7.8. противоопухолевый иммунитет

7.8. противоопухолевый иммунитет

Антигены опухолей. Антигены, вызывающие иммунный ответ, были обнаружены при многих вариантах экспериментального канцерогенеза и при некоторых злокачественных новообразованиях у человека. Их можно разделить на две категории: опухолеспецифичные антигены, которые имеются только на опухолевых клетках, и опухолесвязанные антигены, имеющиеся на опухолевых и некоторых нормальных клетках.

Опухолеспецифичные антигены лучше всего выявляются в опухолях, вызванных химическими канцерогенами у лабораторных грызунов. На экспериментальных моделях опухолевая антигенность оценивается обычно: а) по способности животных к сопротивлению против живой опухолевой ткани, имплантированной после иммунизации живыми или убитыми клетками опухоли; б) по способности животных, не имеющих опухолей, к сопротивлению в ответ на введение сенсибилизированных Т-клеток, взятых от сингенного (генетически идентичного) донора, иммунизированного тканью опухоли; в) по способности Т-клеток с цитотоксическим действием, взятых от животных, иммунизированных опухолевой тканью, к разрушению in vitro малигнизированных клеток той же ткани, которой проводили иммунизацию. При такой комплексной оценке было обнаружено, что многим новообразованиям, воспроизведенным у животных с помощью химических канцерогенов, присуща экспрессия локально-специфических или уникальных антигенов, не являющихся общими с антигенами точно таких же опухолей, вызванных тем же веществом и даже в другой части органа у того же животного.

Природа опухолеспецифических антигенов, обнаруживаемых в опухолях лабораторных животных и человека, оставалась неясной до тех пор, пока не был разгадан молекулярный механизм распознавания Т-клеток. Когда выяснилось, что рецепторы Т-клеток распознают пептиды, связанные с антигенсвязыва-ющим раздвоением молекул главного комплекса гистосовмести-мости (см. главу 5), стало очевидным, что опухолеспецифичес-кие антигены, вызывающие ответ Т-клеток с цитотоксическим действием, должны происходить из единственных пептидов, имеющихся внутри опухолевых клеток и представленных на их поверхности с помощью молекул I класса главного комплекса гистосовместимости. Какова же природа белков, дающих начало опухолеспецифичным антигенам? Ответ был получен в экспериментах Буна (Т.Вооп) с коллегами, проведенных в 1993 г. Было установлено три пути образования опухолеспецифических антигенов.

В первом варианте эти антигены происходят из мутантных форм нормальных клеточных белков. Множество белков в нормальных клетках дает начало пептидам, которые транспортируются к поверхности клеток после связывания с молекулами 1 класса главного комплекса гистосовместимости, происходящего внутри эндоплазматической сети. Они не вызывают иммунного ответа, поскольку Т-клетки, распознающие комплексы нормального собственного пептида I класса, в ходе развития претерпели клональное стирание или стали анэргичными (нечувствительными) к таким пептидам (см. главу 5). Мутации, происходящие в ходе злокачественной трансформации клеток, затрагивают онкогены и гены-супрессоры, а также те гены, которые кодируют другие нормальные клеточные белки. Следовательно, вырабатываются измененные формы этих белков. Собранный из таких мутантных белков пептидный комплекс I класса рассматривается как чужеродный, а именно как комплекс, произошедший из неклеточного белка, например вирусного. Этим и объясняется антигенность опухолевых клеток. Уникальность опухолеспецифических антигенов связана с тем, что в каждой опухоли мутации случайным образом воздействуют на различное множество нормальных клеточных генов. Поэтому в разных новообразованиях появляются измененные формы определенных нормальных белков, каждая из которых при связывании с помощью антигенов нормального главного комплекса гистосовместимости дает начало определенному комплексу.

Другой путь образования опухолеспецифических антигенов стал очевидным, когда выяснилось, что нормальные клетки содержат несколько пептидов, не обладающих субстратом, необходимым для связывания с молекулами I класса главного комплекса гистосовместимости. Указанные пептиды никогда не обнаруживаются на клеточной поверхности. В результате мутации гена, кодирующего эти белки, они могут превращаться в форму, способную связываться с молекулами главного комплекса гистосовмес-тимости и после этого проявляться на поверхности клеток. • Опухолеспецифические антигены могут быть также образованы при активации генов. Во время злокачественной трансформации мутация способна вызывать транскрипцию гена, являющегося в норме молчащим. Пептиды, образованные из белкового продукта активированных генов, могут вставляться в желобок или паз молекулы главного комплекса гистосовместимости и затем распознаваться Т-клетками.

Вслед за находками Т.Буна было установлено, что примерно 40 \% меланом человека, 20 \% карцином молочной железы и 30 \% мелкоклеточных карцином легкого экспрессируют опу-холеспецифический антиген, обозначенный как антиген-1 ме-ланомы (MAGE-1). Молекулярный анализ показал, что ген, кодирующий этот антиген, имеется и в нормальных, и в опухолевых клетках, причем в последних он находится не в мутант-ной форме. Таким образом, в нормальных зрелых клетках это «молчащий» ген. Культивируя in vitro лимфоциты больного, можно получить CD8+ Т-клетки с цитотоксическим действием. Безусловно, еще не все опухолеспецифические антигены человека открыты.

Другая категория опухолевых антигенов включает продукты онкогенов и генов-супрессоров. Измененные версии этих генов способны приводить не только к преимущественному росту, но и к образованию новых антигенов. Последние могут иметь уникальный опухолеспецифический характер. Предварительные исследования убеждают в том, что мутантные формы белков ras и р53 дают начало иммуногенным пептидам. Продукт гена слияния bcr-abl также способен вызывать иммунный ответ у лабораторных мышей. Могут ли лимфоциты от носителей опухоли быть сенсибилизированы к этим мутантным онкобелкам, предстоит выяснить.

Опухолесвязанные (туморассоциирован-н ы е) антигены. Большинство известных опухолевых антигенов человека не являются уникальными (единственными в своем роде, специфичными) по отношению к опухоли. Нередко их вырабатывают нормальные клетки определенного типа. Всю группу этих опухолесвязанных антигенов делят на три категории: опухолесвязанные углеводные антигены; онкофетальные антигены и диффероно-специфичные антигены. Поскольку опухолесвязанные антигены представляют собой нормальные аутобелки, они не вызывают иммунного ответа и имеют небольшое значение в реакциях отторжения опухоли у человека. Тем не менее их выявление необходимо при диагностике определенных опухолей, а полученные против них антитела могут использоваться для иммунотерапии.

Опухолесвязанные углеводные антигены изучали в качестве мишеней для терапии, основанной на действии антител. Они представляют собой ненормальные формы широко распространенных гликопротеидов и гликолипидов, например антигенов групп крови или эпителиальных муцинов (слизистых секретов). Одной из таких форм является муцинсвязанный антиген, найденный в клетках карциномы поджелудочной железы и при раке молочной железы. Из-за неполного гликозилирования белка в опухолевых муцинах появляется эпитоп, скрытый в полностью гликозилированных нормальных муцинах.

Онкофетальные или эмбриональные антигены экепрессирова-ны в нормально развивающихся тканях эмбриона, но отсутствуют в тканях взрослого человека. Их появление в некоторых типах малигнизированных клеток предположительно связано с депрессией генетических программ. Лучше всего изучены два вида онкофетальных антигенов: а-фетопротеин и канцероэмб-риональный антиген.

Диффероно-специфичные антигены характерны для тех направлений и уровней дифференцировки, при которых исследователь застает малигнизированную ткань или клетки. Например, CD10 (CALLA), экспрессированный в ранних формах В-лимфоцитов, появляется и в популяциях В-клеточных лейкемий и лимфом. Или, скажем, простатический антиген, который представлен и в нормальном, и в раковом эпителии органа. Оба эти, а также многие другие подобные вещества используются в качестве маркеров дифференцировки при диагностике злокачественных новообразований.

Противоопухолевые эффекторные механизмы. Противоопухолевой активностью обладает и клеточный, и гуморальный иммунитет.

Т-л имфоциты с цитотоксическим действием. Роль этих специфически сенсибилизированных клеток хорошо прослежена при экспериментальном канцерогенезе. У человека они выполняют защитные функции, направленные главным образом против опухолей, связанных с вирусами: лим-фомы Беркитта, вызванной EBV, или новообразований, вызванных HPV. Наличие HLA-ограниченных Т-клеток с цитотоксическим действием в различных злокачественных опухолях человека предполагает более широкую защитную функцию Т-кле-точного иммунитета.

N К-к летки. Это лимфоциты, способные разрушать ма-лигнизированные клетки без предварительной сенсибилизации (глава 5). После активации ИЛ-2 NK-клетки лизируют разнообразные опухолевые ткани человека, включая многие из тех, которые являются неиммуногенными для Т-клеток. Таким образом, NK-клетки способны обеспечивать первую линию защиты от многих новообразований. К настоящему времени не идентифицированы ни антигены-мишени, распознаваемые NK-клет-ками, ни соответствующие рецепторы этих клеток. Поскольку совершенно разные опухоли, не связанные с NK-клетками, могут лизироваться ими без какого-либо специфического взаимодействия, становится очевидным, что антигены-мишени могли бы обладать высокой степенью сохранности в тканях и иметь повышенную или измененную экспрессию на трансформированных клетках. Помимо этого лизирующего воздействия на малигнизированные клетки, естественные киллеры способны принимать участие в реакциях антителозависимой клеточной цитотоксичности.

Макрофаги. Активированные макрофаги (глава 5) оказывают селективное цитотоксическое действие на опухолевые клетки in vitro. Т-клетки и макрофаги могут работать содружественно в противоопухолевых реакциях, так как у-интерферон является сильным активатором макрофагов. Макрофаги способны разрушать ткань опухоли с помощью механизмов, сходных с теми, которые используются для уничтожения микроорганизмов, например продукции реактивных метаболитов кислорода, или же секреции ФНОа.

Гуморальные механизмы. Участвуют в разрушении малигнизированных клеток посредством двух систем: активации комплемента и индукции реакций антителозависимой клеточной цитотоксичности NK-клетками.

Иммунный надзор. Самым весомым аргументом в пользу существования иммунного надзора является повышенная заболеваемость злокачественными опухолями лиц с иммунодефицит-ными состояниями (заболевают около 5 \% больных с врожденным иммунодефицитом). Аналогичным образом малигнизация чаще встречается у лиц, перенесших трансплантацию и иммуно-подавляющую терапию, а также у больных СПИДом. Следует отметить, что у большинства (но не у всех) перечисленных групп лиц образуются лимфомы (часто иммунобластный В-кле-точный вариант).

Большинство злокачественных новообразований появляется у людей, не страдающих каким-либо явным иммунодефицитом. В ходе опухолевой прогрессии иммуногенные субклоны малигнизированных клеток, вероятно, элиминируются (вытесняются с последующей гибелью) с помощью эффекторных клеток хозяина. Это способствует отбору и прогрессивному росту антиге-нонегативных клеточных вариантов в опухолевой популяции. В некоторых случаях малигнизированные клетки экспрессиру-ют молекулы HLA I класса на уменьшенных уровнях, что приводит к снижению антигенного действия пептидов на Т-клетки с цитотоксическим эффектом. Кроме молекул I класса главного комплекса гистосовместимости, несколько вспомогательных молекул, например интегрины (CDlla), тоже имеют существенное значение для взаимодействия Т-клеток с их малигнизиро-ванными мишенями. У некоторых опухолей, например у почеч-но-клеточного рака, имеется тенденция к избеганию иммунной атаки с помощью снижения регуляции экспрессии ICAM-1, ли-ганда CDlla. Множество опухолеродных агентов (химикаты и разные виды ионизирующего излучения) подавляют иммунный ответ организма. Но и сами опухоли или их продукты способны проявлять себя так же. Например, вырабатываемый в большом количестве многими злокачественными новообразованиями ТФРр является мощным иммуносупрессором. В некоторых случаях сам по себе иммунный ответ, вызванный опухолью, например активация супрессорных Т-клеток, может подавлять противоопухолевую защиту.

Хотя повышенная частота онкологических заболеваний у больных с иммунодефицитными состояниями и свидетельствует о существовании иммунного надзора, сильный аргумент против такого надзора тоже базируется на исследованиях иммунодефи-цитных процессов. Самыми частыми формами злокачественных новообразований у лиц с подавленными или недостаточными иммунными реакциями являются лимфомы, особенно имму-нобластные В-клеточные лимфомы. Последние могут быть и следствием патологического иммунопролиферативного ответа на действие вируса, такого как EBV, и лекарственных препаратов. Наконец, у таких лиц можно было бы ожидать повышения частоты более распространенных форм опухолей (рак бронха, молочной железы, органов пищеварительного тракта) или множественных новообразований. Однако ни то, ни другое не встречается.

Иммунотерапия и генная терапия опухолей. Даже если иммунный надзор существует, для больного раком этот защитный механизм в нужное время не сработал. Предпосылками для иммунотерапии и генной терапии являются либо замещение подавленных компонентов иммунной системы, либо стимуляция эндогенных ответов.

Адаптивная клеточная терапия. Поскольку инкубация лимфоцитов периферической крови с ИЛ-2 приводит к образованию лимфокинактивированных клеток с мощной противоопухолевой активностью in vitro, то такие клетки используют для восприимчивой иммунотерапии. Вначале лимфоциты крови, выделенные от онкологического больного, культивируют с ИЛ-2 in vitro. Затем культуру активированных киллер-ных клеток, производимую преимущественно из разросшихся (тоже in vitro) NK-клеток крови, снова реинфузируют другой порцией ИЛ-2. Применение этого метода имеет ограниченный успех при лечении злокачественных новообразований с метастазами.

Основываясь на допущении, что из всех лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль, опухолеспецифичные Т-клетки с ци-

тотоксическим действием являются наиболее подготовленными к борьбе с опухолевой паренхимой, некоторые исследователи используют для иммунотерапии выращенные в культуре и активированные лимфоциты, инфильтрирующие опухоль. Последние выделяют из опухолевых масс, удаленных хирургическим путем, затем культивируют с ИЛ-2 и снова реинфузируют ими больного. Для повышения противоопухолевого воздействия в лимфоциты, инфильтрирующие опухоль, вносят (производят трансфекцию) ген ФНОа, мощного противоопухолевого цито-кина.

Лечение цитокинами. Поскольку эти вещества способны активировать специфические и неспецифические (воспалительные) защитные силы организма, несколько цито-кинов по отдельности или в комбинации с другими видами лечения пытаются использовать в противоопухолевой терапии. О применении ИЛ-2 уже говорилось. Но кроме него, используют также интерфероны а, у, ФНОа и гемопоэтические факторы роста, а-интерферон активирует NK-клетки, повышает экспрессию молекул главного комплекса гистосовместимости на озлокачествленных клетках и дает прямой цитостатический эффект. Наиболее впечатляющие результаты по применению а-интерферона достигнуты в лечении светлоклеточной лейкемии. Помимо провоспалительного действия, цитокины способны также усиливать процессы иммунного распознавания опухолевых клеток. В эксперименте удается воспроизвести мощный противоопухолевый ответ при инсерции генов цитокинов в геном малигнизированных клеток с низкой иммуногенностью. Такой же подход пытаются применить и при лечении опухолей человека.

Лечение антителами. Несмотря на то что антитела к опухолесвязанным антигенам сами по себе неэффективны, интерес к ним не снижается из-за возможности использования их в качестве агентов, доставляющих к малигнизированным мишеням цитотоксические продукты. В частности, имеется опыт применения моноклональных антител против определенных типов В-клеточной лимфомы. Эти антитела конъюгируют с рицином (мощным цитотоксином), в результате чего образуется иммунотоксин, который и вводят больным.

Глава 8.