс Эллисон и его коллеги впервые проверили это предположение и продемонстрировали, что нейтрализующие антитела к CTLA4 усиливают противоопухолевый иммунитет у мышей против трансплантированной карциномы толстой кишки и фибросаркомы [46]. Кроме того, при повторном применении антител животные были способны быстро удалять опухолевые клетки посредством иммунных механизмов, предоставляя доказательства того, что ингибирование CTLA4 индуцирует иммунологическую память [46, 47]. И хотя было продемонстрировано, что монотерапия, направленная на CTLA4, дает положительные эффекты на животных моделях опухолей мозга [48], рака яичников [49], мочевого пузыря [50], ободочной кишки [46], предстательной железы [47] и мягких тканей [46], менее иммуногенные онкозаболевания, включая рак молочной железы (SM1) [51] и меланому (B16) [52], не дают благоприятного ответа на вышеописанную терапию. Кроме того, гетерогенность между моделями опухолей демонстрировала противоречивые результаты в зависимости от типа ткани [45, 53]. Также стоит отметить, что большая опухолевая нагрузка коррелировала с ослаблением ответа на лечение антителами к CTLA4, потому как крупные опухоли способствуют формированию более устойчивого противоовоспалительного микроокружения [45, 49].
 

Рисунок 3 | Действие антител, блокирующих CTLA4
Антитела, блокирующие цитотоксический Т-лимфоцитный антиген 4 (CTLA4) (α-CTLA4), особенно при взаимодействии с рецептором Fc (FcR) на антигенпрезентирующей клетке (АПК), могут способствовать развитию антителозависимой клеточной цитотоксичности (АКЦ). CD4+ CD25+ регуляторные Т-лимфоциты (Treg) экспрессируют большее количество CTLA4, чем конвенциональные Т-лимфоциты, и поэтому в большей степени склонны к индуцированной α-CTLA4 АКЦ. Кроме того, α-CTLA4 может связываться с CTLA4 на поверхности Treg; при этом устраняется его негативная регуляция CD28-опосредованных костимулирующих путей, играющих роль в активации Т-лимфоцитов. В то же время α-CTLA4 может стимулировать Т-клеточные ответы, блокируя CTLA4 на поверхности конвенциональных Т-клеток при их активации.

Несмотря на неоднозначный успех в доклинических исследованиях, моноклональные антитела (мкАт), воздействующие на CTLA4, оказались эффективными в терапии меланомы [45]. Ипилимумаб, человеческое IgG1κ-анти-CTLA4 мкАт, было одобрено FDA в 2011 году для лечения нерезектабельной меланомы III/IV стадии после того, как при его применении в клинических испытаниях был показан массивный некроз опухоли [54] и увеличение периода краткосрочной выживаемости на 3,6 месяцев [55]. Данные по долгосрочной выживаемости показали, что у 22 % пациентов с прогрессирующей меланомой, получавших ипилимумаб, продолжительность жизни возрастала на 3 года и более [56]. Дополнительные исследования долгосрочной выживаемости продемонстрировали хорошие результаты в течение длительного времени, что свидетельствует о сохранении противоопухолевого иммунитета даже после ингибирования CTLA4 [56, 57]. К сожалению, результаты клинических испытаний терапии почечно-клеточного рака [58], немелкоклеточного рака легкого [59], мелкоклеточного рака легкого [60] и рака предстательной железы [61] показали менее впечатляющие эффекты, чем те, которые наблюдались у пациентов с меланомой. Тремелимумаб, изоформа IgG2 антитела, блокирующего CTLA4, еще не получил одобрения FDA, поскольку не приводил к увеличению выживаемости при прогрессирующей меланоме [62]. Предполагается, что варьирование терапевтической эффективности ипилимумаба и тремелимумаба обусловлено различиями в кинетике связывания с антигенами и способности опосредовать антителозависимую клеточно-опосредованную цитотоксичность [63, 64].

Механизмы регрессии опухоли, опосредованные CTLA4, плейотропны, но объединены работой одного типа клеток — Т-лимфоцитов (рис. 3). Т-клеточный иммунный ответ необходим для терапевтического действия агентов, направленных на CTLA4, поскольку недостаток Т-лимфоцитов в животных моделях снижает противоопухолевую активность таких препаратов [65]. Ингибирование CTLA4 усиливает клональные реакции Т-лимфоцитов на ассоциированные с опухолью неоантигены, причем высокая концентрация последних служит прогностическим признаком более благоприятного ответа на терапию [66, 67]. Помимо усиления ответов эффекторных Т-клеток, анти-CTLA4-терапия снижает количество локальных Treg в составе опухоли за счет антителозависимых клеточно-опосредованных цитотоксических реакций, что было продемонстрировано на мышиных моделях, а также изменяет баланс микроокружения опухоли в сторону ослабления иммуносупрессорных реакций [68, 69]. Это явление требует дальнейшего изучения, так как существующие данные пока малоубедительны [70, 71]. Относительная роль эффекторных и регуляторных Т-лимфоцитов в обеспечении терапевтических эффектов была подвергнута сомнению, хотя специфическая блокада CTLA4 в обеих клеточных популяциях может привести к синергетическому усилению регрессии опухоли [69]. В целом, существующие данные позволяют предполагать, что наиболее важным фактором в прогнозировании результатов терапии является соотношение эффекторных и регуляторных Т-лимфоцитов, ильфильтрующих опухоль [45, 49].

Биологическая функция PD1 и PDL1

PD1 впервые был описан в 1992 году как предполагаемый медиатор апоптоза, хотя последние данные свидетельствуют о его роли в подавлении гиперактивации иммунитета, как это делает, например, CTLA4 [72]. Будучи трансмембранным гликопротеином I типа в суперсемействе иммуноглобулинов, PD1 обладает аминокислотной последовательностью, идентичной таковой у CTLA4 и CD28 на 20 % и 15 % соответственно [73]. Человеческий PD1 экспрессируется на Т-лимфоцитах после стимуляции TCR и связывает гомологи B7 PDL1 (также известный как B7 H1) и PDL2 (также известный как B7-DC), которые постоянно присутствуют на поверхности АПК и в негематопоэтических тканях могут быть индуцированы провоспалительными цитокинами [74–76]. В этом обзоре мы называем PD1 и его лиганды «осью PD1». Преобладающая роль оси PD1 в негативной регуляции активации Т-лимфоцитов стала ясна уже в 1999 году, когда было обнаружено, что потеря Pdcd1 — ортолога PD1 у мышей — вызывает аутоиммунные реакции in vivo. У мышей линии C57BL/6 с отсутствием функционального белка PD1 развивалась спленомегалия [77]. В процессе старения у этих животных отмечались признаки умеренного Т-клеточного волчанкоподобного гломерулонефрита и артрита, который усугублялся параллельными мутациями lpr в гене Fas [78]. Характеристика других линий мышей показала, что у Pdcd1-/--мышей линии BALB/c наблюдались признаки миокардита, приводящие к дилатационной кардиомиопатии [79]. Стоит отметить, что у предрасположенных к диабету мышей без ожирения, (Pdcd1-/-) происходило быстрое развитие сахарного диабета 1-го типа, в отличие от мышей с нормальным Pdcd1 [80]. Гетерогенные и поздние аутоиммунные фенотипы у мышей Pdcd1-/- отличались от животных с Ctla4-/-, демонстрируя, что ось PD1 регулирует функции Т-лимфоцитов иначе, чем CTLA4. В пространственном отношении CTLA4 проявляет свой регуляторный эффект преимущественно в лимфоидных органах, в то время как PD1 имеет тенденцию к локальному снижению активности активации Т-лимфоцитов в периферических тканях [8]. Что касается времени, PD1 вовлекается позже в ходе активации Т-клеток и определения их судьбы. В целом, ось PD1 играет уникальную роль в поддержании аутотолерантности Т-клеток.

PD1 сдерживает иммунные ответы главным образом посредством ингибирующей внутриклеточной передачи сигналов в эффекторных и регуляторных Т-лимфоцитах [81]. Переключающий и ингибирующий мотивы иммунорецептора на основе тирозина в молекуле PD1 фосфорилируются и рекрутируют фосфатазы SHP1 и SHP2, которые дефосфорилируют и тем самым инактивируют нижестоящие эффекторы (например, ζ-субъединицу CD3 и ZAP70), имеющие важное значение в ранней активации Т-лимфоцитов и CD28-сигналинге [76]. Как CTLA4, так и PD1 ингибируют сигнальный путь протеинкиназы B (PKB; также известная как AKT), что приводит к снижению поглощения и утилизации глюкозы, причем первая действует через PP2A, а вторая -— за счет уменьшения активности фосфоинозитид-3-киназы (PI3K) [83]. В отличие от CTLA4, ось PD1 необходима для контроля продолжительной активации и пролиферации уже дифференцированных эффекторов; PD1, взаимодействуя со своими лигандами, может вызывать дисфункцию Т-клеток, называемую их истощением [84–86]. Однако поиск фактора, определяющий, будет PD1 опосредовать истощение или апоптоз, все еще остается открытой областью исследований. Одна модель предполагает, что взаимодействие между сигнальным путем PI3K и митохондриальным белком BCL-XL (B cell lymphoma-extra large) является критической контрольной точкой, в которой PD1-опосредованное ингибирование P13K снижает уровень BCL-XL и способствует апоптозу [25, 83]. Помимо регуляции конвенциональных Т-лимфоцитов, PDL1, находящийся на поверхности АПК может контролировать дифференцировку Treg и их супрессорную активность [87]. К сожалению, опухолевые клетки тоже могут использовать данный механизм путем усиления экспрессии лигандов PD1 для запуска процесса истощения Т-клеток и создания такого микроокружения опухоли, которое будет способствовать ее росту и инвазии [88].

Ингибирование PD1/PDL1 при онкозаболеваниях

Как только стала известна роль оси PD1 в отрицательной регуляции Т-лимфоцитов, в доклинических исследованиях стали изучать возможность использования ингибиторов этого пути для лечения онкологических заболеваний и обнаружения диагностических биомаркеров. Во-первых, было выявлено, что гиперэкспрессия PDL1 или PDL2 в популяциях опухолевых клеток подавляет цитотоксический противоопухолевый ответ CD8+ T-лимфоцитов, тогда как у мышей без функционирующего PD1 опухоли отторгались [89, 90]. Во-вторых, блокада PD1 подавляла рост трансплантированных клеток миеломы в сингенных моделях [90]. И напротив, трансплантированные клетки, гиперэкспрессирующие PDL1 или PDL2, у сингенных мышей увеличивали опухолевую нагрузку, способность раковых клеток к образованию колоний и инвазивность опухоли [90]. Нейтрализация оси PD1 с использованием мкАт [89, 91] или секретированных внеклеточных доменов PD1 [92] предотвратила эти эффекты и усилила цитотоксичность Т-лимфоцитов в отношении клеток опухоли [90] (рис. 4). Сохранение цитотоксических свойств CD8+ T-лимфоцитов с помощью блокады PD1 зависит от экспрессии CD28, так как PD1-опосредованная иммуномодуляция может ослабевать в присутствии CTLA4Ig, блокады B7 или у условно-нокаутных по CD28 мышей [92]. Кроме того, было показано, что повторно активированные Т-лимфоциты в периферической крови пациентов с раком легкого после блокады PD1 продолжали экспрессировать CD28 [93]. Ингибирование PD1 не только усиливает противоопухолевый иммунитет, но также ограничивает гематогенное метастазирование меланомы B16 и карциномы ободочной кишки CT26 на мышиных моделях [94]. Таким образом, блокада PD1/PDL1 может как усиливать цитолиз опухоли, так и подавлять ее метастазирование. Помимо роли PD1 и его лигандов в лечении онкологических заболеваний, многочисленные исследования также показали отрицательную корреляцию между опухолевой экспрессией белков, вовлеченных в ось PD1 у человека, и прогнозом, что указывает на потенциальную возможность использования этих белков в качестве биомаркеров [95–97].
 

Рисунок 4 | Механизмы ингибирования оси PD1
Активированные Т-лимфоциты экспрессируют белок PD1 (programmed cell death 1), который взаимодействует со своим специфическим лигандом (PDL1 или PDL2), препятствуя дальнейшей активации. Блокада оси PD1 посредством введения антител против PD1 (или против PDL1/PDL2) подавляет это ингибирующее воздействие и стимулирует противоопухолевую активность Т-лимфоцитов, способствуя повышенной активации и пролиферации Т-клеток, усиливая их эффекторные функции и поддерживая формирование Т-клеток памяти. Следовательно, большое количество Т-лимфоцитов связывается своими Т-клеточными рецепторами (TCR) с опухолевыми антигенами, представленными на опухолевых клетках молекулами MHC. В конечном итоге это приводит к высвобождению цитолитических медиаторов, таких как перфорин и гранзим, что приводит к интенсивному уничтожению опухолевых клеток.

После успешного доклинического этапа были разработаны мкАт, созданные специально для противодействия отрицательной иммунорегуляции, осуществляемой осью PD1, эффективность которых позже была продемонстрирована в клинических испытаниях [98]. Разработка была начата компанией Medarex (в конечном итоге приобретена Bristol-Myers Squibb) в 2001 году [99]. В 2010 году испытание I фазы показало, что блокада PD1 хорошо переносится организмом и действительно может стимулировать противоопухолевые реакции [100]. В 2014 году гуманизированные и полностью человеческие моноклональные антитела к PD1 — пембролизумаб и ниволумаб (оба — IgG4) стали первыми одобренными FDA препаратами для лечения рефрактерной и неоперабельной меланомы, воздействующими на PD1 [101–104]. При непосредственном сравнении пембролизумаб показал лучшую 6-месячную выживаемость без прогрессии заболевания, чем ипилимумаб [105, 106]. В клинических испытаниях ниволумаба общая выживаемость составляла 72,9 % в течение 1 года по сравнению с 42,1 % выживанием в группе пациентов, получавших дакарбазин [104]. В 2015 году пембролизумаб был одобрен для лечения PDL1-экспрессирующей немелкоклеточной карциномы легкого, поскольку показал увеличение выживаемости без прогрессирования заболевания на 4,3 месяца по сравнению с химиотерапевтическими средствами на основе платины и был более эффективным, чем химиотерапевтический препарат паклитаксел [107, 108]. Повышенная экспрессия PDL1 в опухолях-мишенях была связана с улучшенными ответами на блокаду оси PD1 [109]. Дополнительные клинические испытания расширили диапазон использования пембролизумаба для лечения плоскоклеточного рака головы и шеи [110], лимфомы Ходжкина [111], уротелиального рака [112], рака желудка или пищеводного сфинктера [113] и карцином с высоким уровнем микросателлитной нестабильности [114]. После одобрения в отношении терапии карцином с микросателлитной нестабильностью пембролизумаб стал первым зарегистрированным препаратом, действующим на основе молекулярного биомаркера, а не локализации опухоли. Так или иначе, иммуносупрессорная микросреда различных тканей затрудняет прогнозирование того, у каких пациентов проявится положительный эффект [115, 116]. Подобно прембролизумабу, применение ниволумаба было расширено на терапию почечно-клеточного рака [117], плоскоклеточного рака головы и шеи [118], уротелиального рака [119], гепатоцеллюлярного рака [120], лимфомы Ходжкина [121] и колоректального рака с высокой степенью микросателлитной нестабильности [122]. Как было показано при терапии с использованием антител к CTLA4, после блокады PD1 анализ долгосрочной выживаемости демонстрирует долговременный иммуно-опосредованный положительный эффект [123]. Однако причина, по которой блокада PD1 нашла более широкое клиническое применение, чем использование антител к CTLA4, все еще не ясна. Предполагают, что разница между этими подходами может быть в том, что ось PD1 часто задействуется опухолями посредством экспрессии лиганда, тогда как CTLA4 представляет собой более широкую иммунорегуляторную цепь.

PDL1 также является мишенью для специфических антител, доказавших свою эффективность в лечении многих форм онкологических заболеваний. В 2016 году первое гуманизированное мкАт, направленное на PDL1, атезолизумаб (антитело IgG4), было зарегистрировано для лечения уротелиальной карциномы. Общая частота ответа в 15 % считалась статистически значимой на основании данных контроля, хотя ответы зависели от статуса экспрессии PDL1 в опухоли [125]. К сожалению, дополнительные исследования не смогли продемонстрировать, что атезолизумаб обладает клинической эффективностью, превышающей стандартную схему терапии уротелиальной карциномы, хотя и оказался менее токсичен, чем традиционная химиотерапия [126]. С тех пор терапевтические показания расширились и на сегодняшний день включают лечение немелкоклеточной карциномы легкого [127], трижды негативного рака молочной железы [128] и мелкоклеточного рака легкого [129]. Дополнительные человеческие мкАт против PDL1, авелумаб и дурвалумаб, появились на рынке в 2017 году [98]. Авелумаб используется для лечения карциномы Меркеля [130], уротелиального рака [131] и прогрессирующей почечно-клеточной карциномы [132]. Дувалумаб используется для лечения уротелиальной карциномы [133] и немелкоклеточного рака легкого [134]. Следовательно, как и в случае с PD1, блокада PDL1 была эффективной стратегией для лечения тяжело поддающихся терапии формах рака.

Побочные эффекты ингибирования контрольных точек

Блокада какой-либо центральной иммунной контрольной точки запускает мощные эффекторные механизмы, которые могут не соответствовать нормальному уровню толерантности к собственным тканям организма [135]. Мыши, нокаутные по Ctla4 и Pdcd1, дают возможность взглянуть на целый спектр аутоиммунных реакций, которые возникают у людей во время блокады иммунных чекпоинтов в терапевтических целях [19, 77–79]. Мутации, приводящие к утрате функции CTLA4 и взаимодействующего с ним с регуляторного белка LRBA также отражают связанные с иммунным ответом побочные эффекты, которые наблюдаются при терапии антителами к CTLA4 [13, 24]. На основании оценки мета-анализа данных клинических испытаний, побочные эффекты, связанные с теми или иными реакциями иммунной системы, возникают у 15–90 % пациентов [55]. Более серьезные негативные последствия, требующие медицинского вмешательства, наблюдаются у 30 % и 15 % пациентов, получавших ингибиторы CTLA4 и оси PD1 соответственно [136]. Общей характеристикой побочных эффектов терапии со стороны иммунной системы является снижение числа наивных Т-лимфоцитов и повышение уровня гиперактивных Т-клеток памяти, которые проникают в периферические органы, такие как желудочно-кишечный тракт и легкие, и вызывают воспалительный процесс. Ороговевающая и неороговевающая слизистые оболочки, по-видимому, являются наиболее восприимчивыми тканями, поскольку приблизительно у 68 % и 40 % пациентов, получавших терапию, наблюдаются зуд и мукозит, соответственно [137,138]. Терапия с применением антител к CTLA4 несет повышенный риск серьезных аутоиммунных осложнений по сравнению с терапией, направленной на ось PD1, что наблюдалось и у нокаутных мышей, и в клинических исследованиях [19, 77–80, 139]. Кроме того, данные испытаний с повышением дозы лишь подтверждают утверждение о том, что агенты, блокирующие CTLA4, становятся причиной ряда дозозависимых реакций, которые не наблюдались при терапии, направленной на ось PD1 [107, 139]. Токсичные эффекты по отношению к желудочно-кишечному тракту и головному мозгу чаще встречаются в случае ингибирования CTLA4, тогда как у пациентов, получающих терапию, блокирующую ось PD1, отмечался повышенный риск гипотиреоза, гепатотоксичности и пневмонита [137]. Однако, поскольку блокада контрольных точек используется все более широко и задействует все большее количество пациентов, усиливается гетерогенность ответов и во все большем спектре органов встречаются редкие побочные эффекты [137]. Например, у небольшого числа пациентов с различными типами опухолей при использовании ингибиторов PD1 происходит гиперпрогрессия заболевания [140, 142]. Последние исследования показывают, что ниволумаб, ингибитор PD1, может вызывать быстрое прогрессирование болезни у взрослых пациентов с Т-клеточной лейкемией/лимфомой, что свидетельствует о важной роли резидентных Treg в ее патогенезе [143]. Для того, чтобы более четко классифицировать реакции пациентов на блокаду контрольных точек, было разработано множество критериев для связанных с иммунной системой ответов на терапию. Кроме этого, данные критерии направлены отделение прогрессирования от псевдопрогрессии — феномена, при котором у пациентов, получавших ингибиторы CTLA4 или PD1, наблюдается период прогрессирования с последующим быстрым уменьшением опухоли [144, 145]. В целом, блокада контрольных точек приводит к аутоиммунной токсичности с характерным для данного вида терапии паттерном поражения органов, что показывают фенотипы животных, генетически дефицитных по молекулам чекпоинтов. Интересно, что доклинические исследования не показали серьезных побочных эффектов in vivo и, таким образом, не слишком хорошо предсказали токсичность для человека. По-видимому, это связано с узкими временными рамками таких экспериментов и имбредной природой использованных животных. Недавно выведенные линии гуманизированных мышей представляют собой ту самую модель, которая лучше всего демонстрирует побочные эффекты терапии контрольных точек [146, 147]. Тем не менее, токсичность, связанная с блокадой чекпоинта, переносится лучше, чем токсичность, ассоциированная с традиционными химиотерапевтическими средствами, что делает эти методы лечения более предпочтительными в контексте качества жизни пациента [98, 148].

Недавние исследования были направлены на проработку побочных эффектов и клинических реакций на блокаду контрольной точки путем модификации существующих антител и разработки новых путей введения препаратов. Было продемонстрировано, что механизмами, способствующими токсичности и снижению эффективности терапевтического агента, служат аномальное рециклирование CTLA4 и его последующая лизосомная деградация. Показано, что модифицированные рН-чувствительные антитела, которые не влияют на рециклирование CTLA4, опосредованное LRBA, предупреждают нежелательные побочные явления и улучшают клинические результаты на мышиных моделях, что в конечном итоге может расширить поле их клинического применения [149, 150]. Дополнительные исследования были сосредоточены на разработке биоматериалов для локализованного введения ингибиторов контрольных точек [151]. Например, по сравнению с системной терапией, использование трансдермальных пластырей с антителами против PD1 переносилось лучше и вызвало более мощный противоопухолевый эффект на мышиных моделях меланомы [151]. В настоящее время значительная часть исследований направлена ​​на обнаружение новых способов снижения токсичности, связанной с блокадой контрольных точек, и улучшении клинических эффектов в терапии все большего спектра онкологических заболеваний.

Клиническое ведение пациентов с токсичностью, ассоциированной с приемом лекарственных препаратов, одинаково для всех агентов данного типа, также побочные эффекты классифицируются в соответствии с «Общими терминологическими критериями нежелательных явлений» (СТСАЕ) Национального института рака, выпущенными в 2009 году [137, 152]. Слабые токсические явления (степень 1) обычно не требуют терапии. В случае побочных эффектов II или III степени ингибиторы контрольных точек следует отменить вплоть до устранения симптомов и отклонений в лабораторных показателях. Для контроля гиперактивности иммунной системы также используются глюкокортикоиды. В случае отсутствия эффекта от глюкокортикоидов могут быть использованы инфликсимаб и другие иммунодепрессанты. Жизнеугрожающие побочные эффекты (IV степень) требуют немедленного полного прекращения терапии и, при необходимости, проведения мероприятий по оказанию скорой неотложной медицинской помощи. Рекомендуется активный мониторинг симптомов и лабораторных параметров, чтобы предотвратить летальный исход в результате терапии блокады контрольных точек (V степень).

В настоящее время исследования направлены на выявление прогностических биомаркеров органоспецифической токсичности в результате блокады контрольных точек. Например, у пациентов, получавших ипилимумаб, активация нейтрофилов, оцененная по повышенной экспрессии желчного гликопротеина CEACAM1 и гликопротеина CD177 на поверхности клеток, коррелирует с побочными эффектами со стороны желудочно-кишечного тракта [153]. Увеличение количества эозинофилов и высвобождение провоспалительного цитокина IL-17 связаны с токсичностью вне зависимости от пораженного органа [154, 155]. Фармакогеномное профилирование (использование генетической информации для прогнозирования реакции организма на тот или иной препарат) может способствовать лучшему пониманию того, какие гены и пути могут опосредовать лекарственную токсичность [137]. В конечном счете, есть надежда, что генетическое, биохимическое или метаболическое профилирование можно использовать для предварительного скрининга или быстрого обнаружения лиц, которые могут испытывать наиболее тяжелые побочные реакции на терапию.

Адоптивная Т-клеточная терапия

Адоптивная Т-клеточная (ATТ) терапия, при которой аутологичные или аллогенные Т-клетки вводятся онкобольным пациентам, в последние годы показывает весьма обещающие результаты. Целесообразность этого подхода была впервые продемонстрирована Саутамом с соавт. в 1966 году, когда половина пациентов с запущенным онкозаболеванием показала регрессию опухоли после совместной трансплантации с лейкоцитами и аутологичными опухолевыми клетками, полученными от этих пациентов [156]. Аллогенные трансплантации гемопоэтических стволовых клеток при лейкозе представляли собой первый эффективный подход к адоптивному переносу, и улучшение состояние пациента опосредуется реакцией «трансплантированные Т-клетки против опухоли» [157].

АТТ с использованием лимфоцитов, инфильтрирующими опухоль

ATТ — терапия лимфоцитами, инфильтрирующими опухоль (ЛИО, англ. TILs) — для лечения метастатической меланомы была впервые применена в Национальном институте рака в конце 1980-х годов [158]. Лимфоциты, выделенные из опухоли во время биопсии, были значительно модернизированы с помощью IL-2 и затем повторно внутривенно введены тому же пациенту с большим болюсом IL-2. Частота объективного ответа составила 34 %; тем не менее, медиана продолжительности ответа составляла всего 4 месяца, и лишь у нескольких пациентов был полный ответ [159]. Более поздние исследования, включающие лимфодеплецию перед АТТ у 93 пациентов с метастатической меланомой, показывали полную регрессию опухоли у 20 (22 %) пациентов, 19 из которых все еще пребывали в состоянии полной ремиссии через 3 года после лечения [160]. Скрининг и обогащение специфичных к неоантигенам ЛИО, которые стали возможными благодаря высоким технологиям, недавно продемонстрировали многообещающие результаты у пациентки с метастатическим раком молочной железы [161]. Кроме того, нокдаун гена, кодирующего белок CISH (cytokine-inducible SH2 containing protein) — отрицательный регулятор сигнального пути TCR, — показал усиление противоопухолевого ответа на ATТ на мышиных моделях [162]. Однако для того, чтобы основанная на ЛИО ATТ приводила к продолжительному результату (рис. 5), в тканях опухоли должны постоянно присутствовать эффекторные Т-лимфоциты с противоопухолевой активностью, чего нельзя наблюдать во многих типах онкозаболеваний [163]. Другие инновационные подходы к регулированию активности и пролиферации Т-лимфоцитов могут способствовать разработке широкого спектра методов лечения.
 

Рисунок 5 | Адоптивная Т-клеточная терапия
а| Лимфоциты, инфильтрирующие опухоль (ЛИО), выделяют из биоптата новообразования у пациента и размножают ex vivo под действием IL-2. Затем ЛИО вводят пациенту после лимфодеплеции, проведенной с целью подготовки ниши для перенесенных клеток, чтобы ЛИО могли размножаться, действовать как эффекторные лимфоциты и участвовать в формировании иммунной памяти. Поскольку Т-клетки получают из опухолевой ткани, предполагается, что значительная их часть может распознавать ассоциированные с опухолью антигены (АОА) или неоантигены.
b|
физиологический комплекс Т-клеточного рецептора (TCR) приобретает свою специфичность за счет полиморфных α- и β-гликопротеиновых цепей, которые содержат антигенсвязывающую часть и консервативный домен, который связывается с группой неполиморфных белков CD3 γ, δ, ε и ζ. Модификация TCR α- и β-гликопротеинового антигенсвязывающего домена (пурпурный) с помощью биоинженерных методов при сохранении консервативных доменов (Cα и Cβ) позволяет создавать и размножать Т-лимфоциты со специфичностью к опухолевым неоантигенам.
c|
Первоначально химерные антигенные рецепторы (CAR) состояли из внеклеточного одноцепочечного фрагмента вариабельной области, соединенного с ζ-сигнальным доменом CD3. Низкий уровень экспансии и ограниченная функциональность CAR первого поколения привели к необходимости создания CAR второго и третьего поколения, содержащих внутриклеточные модули костимулирующих молекул (CD28 и/или 4-1BB), которые обеспечивают дополнительные сигналы, необходимые для полной активации Т-лимфоцита. Последующие поколения CAR Т-клеток подверглись новым модификациям для повышения противоопухолевой активности. Например, «усиленные» CAR Т-клетки четвертого поколения были сконструированы для обеспечения повышенной секреции провоспалительных цитокинов, таких как IL-12, и преодоления иммуносупрессии в микроокружении опухоли. Химерный цитокиновый рецептор 4αβ, содержащий эктодомен IL-4Rα, соединенный с цепью IL-2/IL-15Rβ, передает сигналы в ответ на действие IL-4, который в большом количестве содержится во многих типах опухолей.

Модификация лимфоцитов для АТТ

Решение задач, связанных с выращиванием опухолеспецифических Т-лимфоцитов in vitro, привело к созданию TCR-инженерных лимфоцитов (рис. 5). Однако такие клетки ограничены предпочтительной реакцией только на опухолевые антигены, представленные MHC (также известным как человеческий лейкоцитарный антиген (HLA)), но не на поверхностные антигены опухолевых клеток [163]. Рецепторы синтетических химерных антигенов (CARs) могут обходить это ограничение и направлять специфическую цитотоксичность на молекулу-мишень на мембране злокачественной клетки. Выделенные у пациента (или аллогенного донора) Т-лимфоциты генетически модифицируются для экспрессии CAR, а затем вводятся пациенту. Это решает проблему, заключающуюся в том, что опухолевые клетки часто подавляют экспрессию молекул МНС, что делает их неспособными представлять антиген конвенциональным Т-лимфоцитам [164]. CAR содержат антигенсвязывающий домен — чаще всего из вариабельных областей антител, связанных с сигнальными доменами TCR и различными костимулирующими молекулами (рис. 5). Учитывая модульность доменов сигнальных белков на клеточной поверхности, методами белковой инженерии можно осуществить сочетание и комбинирование внеклеточных нацеливающих доменов и внутренних доменов, ответственных за передачу сигналов. Это предоставляет множество возможностей адаптировать CAR к конкретным опухолям. Первое поколение CAR-модифицированных Т-лимфоцитов действовало только через ζ-цепь CD3 для имитации передачи сигналов TCR [165], но эта конструкция оказалась неэффективной в клинических испытаниях из-за ограниченной пролиферации Т-лимфоцитов и продукции ими цитокинов [166, 167]. Последующие поколения CAR-модифицированных Т-лимфоцитов были сконструированы так, чтобы включать домены из CD28, лиганда CD40 и других положительных регуляторов активации Т-клеток для потенцирования активации и цитотоксичности in vivo [168–171]. Сконструированный одноцепочечный блокатор PD1 также продемонстрировал аналогичную эффективность для CAR-Т-клеток второго поколения, содержащих только домен CD28 [172]. Хотя CAR-модифицированные Т-лимфоциты обычно конструируются с использованием ретровирусной трансдукции, в одной из недавних работ была применена технология CRISPR-Cas9. CRISPR-Cas9 может служить для непосредственного редактирования последовательности в клетках зародышевой линии, что способно привести к образованию более однородной популяции Т-лимфоцитов и, в конечном итоге, к более высокой эффективности проводимой терапии [173].

Сложностью в разработке CAR-T-терапии является потребность в отдельном, отграниченном пределами ткани, антигене-мишени на поверхности опухолевой клетки. Например, для CAR-T-лимфоцитов, специально сконструированных для молекулы клеточной поверхности CD19, которая экспрессируется всеми B-клетками, продемонстрирован успех в лечении злокачественных опухолей, происходящих из B-клеток. Первое клиническое применение CD19-специфичных Т-лимфоцитов второго поколения показало длительный терапевтический эффект при хроническом лимфоцитарном лейкозе [174]. В дополнительных клинических испытаниях CD19-специфических T-лимфоцитов второго поколения при В-клеточном остром лимфобластном лейкозе (B-ОЛЛ) продемонстрирована ремиссия у всех пациентов с B-ОЛЛ, которые были включены в исследование [175]. Отчет о последующем наблюдении за пациентами с B-ОЛЛ, участвовавшими в этом клиническом испытании, показал полную ремиссию заболевания у 44 из 53 (83 %) пациентов со средним периодом наблюдения 29 месяцев [176]. Подобные успехи были обнаружены у пациентов с диффузной B-клеточной крупноклеточной лимфомой (ДВКЛ) [177], что стало поводом для одобрения FDA данной терапии таких B-клеточных злокачественных новообразований в 2017 году.

Клинический успех CAR-Т-терапии в лечении B-ОЛЛ и ДВКЛ в какой-то степени обусловлен выбором антигена CD19 в качестве терапевтической мишени. CD19 стал идеальным кандидатом благодаря высокой экспрессии при некоторых злокачественных новообразованиях, происходящих из B-клеток, и специфичности для В-клеточной родословной в целом. Перекрестная направленность нормальных CD19+ B-лимфоцитов никак не препятствует терапии и не вызывает каких-либо серьезных побочных эффектов. Однако потеря «идеальной мишени» — антигена CD19 — является частой причиной терапевтических неудач. CD22 — еще один антиген, обычно экспрессируемый злокачественными клетками при B-ОЛЛ, который вызвал определенный интерес в роли мишени для CAR-T-терапии в I фазе клинических испытаний [178]. Другие мишени, особенно опухолевые неоантигены, в настоящее время изучаются в контексте как гематологических злокачественных новообразований, клетки которых не экспрессируют CD19, так и солидных опухолей [179, 180]. CAR-Т-терапия, воздействующая на BCMA (B cell maturation antigen), готова к утверждению FDA для лечения множественной миеломы в 2020 году на основе многообещающих доклинических и клинических данных [181, 182]. Однако из-за зарегистрированных случаев рецидивов у пациентов продолжаются исследования дополнительных антигенов-мишеней. В ходе доклинического исследования недавно был выявлен еще один антиген, GPRC5D, CAR-Т-терапия которого сопоставима по эффективности и степени токсичности с CAR-T-терапией, направленной на BCMA [183]. До сих пор CART-терапию можно было назвать не более чем «умеренно успешной» в лечении солидных опухолей [184–186], и инновационные подходы к ее улучшению разрабатываются в настоящее время [179]. Воздействие на недавно идентифицированную мишень B7 H3 (также известная как CD276), характерную для всех карцином, оказалась успешным, как было показано на моделях солидных опухолей у детей [187]. В дополнение к непосредственному действию в качестве цитотоксических агентов, CAR-Т-лимфоциты могут также влиять на микроокружение опухоли и восстанавливать истощенные Т-лимфоциты [188, 189]. Например, новое поколение «усиленных» CAR T-лимфоцитов, разработанных для повышения выработки IL-12, может преодолевать иммуносупрессивный эффект Treg и миелоидных клеток в опухолевой среде, стимулировать цитолитическую активность CD8+ T-лимфоцитов [190], усиливать рекрутирование миелоидных клеток и презентацию антигенов [191, 192]. Доклинические модели с использованием экспрессирующих IL-12 CAR-T-лимфоцитов, которые воздействуют на консервативный внеклеточный домен муцина 16 (MUC16ecto), показывают многообещающие результаты на моделях рака яичника — опухоли с плохим прогнозом на поздних стадиях [193, 194]. В настоящее время проводится I фаза клинических испытаний для пациентов с раком яичника, маточных труб или первичным раком брюшины [195].

Эффективность CAR-Т-терапии также может быть повышена за счет коэкспрессии химерного рецептора цитокинов (4αβ). Рецептор стимулирует пролиферацию в ответ на присутствие IL-4, который обычно в изобилии находится в микроокружении опухоли. Предварительные исследования показали, что такой подход работает для CAR-Т-терапии, направленной против различных ассоциированных с опухолью антигенов (АОА) [196]; на данный момент проводятся клинические испытания для лечения карциномы головы и шеи [197]. Кроме того, было показано, что гиперэкспрессия транскрипционного фактора JUN может вызывать устойчивость к CAR-Т-терапии в результате истощения Т-лимфоцитов [198]. В целом, CAR Т-лимфоциты хорошо зарекомендовали себя в лечении В-клеточных злокачественных новообразований, и было бы интересно продолжить изучение этого метода для терапии трудноизлечимых типов опухолей.

Ограничения применения АТТ и ее побочные эффекты

В результате CAR-Т-терапии может возникнуть ряд побочных эффектов, воздействующих на различные системы органов с разной степенью тяжести [199]. У пациентов чаще всего наблюдается синдром высвобождения цитокинов (СВЦ) и нейротоксичность [200]. СВЦ возникает в результате мощного стимула к активации и пролиферации Т-клеток in vivo и обычно появляется достаточно быстро после переноса модифицированных клеток. Симптомы часто довольно мягкие и похожи на симптомы гриппа, но также бывают и серьезными и опасными для жизни. Они могут включать в себя гипотензию, высокую температуру, синдром капиллярной утечки, коагулопатию и полиорганную недостаточность. Также могут иметь место серьезные неврологические нарушения, такие как синдром ассоциированной с CAR-Т-клетками энцефалопатии, который обычно характеризуется спутанностью сознания и делирием, но иногда также сопровождается судорогами и отеком головного мозга [199]. Препаратами первого звена для терапии легких форм СВЦ и CAR-T-энцефалопатии являются глюкокортикоиды. Тоцилизумаб, гуманизированное антитело к IL-6, показал высокую эффективность как препарат второго звена для лечения СВЦ, вызванного CAR-Т-терапией [201]. Другие неблагоприятные эффекты CD19-специфической CAR-Т-терапии включают лимфопению и гипогаммаглобулинемию [202], которые эффективно контролируется внутривенной иммуноглобулиновой терапией, аналогичной лечению, которое получают пациенты с первичными В-клеточными иммунодефицитами [203]. Механизмы, лежащие в основе этих побочных эффектов, пока не ясны, и лишь дальнейшие исследования могут найти способы избежать токсичности CAR-Т-терапии или минимизировать ее. На недавно разработанной новой мышиной модели с СВЦ было продемонстрировано, что данный синдром опосредуется не столько высвобождаемым из модифиицироанных Т-лимфоцитов IL-6, сколько макрофагами реципиента, которые секретируют IL-6, IL-1 и оксид азота. Таким образом, блокада IL-1 представляет собой потенциально новое оружие в арсенале борьбы против СВЦ [204]. Кроме того, клиническое исследование CAR-Т-лимфоцитов, специфичных к CD19 с низкой аффинностью, продемонстрировало снижение токсичности терапии и повышение ее эффективности [205]. Дополнительные усилия, направленные на ослабление токсичности, включают разработку Т-лимфоцитов с множественной рецепторной специфичностью [206] и уменьшение периода падения уровня токсичности вдвое путем использования методов на основе мРНК, которые допускают транзиторную экспрессию рецептора [207] или включающих «кассеты самоубийства», активируемые экзогенными агентами, для прицельного удаления инфузированных клеток [208].

АТТ требует разработки инивидуальной схемы лечения для конкретного пациента, в результате чего ее стоимость может стать неподъемно высокой, ограничивая доступ пациента к лечению и осложняя производство препаратов. В США CAR-Т-терапия препаратами «Тисагенлеклейсел» (Kymriah®) (Tisagenlecleucel) и «Аксикабтаген cилолейcел» (Axicabtagene ciloleucel) обходится в 475 000 долларов США и 373 000 долларов США на одного пациента соответственно [209]. Однако эти цифры не учитывают дополнительные траты, направленные на лечение тяжелых побочных эффектов, связанных с CAR-Т-терапией, и которые, по оценкам экспертов, увеличивают сумму на 30 000 долларов США и более [209]. При этом блокада контрольных точек обходится приблизительно в 12 500 долларов США в месяц [210]. Доступ пациентов к препаратам CAR-T-терапии также представляет собой серьезную проблему, поскольку существует всего несколько лабораторий, сертифицированных для создания CAR T-лимфоцитов, и лишь немногие специализированные центры способны проводить такую ​​терапию [211]. Наконец, вариабельность производства модифицированных Т-лимфоцитов в целом и отсутствие стандартизации данной практики могут приводить к неоднозначным результатам [211].

Противораковые вакцины

Противораковые вакцины побуждают иммунную систему защищать организм от возникновения злокачественного заболевания; их делят на две категории: профилактические и терапевтические. Профилактические вакцины против гепатита В и вируса папилломы человека сыграли важную роль в снижении заболеваемости гепатоцеллюлярной карциномой и раком шейки матки соответственно [212]. Это классические вакцины, применяемые для предотвращения инфицирования онкогенными вирусами. В отличие от них, терапевтические вакцины нацелены на задействование иммунной системы для устранения болезнетворных клеток, которые уже успели претерпеть злокачественную трансформацию [212]. Один из ранних примеров — использование вакцины БЦЖ (Bacillus Calmette—Guérin), включающей аттенуированный Mycobacterium bovis, которая обычно применяется в качестве противотуберкулезной вакцины, но также была модифицирована как примитивная терапевтическая вакцина против рака мочевого пузыря [213].

С исторической точки зрения открытие АОА [214], экспрессирующихся в опухолевых клетках и в меньшей степени в нормальных тканях, дало возможность для развития дальнейших подходов к лечению онкологических заболеваний с помощью терапевтических вакцин. Однако, поскольку АОА часто распознаются иммунной системой как «собственные», вирусные антигены и неоантигены, которые являются уникальными для конкретного злокачественного образования, могут быть более подходящими в качестве терапевтических мишеней для вакцин.

Ранние подходы к вакцинации в 1970-х годах основывались на аутологичных противоопухолевых вакцинах и представляли собой введение опухолевых клеток, полученных от пациентов, вместе с адъювантом или вирусом для активации поликлонального иммунного ответа на АОА [215]. Например, при разработке одной противораковой вакцины, которая показала значительный успех на доклинических моделях метастатической лимфомы и меланомы, были использованы аутологичные опухолевые клетки, инфицированные вирусом болезни Ньюкасла [216, 217]. Модифицированные вакцины на основе вируса болезни Ньюкасла были предназначены для экспрессии гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) в попытках повысить эффективность терапии [218]. Синергизм подходов, заключающихся в использовании вакцин и агентов, блокирующих контрольные точки, также был продемонстрирован в некоторых доклинических исследованиях меланомы [46, 219], Многочисленные аутологичные противоопухолевые вакцины изучаются в испытаниях II и III фаз, но пока не получили одобрения FDA. Этот подход обладает множеством ограничений — в частности, сложностями в получении опухолевых клеток от пациентов с определенными типами рака [212]. Последние методики включают разработку персонализированных рекомбинантных противораковых вакцин, основанных на секвенировании нового поколения геномной ДНК из опухолей пациента.

Разработка персонализированных рекомбинантных противораковых вакцин

Вакцины, которые вызывают ответные реакции на опухолевые неоантигены, должны приводить к более устойчивым иммунным реакциям и вызывать меньше связанных с аутоиммунными заболеваниями побочных эффектов, чем вакцины на основе собственных АОА, поскольку Т-клетки, которые активируются такой вакциной, не будут подвергаться отрицательному отбору во время дифференцировки. Эти факторы, а также способность идентифицировать неоантигены с помощью секвенирования нового поколения геномной ДНК из опухолей, сместили акцент на исследование возможности создания персонализированных рекомбинантных вакцин, направленных на неоантигены. Однако, хотя было показано, что более высокая мутационная нагрузка в опухоли коррелирует с большей иммуногенностью и выживаемостью после терапии блокадой контрольных точек [66, 220], только небольшой процент неоантигенов самопроизвольно вызывает иммунные ответы у онкобольных пациентов [221]. Сахин и его коллеги показали, что неоантигены, выявленные с помощью секвенирования нового поколения, могут запускать противоопухолевые реакции in vivo у мышей, которых вакцинировали 50 различными неоантигенами [16,222,223]. Интересно, что большинство неоантигенов индуцировали цитокиновые ответы от CD4+, а не от CD8+ Т-лимфоцитов; это позволяет предположить, что данные неоантигены отвечают за связывание с МНС класса II [222,223]. Другие доклинические исследования продемонстрировали эффективный ответ CD4+ и CD8+ T-лимфоцитов на неоантигенные вакцины при различных типах онкозаболеваний [223–227]. Так или иначе, недавнее доклиническое исследование также осветило роль неперекрывающихся неоантигенных ответов, опосредованных CD4+ и CD8+ Т-клетками [228].

В разработке и производстве персонализированных вакцин для клинического применения используются компьютерные алгоритмы, позволяющие определить, какие пептиды, происходящие из опухоли, потенциально могут образовывать подходящий АОА или опухолевый неоантиген с аллелями МНС пациента (рис. 6). Существует несколько стратегий разработки вакцин на основе неоантигенов, в том числе с использованием синтетических пептидов, мРНК, вирусных и ДНК-плазмид или дендритных клеток с антигеном, и на сегодняшний день сложно сказать, как конкретная стратегия влияет на иммуногенность [229, 230]. В одной из работ, где тестировалась мультипептидная вакцина, включающая до 20 персональных неоантигенов, у 4 из 6 пациентов с меланомой, которые вошли в исследование с опухолью III стадии, наблюдался полный ответ на терапию без рецидива через 25 месяцев после вакцинации, а у других 2 пациентов с прогрессирующими опухолями впоследствии была проведена терапия антителами к PD1, которая привела к полной регрессии опухоли [231]. Кроме того, из 97 различных неоантигенов, которые были протестированы на иммуногенность в этом исследовании, 60 % вызывали ответы CD4+ T-лимфоцитов, а 15 % — ответы CD8+ T-лимфоцитов. В другом клиническом испытании тестировалась РНК-вакцина, которая кодировала 10 пептидов, представляющих собой персонализированные АОА; у 13 пациентов с прогрессирующей меланомой были получены сходные результаты [232].
 

Рисунок 6 | Разработка персонализированных противораковых вакцин
Как здоровые, так и опухолевые ткани онкобольного пациента подвергаются секвенированию ДНК и биоинформационному анализу с целью выявления вариантов генов, кодирующих пептиды, специфичные для конкретной опухоли (неоантигены). После этого запускается алгоритм скрининга неоантигенов, которые способны образовывать стабильные связи с молекулами MHC пациента (у человека известными как HLA), экспрессия которых подтверждается путем секвенирования мРНК опухолевых клеток. Затем из множества предсказанных алгоритмом неоантигенов получают вакцины, которые вводят пациенту вместе с адъювантной терапией. После лечения осуществляют регулярный мониторинг пациента на предмет неоантиген-специфических иммунных реакций и роста опухоли.

Подводные камни и побочные эффекты противораковых вакцин

Несмотря на то, что ранние эксперименты с вакцинами против рака были многообещающими, проблемы с их применением все еще сохраняются. Отдельная опухоль может содержать тысячи соматических мутаций, и предсказание того, какие неоантигены будут вызывать мощные противоопухолевые реакции, на данный момент трудно назвать совершенным. Однако современные методы, заключающиеся в проверке мутаций мРНК в опухолевых клетках и использовании программного обеспечения / баз данных для прогнозирования связи «пептид — МНС», оказались на удивление эффективными в клинических испытаниях [229]. Стоит отметить, что их применение было смещено в сторону специфических неоантигенов МНС класса I, поскольку прогнозирование для молекул МНС класса II все еще представляет собой отдельную проблему. Например, возросшее разнообразие молекул MHC класса II и структурная природа открытого связывающего «кармана» затрудняет распознавание предсказываемого мотива связывания [233]. Все эти различия между классами MHC подчеркивают особую необходимость в новых алгоритмах работы с MHC класса II. Другими сложными факторами, которые следует учитывать, являются время и стоимость, связанные с разработкой вакцин «на заказ». В настоящее время производство таких вакцин занимает приблизительно четыре месяца, и, хотя в это время «простоя» могут применяться другие доступные виды терапии, сокращение времени в контексте персонифицированного лечения онкозаболеваний имеет решающее значение. Для быстрорастущих или метастатических опухолей эти месяцы могут быть весьма критичными. Работа по улучшению разработки вакцин продолжается, и это может сократить время производства до нескольких недель [229].

В целом, всесторонняя идентификация соматических мутаций и оценка пептидов, полученных в результате данных мутаций для выявления иммунных реакций, возродили интерес к противораковым вакцинам. Хотя ранние клинические испытания можно назвать многообещающими, экстраполяция этих результатов может вводить в заблуждение, и в конечном итоге только продвинутые клинические исследования определят эффективность персонализированной вакцинотерапии. Тем не менее, противораковые вакцины уже стали прототипами прецизионных лекарств «для одного пациента и для одной болезни», что казалось фантастичным всего несколько десятилетий назад. Дальнейшие исследования и технологические разработки, несомненно, приведут к большей точности и эффективности лечения, а также обеспечат лучшее понимание механизмов противоопухолевых иммунных реакций.

Последние тенденции в иммунотерапии онкозаболеваний

Молекулярное разнообразие генетических мутаций, которые становятся причиной неопластической трансформации клеток в организме человека, порождает множество заболеваний, связанных с определенными типами тканей и механизмами канцерогенеза. Учитывая впечатляющие достижения в области иммунотерапии рака, разрабатываются и тестируются различные модификации уже существующих иммунотерапевтических подходов для решения проблемы сложности иммунопатогенеза и поиска точек уязвимости опухолей.

Комбинированная терапия

После клинического успеха монотерапии ингибиторами контрольных точек была разработана комбинированная терапия, объединяющая препараты с различными механизмами действия, которая увеличила эффективность лечения при различных видах рака. Например, комбинированное применение ипилимумаба и ниволумаба обеспечило значительное увеличение выживаемости у пациентов с метастатической меланомой и запущенной почечно-клеточной карциномой, что послужило поводом для одобрения этого подхода FDA [234, 235]. Синергизм анти-CTLA4 и анти-PD1-терапии не удивителен, поскольку CTLA4 и PD1 регулируют противоопухолевый иммунитет взаимодополняющим образом [8]. Взаимодействие путей CTLA4 и PD1, опосредованное димеризацией CD80 и PDL1, обеспечивают дополнительное понимание механизмов, лежащих в основе успеха двойной терапии [236, 237]. Однако, как и ожидалось, комбинированная терапия ингибиторами контрольных точек также увеличивает риск возникновения тяжелых побочных эффектов [235].

Сочетание лучевой терапии с ингибиторами чекпоинтов является еще одним вариантом лечения рецидивирующих опухолей. Иммуномодулирующее действие радиотерапии представляет собой обоюдоострый меч: радиотерапия увеличивает разнообразие противоопухолевых Т-клеточных ответов, экспонируя новые неоантигенамы и в то же время ослабляет иммунный ответ путем индукции экспрессии PDL1 на поверхности опухолевых клеток [238]. Поэтому на основании доклинических испытаний можно рассматривать совместное действие радиотерапии и блокаторов оси PD1 как интересную синергетическую комбинацию [239]. Целевой контингент использования такой комбинации могут представлять собой пациенты с метастатическими опухолями, поскольку ингибирующее действие лучевой терапии усиливается посредством блокады контрольных точек во многих типах новообразований [238, 240]. В целом, сочетание ингибирования чекпоинтов и радиотерапии открывает многообещающие пути синергичного терапевтического ответа, поскольку подобные комбинации препаратов демонстрируют уникальную и взаимодополняющую фармакодинамику.

Новые мишени для ингибиторов контрольных точек

Внимание ученых также направлено на недавно обнаруженные негативные регуляторы активации Т-лимфоцитов, включая продукт гена активации лимфоцитов 3 (LAG3), Т-клеточный иммуноглобулин 3 (TIM3), V-домен-иммуноглобулин-супрессор активации Т-лимфоцитов (VISTA), B7-H3 и иммунорецептор Т-клеток с иммуноглобулиновым и иммунорецепторным доменами, содержащими ингибиторный мотив на основе тирозина (TIGIT) в качестве адъювантных противораковых препаратов [241–243]. LAG3 представляет собой ингибирующий лиганд, который подавляет активацию Т-лимфоцитов путем блокировки контактных сайтов для CD4 на белках МНС II и экспрессируется на активированных Т-лимфоцитах и Treg. Он предотвращает чрезмерное увеличение компартмента Т-клеток, вызывая остановку клеточного цикла [244]. Как и PD1, LAG3 является маркером истощения Т-лимфоцитов, что предвещает худший прогноз при экспрессии на ЛИО [245]. Было разработано несколько стратегий блокады, включая слитый белок LAG3:Ig и мкАт к LAG3 [246]. В клинических испытаниях на пациентах с почечно-клеточным раком и аденокарциномой поджелудочной железы монотерапия этими препаратами не принесла особого успеха, хотя они увеличивали частоту опухолеспецифических Т-лимфоцитов [246]. Однако в сочетании с паклитакселом при лечении метастатического рака молочной железы у 50 % пациенток, получавших LAG3:Ig, выявлялся ответ на терапию [247]. Недавние исследования показали, что фибриноген-подобный белок 1 (FGL1) активирует LAG3 независимо от связывания с молекулами MHC II, и вмешательство в это взаимодействие важно для реализации мощных противоопухолевых эффектов [248].

TIM3 является еще одним негативным регулятором Т-клеточного иммунитета. В отличие от LAG3 он не ингибирует прохождение по клеточному циклу, а регулирует апоптоз в результате связывания с галектином 9 [249]. Его активация может представлять собой один из механизмов устойчивости к анти-PD1-терапии, что делает комбинированную терапию привлекательным вариантом для повышения эффективности терапии блокирующими антителами. Кроме того, экспрессия TIM3 коррелирует с плохим прогнозом при немелкоклеточном раке легкого и фолликулярной лимфоме, подтверждая роль в прогрессии опухолей [250]. Подобно TIM3, VISTA является еще одной молекулой, которая, как было показано ранее, ассоциирована с устойчивостью к известным ингибиторам контрольных точек и продемонстрировала синергизм с терапией антителами к PD1 на мышиных моделях [251, 252]. В7-Н3 представляет собой еще один отрицательный регулятор Т-клеточного иммунитета. Он обильно экспрессируется во многих типах опухолей, включая немелкоклеточный рак легких, рак предстательной железы, рак поджелудочной железы, рак яичников и колоректальный рак [241, 243]. Эноблитузумаб, гуманизированное мкАт к B7-H3, продемонстрировал эффективность в индукции противоопухолевых ответов в I фазе клинических испытаний у пациентов с различными типами опухолей [253]. Белки с двойным аффинным ретаргетингом (DART), которые связываются с B7-H3 и CD3, а также мкАт к B7-H3, конъюгированные с радиоактивным йодом, представляют собой дополнительные способы воздействия на развитие опухолей и на данный момент находятся на ранних стадиях клинических испытаний [254, 255].

И, наконец, TIGIT, который содержит два ингибирующих мотива на основе тирозина во внутриклеточном домене и подавляет гиперактивацию Т-лимфоцитов, исследуется в качестве еще одного чекпоинта, который можно блокировать в ходе терапии. Он более интенсивно экспрессируется в ОИЛ, чем в периферических клетках, что делает TIGIT привлекательной мишенью благодаря повышенной специфичности по сравнению с другими молекулами [243]. Доклинические данные свидетельствуют о том, что блокада TIGIT усиливает действие применявшихся ранее ингибиторов контрольных точек и восстанавливает истощенные Т-лимфоциты [250, 256]. В настоящее время блокада иммунных контрольных точек индивидуальными агентами, отличными от CTLA4 или оси PD1, пока не показала значительных клинических успехов, но она может повысить эффективность уже применяемых методов лечения.

Хотя ингибирование молекул чекпоинтов запускает мощные противоопухолевые иммунные ответы, активация Т-клеточных костимулирующих рецепторов, включая индуцируемый костимулятор (ICOS), член суперсемейства рецепторов фактора некроза опухоли 4 (TNFRSF4; также известный как CD134), рецептор фактора некроза опухоли суперсемейства 9 (TNFRSF9; также известный как 4-1BB), рецептор фактора некроза опухолей, индуцируемый глюкокортикоидами (GITR), и CD27, также могут усиливать эффект существующих иммунотерапевтических препаратов, как это уже было продемонстрировано на ранних стадиях доклинических и клинических испытаний [168, 170, 171, 241–243, 257]. ICOS является членом семейства CD28, которое опосредует контекстно-зависимые ответы цитокинов с акцентом на перекос T-хэлперов 2-го типа (TH2) [258]. Стимуляция ICOS вакцинами, модифицированными для экспрессии лиганда ICOS, показала синергизм при лечении блокаторами CTLA4 [259]. Повышение экспрессии ICOS после терапии одобренными в настоящее время анти-CTLA4 и анти-PD1-агентами может представлять собой маркер активных противоопухолевых реакций, поскольку ассоциируется с благоприятными исходами [260].

TNFRSF4 является еще одной костимулирующей молекулой, для которой доклинические данные указывают на роль в запуске противоопухолевых ответов при саркоме, меланоме и раке молочной железы [261, 262]. Результаты исследований позволяют предположить, что воздействие на TNFRSF4 усиливает эффект анти-PD1-терапии, поскольку агонизм TNFRSF4 может увеличивать экспрессию PDL1 [263]. В дополнение к синергизму с блокадой контрольной точки, повышение уровня экспрессии TNFRSF4 в CAR-T-лимфоцитах путем трансфекции представляет собой способ увеличения цитотоксичности опухоли [170]. Агонизм дополнительных членов семейства TNFR, таких как TNFRSF9, GITR и CD27, тестируется в качестве адъювантной терапии в испытаниях I/II фазы на различных типах опухолей и показывает многообещающие результаты [243]. Таким образом, агонизм сигналов костимуляции Т-клеток в сочетании с существующими ингибиторами контрольных точек или CAR-Т-лимфоцитов предоставляет новые терапевтические возможности для усиления противоопухолевого иммунитета.

Заключение

Иммунотерапия рака, сфокусированная на Т-лимфоцитах, стала мощным средством в арсенале борьбы с онкозаболеваниями. Тем не менее, потребовались многие годы фундаментальных исследований и последующих клинических испытаний, чтобы однозначно продемонстрировать возможность модификации иммунной системы с целью лечения рака. Дальнейшее изучение регуляции Т-лимфоцитов и других иммунных клеток, например, АПК и Т-киллеров, может увеличить действенность этого подхода. В «трудно поддающихся лечению» опухолях величина эффекта терапии, наблюдаемая в клинических испытаниях агентов, блокирующих контрольные точки, ATТ и противораковых вакцин, была намного выше, чем у наиболее эффективных химиотерапевтических средств. Несмотря на то, что побочные эффекты, связанные с иммунной терапией, встречаются часто, данные инновационные подходы переносятся лучше, чем традиционная химиотерапия. Стремительно развивающаяся область иммунотерапии рака продолжает расти, так как расширяются показания к утвержденным в настоящее время методам лечения и продолжается поиск новых препаратов для этих целей. Истории успешной иммунотерапии онкозаболеваний, о которых мы рассказывали, подчеркивают неразрывную связь между фундаментальными научными исследованиями и клинической практикой. Они также показывают, как подход «от лаборатории к клинической практике», основанный на фундаментальных научных исследованиях, может быть успешным в борьбе с одной из самых страшных болезней человечества.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.