1.
Введение: иммуносупрессия не дает развиваться эффективному иммунному ответу
против опухоли.
2. Механизмы
формирования иммуносупрессии при раке. Регуляторные клетки(DC, Treg). Регуляторные молекулы(IDO, PD, CTLA-4).
3. Способы
устранения иммуносупрессии: антитела в норме и при терапии, ЦТЛ в норме и при терапии.
Введение.
Несмотря
на существенный прогресс в области иммунотерапии злокачественных опухолей эффективных
и безопасных препаратов, способных избавить больного от заболевания, все еще не
разработано. В последние годы направление работы противоопухолевой
иммунотерапии было изменено со стратегии устранения опухолевых клеток на
стратегию модуляции иммунной системы, с целью обеспечить ее эффективную борьбу
с опухолью. Одна из таких новых стратегий заключается в устранении иммуносупресивного
влияния злокачественной опухоли, как на свое микроокружение, так и на организм
в целом. Необходимость развития данного подхода объясняется повсеместной
встречаемостью иммуносупрессии при злокачественных новообразованиях(), а также тем,
что количество собственно опухолевых клеток в массе опухоли составляет не более
30%, оставшаяся же часть представлена клетками стромы и иммунокомпетнтными
клетками, которые также вносят вклад в создание иммуносупресивного
микроокружения опухоли (
Andersen 2014). Так, регуляторные Т-клетки(Treg), регуляторные дендритные клетки(rDC), клетки-супрессоры миелоидного происхождения(MDSC), М2 макрофаги, собственно опухолевые клетки и продуцируемый ими ряд мембранносвязанных и растворимых факторов, обеспечивают иммуносупрессивную - поддерживающую среду для злокачественной опухоли.
Эффективность данного направления иммунотерапии злокачественных опухолей была подтверждена экспериментально и клинически, что выразилось в од
Механизмы формирования иммуносупрессии при злокачественных новообразованиях.
В механизмах формирования иммуносупрессивного состояния, сопровождающего большинство злокачественных опухолей, участвуют, как собственно опухолевые клетки и иммунокомпетентные клетки, так и ряд продуцируемых ими мембранносвязаных и растворимых факторов.
CTLA-4
CTLA-4(T-lymphocyte–associated
antigen 4) рассматривается как первый иммунный чекпоинт, так как он останавливает активацию наивных Т-клеток в лимфоузлах в инициаторную фазу иммунного ответа(
Fife 2008). CTLA-4 является гомологом CD28, но обладает гораздо большей аффинностью к B7(CD80/86)(
Chambers 2001). В отличие от CD28, связывание CTLA-4 со своим лигандом не приводит к активации Т-клеток, более того такое связывание может подавлять костимуляторный сигналинг, вызванный CD28/B7 взаимодействием(
Egen 2002). Соотношение количества связываний CD28/B7 к CTLA-4/B7 определяет подвергнется клетка активации или анергии(Krummel 1995). Также было показано, что связывание CTLA-4 c B7 приводит к развитию самостоятельных ингибирующих сигналов. Механизм их действия заключается в дестабилизации иммуннологического синапса, снижении экспрессии CD28 и блокировании его сигнального пути, а также в повышении мобильности Т-клеток, в результате чего снижается их способность взаимодействовать с антигенпредставляющими клетками(
Egen 2002,
Masteller 2000,
Schneider 2006).
В покоящейся наивной клетке CTLA-4 располагается преимущественно внутриклеточно(
Linsley 1996). Но при TCR и CD28/B7 стимуляции CTLA-4 выводится на поверхность клеточной мембраны путем экзоцитоза CTLA-4-содержащих везикул(
Linsley 1996). Данный процесс представляет собой петлю обратной отрицательной связи, т.е. чем сильнее сигналинг через TCR, тем больше CTLA-4 выводится на поверхность клеточной мембраны. В случае достаточного ингибиторного сигнала, поступающего от CTLA-4/B7 взаимодействия, полная активация Т-клетки не происходит в результате блокирования продукции ИЛ-2 и ареста клеточного цикла(
Krummel 1996).
Treg контролируют эффекторную функцию иммунной системы и являются ключевым клеточным типом, обеспечивающим периферическую толерантность, а также иммуносупрессивное микроокружение злокачественной опухоли(
Piccirillo 2004,
Chaudhary 2016). В отличие от эффекторных Т-клеток Treg постоянно экспрессируют CTLA-4 на своей поверхности, что во многом определяет их супрессивную функцию(
Takahashi 2000). Так, на животных моделях было показано, что отсутствие CTLA-4 существенно нарушает функционирование Treg (
Wing 2008). Один из механизмов, с помощью которого Treg реализуют свою супрессорную функцию, является конкурентное связывание лигандов B7 на антигенпредставляющих клетках, что ведет к отсутствию CD28 костимуляции эфеекторных клеток (
Qureshi 2011).
Точный механизм усиления противоопухолего ответа при терапии моноклональными антителами(МАТ) против CTLA-4 остается не ясным. Считается, что блокирование CTLA-4 влияет на индуктивную фазу иммунного ответа, поддерживая активацию и пролиферацию большего количества эффекторных Т-клеток, а также устраняет Treg индуцированную супрессию T-клеточного ответа(
Fife 2008). Недавно было показано, что блокада CTLA-4 у пациентов с меланомой увеличивает разнообразие TCR периферического пула Т-клеток (
Robert 2014). Вдобавок к увеличению разнообразия TCR при терапии ипилимумабом происходит накопление новых и потеря старых Т-клеточных клонов. Однако, общая выживаемость при терапии ипилимумабом, оказалась ассоциирована с наличием клонов, присутствовавших в большом количестве и до лечения. Так, у пациентов с коротким периодом виживаемости было показано снижение числа клеток клона, присутствовавшего в большом количестве до начала лечения(
Cha 2014). Эти данные могут говорить от том, что эффективность блокады CTLA-4 может зависеть от способности МАТ сохранить и увеличить предсуществующие высокоавидные противоопухолевые клоны T-эффекторов.
Блокирование CTLA-4 ипилимумабом при меланоме было первым рандомизированным исследованием общей выживаемости пациентов при лечении ингибиторами иммунных чекпоинтов(
Improved Survival wit...). Анализ данных показал, что к 3 году кривая выживаемости выходит на плато, при этом 3 летняя выживаемость при лечении ипилимумабом составила 20-26% для различных групп пациентов(
Schadendorf 2015). Эффект лечения ипилимумабом по некоторым данным сохранялся более 3 лет(
Improved Survival wit...).
Блокирование иммунных чекпоинтов связано с возникновением побочных эффектов, преимущественно опосредованных нежелательными иммунными реакциями. Наиболее часто встречаемые иммуно-опосредованные побочные реакции заключаются в сыпи и зуде, желудочно-кишечных расстройствах и эндокринопатиях (
Weber 2012). Встречаемость не менее 3 побочных реакций наблюдается реже при терапии пембролизумабом(10-13%), чем при терапии ипилимумабом(20%)(
Robert 2015,
Farolfi 2012). Гипофизиты встречались в 2-4% случаев при терапии ипилимумабом и в менее чем 1% случаев при терапии блокаторами PD-1, что может быть объяснено эктопической экспрессией CTLA-4 непосредственно на эндокрынных клетках гипофиза(
Iwama 2014).
PD-1
Иммунный чекпоинт PD-1 контролирует функцию активированных Т-лимфоцитов в периферических тканях во время эффекторной фазы иммунного ответа(
Fife 2008). PD-1 является членом семейства костимуляторных факторов B7/CD28 и контролирует функцию T-эффекторов, связываясь со своими лигандами PD-L1 и PD-L2(
Keir 2008). Связывание PD-1 ведет к снижению пролиферации и выживаемости Т-клеток, а также уменьшает продукцию ИНФг, ФНОа и ИЛ-2(
Keir 2008). PD-1 сигналинг предотвращает фосфорилирование основных внутриклеточных посредников сигнального пути T-клеточного рецептора, что ограничивает активацию T-клеток(
Bennett 2003). Экспрессия PD-1 является маркером клеток, перенесших активную стимуляцию и клеток, не получивших должную помощь от CD4+ клеток. Такие клетки часто встречаются при хронических инфекциях и злокачественных опухолях, что говорит о Т-клеточной дисфункции и недостаточном иммунном контроле инфекций и опухолей(
Wherry 2011).
В отличии от CTLA-4, который преимущественно экспрессируется на наивных T-клектах, PD-1 более широко представлен на активированных Т-клетках, В-клетках и клетках миелоидного ряда(
Keir 2008). Лиганды CTLA-4 - B7 экспрессируются преимущественно на профессиональных антигенпредставляющих клетках в лимфоузлах и селезенке, в то время как лиганды PD-1 - PD-L1 и PD-L2 экспрессируются также и на лейкоцитах и в нелимфоидных тканях, где могут быть индуцированны провоспалительными цитокинами и опухолевым микроокружением(
Latchman 2004). Экспрессия PD-L1 показана для клеток многих типов злокачественных опухолей, где она ассоциированна с увеличенным количеством опухоль инфильтрирующих лимфоцитов и более пессимистичным прогнозом(
Hino 2010). PD-L2 экспрессируется преимущественно на дендритных клетках и моноцитах, но может быть индуцирован и на многих других лимфоидных и нелимфоидных, а также опухолевых клетках, в зависимости от микроокружения(
Rozali 2012). PD-1 имеет большее сродство к PD-L2, чем к PD-L1, что может говорить о различном вкладе этих лигандов в контроль над иммунным ответом.
Treg экспрессируют PD-1, также как и CTLA-4, но его функция на этих клетках остается не ясной. Было показано участие PD-1 в дифференцировке Treg из наивных CD4+ клеток(
Wang 2008) и угнетении T-клеточного ответа за счет поддержания пула Treg(
Francisco 2009). Вдобавок, блокирование PD-1 может снимать супрессорный эффект Treg на T эффекторы in vitro(
Ott 2013).
Связывание PD-1 со своими лигандами ведет к уменьшению уровня уже развившегося T-клеточного ответа, что говорит о более избирательном угнетении функций Т эффекторов, чем в случаем с CTLA-4, который препятствует активации Т-клеток. Данное явление возможно объясняет меньшую встречаемость иммуно-опосредованных побочных эффектов при блокаде PD-1 и его лигандов, в отличии от блокады CTLA-4(
Ott 2013).
PD-1 блокада работает в эффекторную фазу иммунного ответа на периферии для восстановления функции Т-клеток, которые подверглись высокому уровню стимуляции, например, при далеко зашедшем злокачественном новообразовании(
Chen 2012). Как сказано выше, лиганды PD-1 могут быть экспрессированы, как на клетках опухоли, так и на опухоль инфильтрирующих иммунных клетках. Экспрессия PD-L1 на клетках опухоли варьирует в зависимости от типа опухоли, а также и внутри самой опухоли. Но, при меланоме, немелкоклеточном раке легкого и раке яичников его экспрессия встречается почти повсеместно(
Patel 2015). В недавнем исследовании, было установлено, что экспрессия PD-L1 и PD-L2 на клетках опухоли ассоциирована с экспрессией PD-1 на опухоль инфильтрирующих лимфоцитах. Вдобавок, экспрессия PD-L1 клетками опухоли тесно коррелирует с эффективностью PD-1 блокады(
Taube 2014). Также было показано, что блокада PD-L1 более эффективна при условии экспрессии PD-L1 опухоль инфильтрирующими лимфоцитами (
Herbst 2014). Специфичное блокирование PD-L1, в отличии от блокирования PD-1, приведет к устранению PD-1/PD-L1 взаимодействия, но не PD-1/PD-L2, что может обеспечить более таргентное воздействие с меньшим количеством иммунноопопсредованных побочных явлений. Более того, известно, что связывание PD-L1 с CD80, также как и связывание PD-1, приводит ингибированию функций Т-клеток(
Butte 2007). Таким образом связывание PD-L1 может также устранить супрессивный реверсивный сигналинг через PD-L1/CD80 на различных клетках, например дендритных, где эти два лиганда коэкспрессированны(
Chen 2012).
Сравнение анти-PD-1 и анти-CTLA-4 комбинированной терапии с монотерапией еще раз подтвердило различные механизмы действий представленных МАТ(
Das 2014). Так, отдельное блокирование CTLA-4 приводит к пролиферации преимущественно Т-клеток памяти, в то время как блокирование PD-1 ведет к изменению экспрессии генов связанных с цитолизом и функцией NK-клеток. Оба типа лечения приводит к различным изменениям уровня цитокинов, а при комбинированной терапии наблюдаются эффекты обоих препаратов, что еще раз подчеркивает целесообразность исследования комбинаций блокаторов иммунных чекпоинтов в клинике.
Блокирование PD-1 с помощью ниволумаба показало увеличение выживаемости и выживаемости без прогрессии на пациентах с метастатической меланомой, а также на пациентах с ранее леченым немелкоклеточным раком легких(
Robert 2015 32,
Rizvi 2015). Уровень ответа на терапию блокатором PD-1 пембролизумабом при меланоме оказался выше такого при терапии ипилимумабом - 33-34% против 12% соответственно. В том же исследовании, была показана большая годовая выживаемость при терапии пембролизумабом (68-74%), чем при терапии ипилимумабом (58%)(
Robert 2015 34). Предварительные данные говорят о том, что пациенты, опухолевые клетки или опухоль инфильтрирующие лимфоциты которых экспрессируют PD-L1 более эффективно отвечают на блокаторы PD-1 и PD-L1 и имеют более длительную выживаемость, чем пациенты с низкой или отсутствующей экспрессией(
Taube 2014).
Преклинические и клинические исследования показали, что комбинированная терапия блокаторами CTLA-4 и PD-1 обладает большей эффективностью, чем данные МАТ по отдельности. Так комбинация ипилимумаба и ниволюмаба обеспечивает 58% уровень ответа и 11,5 месяцев без прогрессии меланомы против 19% и 2,9 месяцев при монотерапии ипилимумабом(
Weber 2015). При метастатической почечно-клеточной карциноме ответ на комбинацию препаратов составляет 38-43% при сравнении с моноблокадой PD-1 - 20-22%(Hammers 2015). Увеличенная противоопухолевая активность наблюдалась и при комбинированной терапии мелкоклеточного рака легкого при сравнении с монотерапией ниволумабом(
Antonia 2016). Однако, комбинированная терапия приводит и к увеличению встречаемости иммуно-опосредорванных побочных явлений. Так при меланоме и мелкоклеточном раке легкого при комбинированной терапии наличие 3-4 побочных эффектов наблюдалось в 54-55% случаев, в то время как при монотерапии ипилимумабом данная встречаемость составила 24-27%, а при монотерапии ниволумабом 15-16%(
Postow 2015,
Antonia 2016). Но предшествующая анти-CTLA-4 терапия не предрасполагает к иммунно-опосредованным побочным реакциям при анти-PD-1 терапии,(
Weber 2013), что может говорить в пользу последовательного, а не комбинированного применения блокаторов иммунных чекпоинтов.
Список использованной литературы:
Krummel MF, Allison JP. CD28 and CTLA-4 have opposing
effects on the response of T cells to stimulation. J Exp Med.
1995;182:459–465.
2. Hammers H, Plimack ER, Infante JR, et al. Phase I study of
nivolumab in combination with ipilimumab in metastatic renal cell
carcinoma (mRCC). J Clin Oncol. 2015;33:4516.