Генетика, 2022, T. 58, № 5, стр. 491-508

УСПЕХИ И НЕУДАЧИ ИММУНОТЕРАПИИ ОПУХОЛЕЙ, ГЕН-ИММУННАЯ ТЕРАПИЯ КАК СПОСОБ ПРЕОДОЛЕНИЯ ОГРАНИЧЕНИЙ

Опухоли привлекают к своей эволюции широкий репертуар нормальных клеток, формирующих микроокружение опухоли (МО), что играет важнейшую роль как в эволюции самой первичной опухоли, так и в ее метастазировании. МО солидных опухолей состоит из двух основных компонентов, клеточного и неклеточного, пропорция и состав которых варьируют в зависимости от места возникновения опухоли и стадии ее развития [1]. МО во многом ответственно за создание барьера, который защищает опухоль от внешнего воздействия, в том числе и от клеток иммунной системы. Способность опухолей к созданию иммуносупрессивного микроокружения зависит от ряда механизмов, приводящих, в конечном счете, к ингибированию иммунных эффекторных клеток, в частности цитотоксических Т-лимфоцитов и натуральных киллеров. Исследование роли взаимодействий раковых клеток с МО в подавлении противоопухолевого иммунного ответа привело к современной революционной иммунотерапии с использованием иммунных контрольных точек (ИКТ) [2]. Наивные Т-клетки активируются после распознавания рецептором Т-клеток антигена, представленного антиген-презентирующими клетками (АПК), с участием костимулирующих молекул. Активирующие сигналы модулируются сложной сетью “тормозных” рецепторов – так называемых иммунных контрольных точек (ИКТ) (рис. 1) [3]. ИКТ необходимы для поддержания аутотолерантности и контроля продолжительности и амплитуды физиологических иммунных реакций в периферических тканях [4]. Активация ИКТ происходит когда рецепторы на поверхности Т-клеток распознают и связываются с лигандами на поверхности антиген-представляющих или опухолевых клеток [5]. При таком лиганд-рецепторном взаимодействии Т-клетки получают сигнал остановки иммунной реакции.

Рис. 1.

Ингибиторные и костимулирующие взаимодействия иммунных клеток. Красным обозначены ингибирующие взаимодействия, зеленым – костимулирующие. АПК – антиген-презентирующая клетка.

Раковые клетки используют этот механизм для того, чтобы избежать иммунного надзора. Эти взаимодействия можно блокировать антителами к лиганду или рецептору. Классическим примером являются взаимодействия между лигандами семейства B7 и рецепторами семейства CD28, которые играют важную роль в регуляции ответа Т-клеток, формируя как костимулирующие, так и коингибирующие сигналы. В настоящее время известно десять членов семейства B7, наиболее используемыми из которых являются B7-1 (CD80), B7-2 (CD86), лиганд запрограммированной смерти 1 (PD-L1), лиганд запрограммированной смерти 2 (PD-L2) и пять представителей рецепторов семейства CD28: CD28, CTLA-4, ICOS, PD-1 и аттенюатор B- и T‑лимфоцитов (BTLA) [6]. CD28 – единственный рецептор, который конститутивно экспрессируется на наивных Т-клетках и обеспечивает костимуляторные сигналы, необходимые для активации и выживания Т-клеток. Взаимодействие CD28 и его лигандов CD80 и CD86 участвует в активации Т‑клеток, стимуляции пролиферации клеток и продукции цитокинов, а также в стимулировании выживания Т-клеток. Рецептор CTLA-4 имеет сродство к лигандам CD80/CD86 в 20–100 раз более высокое, чем CD28. CTLA-4 немедленно активируется после связывания Т-клеточного рецептора (TCR) с антигеном и конкурирует с CD28 за лиганды раковых клеток CD80/86, тем самым блокируя костимуляторный сигнал CD28 и подавляя пролиферацию и активацию Т-клеток. Блокада CTLA-4 освобождает Т-лимфоциты и позволяет иммунной системе уничтожать раковые клетки. Ипилимумаб, моноклональное антитело к цитотоксическому Т-лимфоцит-связанному антигену 4 (CTLA-4), стал первым терапевтическим ингибитором ИКТ, одобренным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).

Помимо CTLA-4 наиболее широко известны и используются в качестве мишеней в терапевтической практике такие ингибирующие ИКТ как рецептор PD1 (белок запрограммированной гибели клеток, programmed death-1) и его лиганды PD-L1/PD-L2 [7]. Успех ингибиторов ИКТ CTLA-4 и PD-1/PD-L1 стимулировал поиск других ИКТ [8, 9]. Поскольку CTLA-4 и PD-1 регулируют различные ингибирующие пути и имеют неперекрывающиеся механизмы действия, предполагают, что одновременная блокада CTLA-4 и PD-1 может быть более эффективной, чем блокировка только одной ИКТ. Действительно, в ходе клинических испытаний комбинаций анти-CTLA-4 и анти-PD-1 было показано, что комбинированная терапия ассоциирована с более высокой частотой позитивного ответа, но при этом также и с более частыми и более выраженными нежелательными эффектами [10, 11]. Иммунотерапия с использованием ИКТ значительно увеличили продолжительность жизни многих пациентов со злокачественными новообразованиями, однако большинство пациентов с распространенными формами рака слабо отвечают или не отвечают вовсе на терапию. Кроме того, вследствие ингибирования иммунных контрольных точек развиваются многочисленные, иногда фатальные побочные эффекты, в основном аутоиммунные воспалительные реакции [12, 13]. Показана кардиотоксичность ингибиторов ИКТ, включающая такие эффекты как миокардит, перикардит, атеросклероз, аритмию и васкулит [14].

Данные эффекты являются результатом избыточного иммунного ответа против органов и тканей пациентов. Все противоопухолевые препараты на основе антител к иммунным контрольным точкам предназначены для внутривенного введения, и поэтому существует проблема достижения терапевтических внутриопухолевых концентраций в отсутствие системной токсичности. Данные проблемы особенно актуальны для солидных опухолей [15]. Системная токсичность, возникающая при внутривенном введении препаратов ИКТ, зачастую не позволяет использовать оптимальные дозы лекарственных средств [16].

Уменьшить токсичность, свойственную иммунотерапии с использованием ИКТ, можно посредством локализации ее внутри опухоли за счет контролируемой экспрессии терапевтических генов либо с помощью внутриопухолевого введения генотерапевтических конструкций. Одним из перспективных путей дальнейшего развития противоопухолевой иммунотерапии является ген-иммунная терапия, которая предполагает доставку в опухоль генов, кодирующих активаторы “противоопухолевого иммунного цикла”. Ген-иммунная терапия может быть направлена на каждый этап “противоопухолевого иммунного цикла” (см. ниже), что может приводить к развитию системного противоопухолевого эффекта (абскопальный эффект, abscopal effect). Далее в этом обзоре мы постараемся детально рассмотреть поэтапный механизм формирования противоопухолевого иммунного ответа, известные попытки стимуляции различных его этапов методами генной терапии, а также использование комбинаторных подходов для активации противоопухолевого иммунного ответа.

ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЙ ИММУННЫЙ ЦИКЛ

Для формирования эффективного противоопухолевого иммунного ответа необходимо запустить серию поэтапных событий, которые Ченом и Меллманом (Chen and Mellman) были объединены в концепцию “противоопухолевого иммунного цикла” [17]. На первом этапе цикла в результате гибели раковых клеток происходит высвобождение опухоль-ассоциированных антигенов. На втором этапе антиген-презентирующие клетки, например дендритные клетки, захватывают высвободившиеся антигены, процессируют и экспонируют их в комплексе с молекулами MHCII (главного комплекса гистосовместимости второго типа) наивным Т-лимфоцитам, в результате чего происходит активация и созревание антиген-специфичных Т-клеток (этап 3). Затем активированные эффекторные Т-клетки мигрируют к опухоли (этап 4) и инфильтрируют ее (этап 5). Далее на шестом этапе в опухоли происходит специфическое распознавание и связывание Т-клеточными рецепторами опухолевого антигена, связанного с MHCI на поверхности раковых клеток. Результатом такого распознавания является уничтожение целевой раковой клетки (этап 7). Далее гибель раковых клеток приводит к высвобождению новой порции опухолевых антигенов, цикл повторяется, расширяя свои границы.

У онкологических больных противоопухолевый иммунный цикл происходит неэффективно, раковым клеткам удается реализовать механизмы защиты от иммунной системы. Помимо эксплуатации ИКТ, упомянутых выше, раковые клетки могут снижать уровень презентации антигенов на своей поверхности, избегая узнавания цитотоксическими клетками, и секретировать противовоспалительные цитокины, угнетающие активацию Т-лимфоцитов. Также продукция факторов роста и противовоспалительных цитокинов клетками МО приводит к рекрутированию иммуносупрессорных популяций миелоидных и лимфоидных клеток, в частности регуляторных Т-клеток (Tregs), макрофагов II типа, миелоидных супрессорных клеток (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs), подавляющих иммунный ответ [18].

Цель иммунотерапии рака – инициирование или стимулирование самоподдерживающегося противоопухолевого иммунного цикла с минимальными побочными явлениями, что можно реализовать с помощью локальной ген-иммунной терапии. Локальность воздействия может достигаться, как уже упоминалось выше, посредством внутриопухолевого введения генотерапевтических препаратов и за счет опухолеспецифической экспрессии терапевтических генов.

Важно отметить, что внутриопухолевая доставка также дает преимущество немедленного доступа агента к лимфатическим узлам, дренирующим опухоль, которые считаются ключевым центром для инициации и поддержания противоопухолевого иммунного ответа [19]. Нами будут рассмотрены подходы, использующие внутриопухолевое введение конструкций, кодирующих молекулы ИКТ и цитокинов, ген-направленную энзиматическую пролекарственную терапию (ГНЭПТ) в контексте иммунотерапии, а также возможность сочетания этих методов для достижения лучшего терапевтического эффекта.

ГЕНЕТИЧЕСКИ КОДИРУЕМЫЕ ИНГИБИТОРЫ ИКТ И КОСТИМУЛЯТОРЫ Т-КЛЕТОК

Снять некоторые ограничения взаимодействия раковых клеток с эффекторными клетками иммунной системы (шестой этап иммунного цикла) позволяет использование препаратов, нацеленных на ингибирующие и стимулирующие взаимодействия иммунных и опухолевых клеток. Использование ингибиторов ИКТ и костимуляторных молекул в настоящее время активно развивается (разнообразие перспективных молекул описано, например, в обзоре [6]). Однако такой подход сопряжен с высокой токсичностью иммунотерапевтических препаратов, вводимых системно, что обсуждалось выше. Использование генетически кодируемых молекул ИКТ, синтезируемых локально, способно нивелировать их токсическое действие. Недавно такой подход был применен для локального подавления PD-L1 с помощью белка, названного “PD-L1 trap (ловушка для PD-L1)” [20]. Авторы создали плазмиду, кодирующую внеклеточный домен белка PD-1, слитый c тримеризующим доменом. Системное введение наночастиц с такой плазмидой мышам с привитой опухолью CT26 приводило к торможению роста опухоли. Был выявлен синергизм действия при комбинировании PD-L1 trap с оксалилплатином, широко применяемым цитостатическим препаратом.

Хотя блокада PD-1/L1 является эффективным терапевтическим подходом для многих пациентов с солидными и гематологическими злокачественными новообразованиями, ее недостаточно для индукции регрессии опухоли у большинства пациентов. Оптимальные Т-клеточные ответы требуют костимуляции Т-клеточного рецептора, что может быть обеспечено посредством активации членов семейства рецепторов фактора некроза опухоли, таких как OX40. Активация OX40 его лигандом OX40L в присутствии распознаваемого Т-клеточным рецептором антигена способствует размножению CD4+ и CD8+ Т-клеток, усиливает первичные цитотоксические реакции Т-лимфоцитов и Т-лимфоцитов памяти, а также подавляет регуляторную функцию Т-клеток. На мышиных моделях было показано, что внутриопухолевая монотерапия с помощью мРНК OX40L индуцировала иммунные ответы в опухолях, до этого только частично отвечавших на системное лечение ингибиторами PD-1/PD-L1 [21]. На данный момент инициированы клинические испытания (КИ) препаратов, включающих мРНК OX40L (см. табл. 1). Так, мРНК-2416 (Moderna, Inc.), которая кодирует OX40L человека, используется как терапевтический агент в составе липидных наночастиц. Проведено первое КИ (NCT03323398, табл. 1) мРНК-2416. В ходе КИ мРНК-2416 вводили внутриопухолево пациентам с рецидивирующими или не отвечающими на лечение солидными злокачественными опухолями или лимфомами. Результаты свидетельствуют об активации иммунного ответа после лечения: наблюдались повышение показателей цитолитической активности и стимуляция экспрессии воспалительных генов Т-клеток [22].

Другое клиническое исследование предполагает внутриопухолевое введение мРНК – TriMix, кодирующей костимулирующую молекулу CD70, лиганд CD40 и конститутивно-активный Toll-подобный рецептор 4 (TLR 4). В настоящее время в данное КИ идет набор пациентов с ранней стадией рака молочной железы (NCT03788083, табл. 1).

Рецептор костимулирующей ИКТ 4-1BB относится к семейству рецепторов факторов некроза опухолей, его экспрессия обнаруживается на поверхности активированных эффекторных и регуляторных Т-лимфоцитов, а также на дендритных клетках и естественных киллерах. Взаимодействие 4-1BB с его лигандом 4-1BBL усиливает пролиферацию эффекторных Т-клеток, секрецию ими IL-2, увеличивает их выживаемость и цитолитическую активность [23].

Онколитические вирусы, кодирующие гены лигандов OX40L или 4-1BBL, на мышиных моделях продемонстрировали выраженный противоопухолевый эффект [24–26]. Показано, что онколитический аденовирус LOAd703 (delolimogene mupadenorepvec), несущий гены тримеризованного CD40L и 4-1BBL, обеспечивает избирательный лизис опухолевых клеток, индукцию противоопухолевых цитотоксических Т-клеточных реакций, уменьшение инфильтрации клеток-супрессоров миелоидного происхождения (MDSC) и индукцию регрессии опухоли в доклинических исследованиях [27]. В исследовании [28] LOAd703 инициировал устойчивый противоопухолевый иммунный ответ в отношении экспериментальной модели карциномы поджелудочной железы. В настоящее время эффективность LOAd703 оценивается в КИ на пациентах с раком поджелудочной железы (NCT02705196).

Еще одним примером такого подхода служит препарат RP3, который представляет собой генетически модифицированный вирус простого герпеса типа 1 (HSV-1), несущий сразу три гена, кодирующих антитела против CTLA-4 и лиганды CD40 и h4-1BBL. В настоящее время проводятся КИ препарата RP3 (фаза I/II) на пациентах с солидными опухолями (NCT04735978, NCT04336241, NCT04050436, NCT04349436, NCT03767348, см. табл. 1). Таким образом, ген-иммунная терапия, использующая доставку в опухоль генов-ингибиторов ИКТ и генов-костимуляторов Т-клеток, активно развивается.

ГЕНЕТИЧЕСКИ КОДИРУЕМЫЕ ЦИТОКИНЫ

Другим хорошо проработанным направлением ген-иммунной терапии является использование генетически кодируемых цитокинов. Эти малые сигнальные белки участвуют в нескольких этапах противоопухолевого иммунного цикла, таких как презентация опухолевых антигенов (этап 2), праймирование и активация Т-клеток (этап 3), инфильтрация эффекторных Т-клеток в опухоль (этап 5) и гибель раковых клеток (этап 7). Цитокины являются активными иммуномодуляторами [29]. Активируемые цитокинами сигнальные пути координируют сигнал-зависимый иммунный отклик [30] и определяют эффективность противоопухолевого иммунитета [31]. Провоспалительные цитокины, такие как IL-2, IL-12 и фактор некроза опухоли (TNF), способны опосредовать приток лейкоцитов, включая B- и T‑клетки, К опухоли. Однако внутривенное введение рекомбинантных цитокинов часто связано с дозозависимой токсичностью и даже с угрожающими жизни последствиями [32]. Возможно по этой причине на сегодняшний день только использование рекомбинантного IL-2 было одобрено для терапии опухолей. При этом внутриопухолевое введение цитокинов при терапии может значительно снижать токсичность [29]. Это дает основания полагать, что внутриопухолевая ген-иммунная терапия на основе генов или мРНК, кодирующих цитокины, может быть хорошей альтернативой их системному введению.

Tavokinogene telseplasmid (tavo) – генотерапевтический препарат, кодирующий IL-12, был разработан компанией OncoSec (США) для лечения различных видов рака. Терапия основана на внутриопухолевом введении синтетической плазмидной ДНК, несущей ген IL-12, эффективность доставки ДНК увеличена с помощью электропорации. Испытания препарата показали безопасность и эффективность в отношении метастазирующих опухолей [33, 34]. В настоящее время в США, Австралии и Канаде ведутся КИ препарата на пациентах с раком молочной железы, Т-клеточной лимфомой кожи, раком головы и шеи со злокачественной меланомой и карциномой Меркеля (NCT02531425, NCT01440816, NCT01502293, NCT03823131, NCT02345330, NCT03823131 [35], табл. 1). Ведется разработка плазмидных препаратов, кодирующих другие цитокины. Так, внутриопухолевая доставка наночастиц из хитозана, содержащих гены цитокинов IL-15 и IL-21 в составе плазмидного вектора, продемонстрировала подавление роста опухоли и увеличение выживаемости у модельных организмов [36, 37].

В последние годы активно развивается разработка препаратов на основе мРНК, кодирующей различные цитокины. В исследовании I фазы КИ препарата MEDI1191 (компания Модерна, США) на основе мРНК, кодирующей IL-12, с последующим применением моноклональных антител к PD-L1 (препарат дурвалумаб) показана безопасность и эффективность такой терапии у пациентов с солидными опухолями, нечувствительными к стандартной терапии. В КИ (NCT03871348) препарат SAR441000, содержащий мРНК, кодирующую цитокины IL-12sc, IFN-α2b, GM-CSF и IL-15sushi [38], изучался в монотерапии и в комбинации с цемиплимабом (моноклональное антитело против PD-1). Было показано, что SAR441000 вызывает иммуномодулирующий эффект и в целом хорошо переносится пациентами.

Многие исследователи считают перспективными векторами для цитокиновой генной терапии онколитические вирусы, в частности аденовирусы, вирусы герпеса, парамиксовирусы, поксвирусы и рабдовирусы [39]. Обычно такие вирусы кодируют IL-2, IL-12, IL-15, IL-6, IL-21, IL-18, IL-24 и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), которые действуют на различные элементы иммунной системы. Показано, что введение модельным животным онколитических вирусов, несущих гены цитокинов, такие как интерферон-β, GM-CSF, IL-12, IL-24, IL-4, IL-18, подавляет опухолевый рост, метастазирование и индуцирует противоопухолевый иммунитет [40].

Препарат Imlygic® (Amgen Inc., США) стал первым генотерапевтическим противоопухолевым препаратом, одобренным FDA США и EMA (European Medicines Agency, Европейское агентство по лекарственным средствам). Препарат Imlygic® (T-VEC, talimogene laherparepvec) – генетически модифицированный репликационно-компетентный вирус простого герпеса 1-го типа, экспрессирующий гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор человека (hGM-CSF). Экспрессия GM-CSF в условиях вирусного лизиса опухолевых клеток способствует вовлечению и активации антиген-презентирующих клеток, таким образом усиливая противоопухолевый иммунный ответ организма. Препарат рекомендован для лечения больных с нерезектабельными из-за множественности, но доступными для внутриопухолевого введения очагами меланомы кожи и пораженными метастазами лимфатическими узлами. Talimogene laherparepvec продемонстрировал значительное повышение частоты устойчивого ответа, а также выживаемости без прогрессии опухоли в рандомизированном КИ III фазы пациентов с меланомой [41]. Примеры КИ других препаратов, кодирующих цитокины, с невирусной и вирусной системами доставки представлены в табл. 1.

Также в настоящее время разрабатываются генотерапевтические препараты, кодирующие одновременно иммунные контрольные точки и цитокины, например, препарат mRNA-2752 компании Модерна, кодирующий одновременно OX40L, IL-23 и IL-36γ. В доклинических испытаниях [21] показано, что внутриопухолевая инъекция mRNA‑2752 приводила к повышенному рекрутированию иммунных клеток в опухоли, индуцировала экспрессию различных цитокинов и хемокинов и активацию дендритных и Т-клеток. В 2018 г. было инициировано КИ (NCT03739931, табл. 1) с целью оценки безопасности внутриопухолевого введения mRNA-2752 у пациентов с рецидивирующими/рефрактерными злокачественными солидными опухолями и лимфомами. В ходе исследования будет оценена безопасность как монотерапии mRNA-2752, так и комбинированной терапии mRNA-2752 с дурвалумабом.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОПАСНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ РАКА

Увеличить эффективность второго этапа иммунного цикла, захват и процессирование опухолевых антигенов АПК можно посредством использования “сигналов опасности”. В 1994 г. Мацингер предложил “теорию опасности”, согласно которой иммунная система отслеживает повреждения и активируется в ответ на “сигналы опасности” от поврежденных тканей, а не на чужеродные агенты [42]. “Сигналы опасности” – молекулы DAMPs (damage-associated molecular patterns, молекулярные фрагменты, ассоциированные с повреждениями), которые вырабатываются поврежденными клетками в ответ на воздействие патогенов, токсинов, механических повреждений и т.д. и индуцируют сильный иммунный ответ за счет активации созревания дендритных клеток. “Сигналами опасности” могут быть как молекулы, связанные с экзогенными патогенами – PAMPs (pathogen-associated molecular patterns, патоген-ассоциированные молекулярные структуры), такие как бактериальные липополисахариды, CpG-олигонуклеотиды или белок жгутика флагеллин, так и эндогенные продукты поврежденных и мертвых клеток. Эндогенными молекулами DAMPs могут быть белки, ДНК, РНК, продукты метаболизма, АТФ, мочевая кислота, сульфат гепарина и другие компоненты клетки в зависимости от условий [43]. Например, к белковым DAMPs относятся внеклеточные белки, такие как бигликан и тенасцин C, и внутриклеточные белки, такие как гистоны, S100 белки, белки теплового шока (HSP), негистоновый хромосомный белок HMGB1 (high-mobility group protein B1) и белки плазмы, такие как фибриноген, Gc-глобулин и сывороточный амилоид A (SAA) [44]. Их взаимодействие со специальными рецепторами, например TLR-рецепторами (toll-like receptor, толл-подобные рецепторы), вызывает ответную реакцию на “опасность” внутри клеток и в их микроокружении [45]. Эти рецепторы известны как “рецепторы опознавания паттерна” или PRRs (Pattern recognition receptor) (см., например, [46, 47]). После взаимодействий между DAMP и PRR на клетках-мишенях запускаются внутриклеточные сигнальные каскады, активирующие экспрессию генов – медиаторов воспаления, которые координируют устранение патогенов и поврежденных или инфицированных клеток.

К основным PRRs относятся: TLR-рецепторы, семейство RIG-I-подобных рецепторов (RLR), цитоплазматические РНК-хеликазы, стимуляторы генов интерферона (STING), Nod-подобные рецепторы (NLR), лектиновые рецепторы C-типа (CLR) и сенсорные белки цитозольной ДНК [48]. Агонисты PRRs могут способствовать врожденным и специфическим иммунным реакциям, стимулируя опухолевые и окружающие их иммунные клетки к секреции цитокинов и хемокинов, регулируя поляризацию иммунных клеток, а также могут перепрограммировать иммуносупрессивное микроокружение опухоли [49, 50]. Среди множества агонистов особый интерес для генной терапии представляют пептидные агонисты, экспрессия которых в опухоли может достигаться доставкой в опухоль кодирующих их генов. Внутриопухолевая генная иммунотерапия агонистами PRRs направлена на индуцирование или усиление локального воспаления, приводящего к активации АПК. Кроме того, такой подход может приводить к формированию в опухоли иммунного ответа, характерного для заражения внутриклеточными патогенами (вирусами или бактериями), в ходе которого происходит активация CD8+ Т-клеток и выработка IFNγ CD4+ T-клетками [51].

Одним из хорошо изученных белковых “сигналов опасности” является белок бактериальных жгутиков, флагеллин – агонист TLR5-рецептора [52]. Показано, что его синтез способствует стимуляции противоопухолевого иммунного ответа: он стимулирует пролиферацию Т-клеток, усиливает эффекторный ответ, увеличивает инфильтрацию Т-клеток и уменьшает рекрутирование и активацию Treg-клеток и миелоидных супрессорных клеток [53]. В исследовании [54] было показано, что аденовирус, экспрессирующий слитые белки флагеллин и Grp170, самый большой шаперон эндоплазматического ретикулума, индуцирует мощный противоопухолевый ответ против меланомы В16, карциномы предстательной железы и карциномы толстой кишки мышей. Также в качестве белковых сигналов опасности, кодируемых онколитическими вирусами, были использованы гены белков теплового шока HSP-70, HSP-90 и транскрипционный фактор HSF1. Такие вирусы могут индуцировать специфический иммунный ответ в меланомах, колоректальных и других раковых опухолях у иммунокомпетентных мышей [55]. В доклинических испытаниях HSP70-сверхэкспрессирующего онколитического вируса было показано, что его внутриопухолевое введение может ингибировать первичные и метастатические опухоли за счет усиленной онколитической активности и HSP70-опосредованного иммунного ответа. В ходе КИ данного вируса у некоторых пациентов наблюдались регрессия отдаленных метастазов и увеличение количества иммунных CD4+ и CD8+ Т-клеток и NK-клеток [56]. Примеры использования других молекул “сигналов опасности” в составе противоопухолевых генных препаратов можно найти в табл. 2.

В зависимости от инициирующего стимула гибель раковых клеток может быть иммуногенной или неиммуногенной. В результате иммуногенной гибели клеток (ICD, immunogenic cell death) высвобождаются растворимые медиаторы воспаления, которые действуют на рецепторы дендритных клеток, а также доступные для захвата опухолевые антигены, что в конечном счете усиливает презентацию опухолевых антигенов Т-клеткам. ICD в отличие от неиммуногенной гибели представляет собой важный путь активации иммунной системы против рака [57, 58]. Первоначально только некроз и аутофагия считались воспалительными и иммуногенными. Однако недавние исследования в химио- и лучевой терапии показали, что апоптотическую гибель клеток также можно разделить на иммуногенную и неиммуногенную. Например, апоптотическая гибель клеток, вызванная некоторыми онколитическими вирусами, является иммуногенной [59, 60].

Использование “сигналов опасности” в составе генотерапевтических препаратов усиливает привлечение и активацию АПК. Однако для формирования более эффективного противоопухолевого ответа также необходимо высвобождение опухолевых антигенов в процессе гибели раковых клеток. Таким образом, можно предположить, что для эффективной стимуляции первых стадий иммунного цикла необходимо сочетать “сигналы опасности” с цитотоксическими воздействиями, стимулирующими ICD. Среди генотерапевтических подходов такими свойствами обладает ГНЭПТ.

ПРИНЦИПЫ ГНЭПТ

ГНЭПТ (ген-направленная энзиматическая пролекарственная терапия), ранее названная нами генной хирургией, – генная терапия с использованием генетических конструкций, в состав которых входят так называемые “гены-убийцы”, которые кодируют ферменты, способные превращать пролекарство в цитотоксин [61] (рис. 2). Экспрессия “генов-убийц” может контролироваться опухолеспецифичными промоторами, в этом случае фермент и связанная с ним ферментативная реакция преимущественно происходят в опухолевых клетках при минимальном воздействии на здоровые клетки. Таким образом, терапевтический индекс ГНЭПТ может быть намного выше, чем при обычной химиотерапии [62].

Рис. 2.

Механизм действия ген-направленной энзиматической пролекарственной терапии (ГНЭПТ). Пунктирные стрелки обозначают возможные пути воздействия на раковую клетку, зависящие от конкретного токсина и типа клеток.

Цитотоксин может выходить из раковых клеток, в которых он был синтезирован, и проникать в соседние опухолевые клетки, не получившие “ген-убийцу”, приводя к их гибели тоже. Данное явление получило название “эффект свидетеля” (bystander effect), он может значительно увеличивать эффективность ГНЭПТ [63].

ГНЭПТ направлена на уничтожение опухолевых клеток за счет использования присущих им свойств, например, повышенной скорости митотических делений. В этом отношении подход подобен химиотерапии. Однако, в отличие от последней, цитотоксин, убивающий раковые клетки путем ингибирования систем репликации, образуется внутри клеток, так что свойственная химиотерапии токсичность в данном случае резко снижается [64]. Кроме того, как уже упоминалось выше, гибель клеток от ГНЭПТ является иммуногенной [65]. Таким образом, препараты на основе ГНЭПТ способны не только уничтожать раковые клетки (этап 1 иммунного цикла), но и активировать противоопухолевый иммунный ответ (этап 2 иммунного цикла).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внутриопухолевое введение иммунотерапевтических средств набирает обороты благодаря множеству преимуществ, включающих возможность достижения высоких локальных концентраций, значительное снижение системной токсичности и развитие абскопальных эффектов. Ген-иммунная внутриопухолевая терапия включает в себя ряд подходов, основанных на усилении противоракового иммунного ответа, и открывает принципиальную возможность сочетать в одной терапевтической конструкции несколько противораковых агентов и доставлять их непосредственно к опухоли, тем самым снижая побочные эффекты, наблюдаемые при системном введении. Локальная активация иммунных клеток в месте локализации опухолей способствует также развитию глобального иммунного ответа организма и позволяет воздействовать на отдаленные метастатические опухолевые очаги (абскопальный эффект). Такая стратегия “локальная доставка для глобального эффекта” была сформулирована и хорошо обоснована в обзоре с выразительным названием “Intratumoral Delivery of Immunotherapy – Act Locally, Think Globally” (“Внутриопухолевая иммунотерапия – действуйте локально, мыслите глобально”) [93]. Благодаря множеству преимуществ, таких как высокая локальная концентрация, индукция абскопального эффекта, сниженная нецелевая токсичность, это направление активно развивается в последнее время, что подтверждается растущим числом доклинических и клинических испытаний препаратов, относящихся к категории “ген-иммунная терапия рака”.

В состав генно-инженерных конструкций могут входить гены, кодирующие ферменты, превращающие пролекарства в лекарства, как это используется в ГНЭПТ, гены, кодирующие ингибиторы иммунных контрольных точек или костимуляторы Т-клеточной активации, или, наконец, гены, кодирующие неспецифические модуляторы иммунного ответа. Несмотря на множество свидетельств эффективности генотерапевтических препаратов, предназначенных для внутриопухолевого введения и кодирующих отдельные гены системы активации иммунного ответа, для широкого внедрения в клиническую практику необходимо добиваться более высокой эффективности такой терапии. На сегодняшний день общепринято мнение, что ключ к улучшению лечения заключается в комбинации подходов, которые позволяют восполнить недостатки каждого в отдельности. Мы полагаем, что комбинация ген-иммунных препаратов, действующих на различные этапы противоопухолевого иммунного цикла, может преодолеть существующие ограничения и значимо повысить эффективность такой терапии. Кроме того, существенного синергического эффекта можно ожидать от совместного использования ингибиторов иммунных контрольных точек на основе моноклональных антител и внутриопухолевой ген-иммунной терапии, способствующей формированию иммуноактивированного микроокружения опухоли.

Ген-иммунная терапия может хорошо сочетаться с традиционными методами лечения рака – химио- и радиотерапией. Оптимальный набор негенетических компонентов комбинированной терапии невозможно подобрать теоретически из-за непредсказуемости эффектов их взаимодействия. Тем не менее самые общие требования к этим агентам можно сформулировать a priori. В частности, побочные эффекты, возможно, могут быть уменьшены при местном, ограниченном пределами опухоли терапевтическом лечении, вызывающем также иммунологические ответы в удаленных от места введения опухолевых очагах, включая метастазы. С этой точки зрения наиболее очевидным и экспериментально и клинически наиболее изученным кандидатом на комбинированную терапию с ген-иммунными препаратами является местная лучевая терапия, которая вызывает иммуногенную смерть клеток и демонстрирует явный абскопальный эффект. Следует при этом иметь в виду значительные индивидуальные вариации пациентов, которые требуют улучшения диагностических методов, позволяющего персонализировать использование как ген-иммунной терапии, так и ее комбинаторных партнеров.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в рамках научного проекта № 20-115-50440.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с использованием в качестве объекта животных.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием в качестве объекта людей.

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.