Противоопухолевые вакцины

ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЕ

ВАКЦИНЫ 

Более 100 лет  повышенный интерес вызывает вопрос об эффективности иммунного ответа на опухоль у человека. Клиницисты сталкиваются с большим разнообразием клинического течения злокачественной опухоли. Одной из гипотез, объясняющих этот факт, является представление об определяющей роли иммунной системы в течении злокачественных заболеваний и о ее возможной несостоятельности на отдельных этапах опухолевой прогрессии.

В настоящее  время неэффективность иммунного  ответа у больных связывают с

1) недостаточной  иммуногенностью опухолеассоциированных  антигенов,

2) синтезом опухолевыми  клетками иммуносупрессивных веществ,

3) экспрессией  локальных ингибирующих молекул,

4) нарушением  регуляторной функции лимфоцитов,

5) повреждением  механизма представления опухолевого  антигена,

6) недостаточным  контактом с поверхностными антигенами  опухоли. В результате исследований последнего десятилетия в области противоопухолевого иммунитета появилось большое число работ, которые наметили пути изменения или восстановления иммунного ответа на опухоль. Одним из таких направлений является противоопухолевая вакцинотерапия (вакцинация) .

Вакцинация –  это способ создания активного специфического иммунитета в иммунокомпетентном организме с помощью вакцины, содержащей иммуногенный антиген. Иммуногенные антигены – генетически чужеродные вещества, способные стимулировать образование эффекторных клеток, синтез цитокинов и продукцию антител. Иммуногенностью обладают белки, полисахариды, полипептиды, нуклеиновые кислоты. В онкологии термин «иммуногенность» используется для характеристики опухолеассоциированных антигенов, участвующих в формировании противоопухолевого иммунитета. 
 
 
 
 

Опухолеассоциированные антигены 

Опухолеассоциированные антигены – компоненты опухолевых клеток, измененные (по структуре или экспрессии) относительно нормальных клеток организма. Антигенный состав опухолевых клеток долгое время оставался предметом дискуссий. Неясен был вопрос, распознаются ли опухолевые клетки иммунной системой человека как генетически чужеродные? Обнаружение у онкологических больных:

1) антител, реагирующих  с клетками их собственных  опухолей,

2) опухоль инфильтрирующих  лимфоцитов, которые лизируют HLA идентичные опухолевые клеточные линии, легло в основу иммунологических исследований опухолевой трансформации, роста опухолей, формирования противоопухолевого иммунитета .

В процессе изучения опухолеассоциированных антигенов  открылись много обещающие перспективы разработки иммунологических подходов для лечения онкологических заболеваний . Было показано, что эти антигены, помимо экспрессии на клеточной поверхности, в большом количестве присутствуют в цитоплазме или только в цитоплазме. Многие из них обнаруживаются в культуральной жидкости при длительном культивировании опухолевых клеток.

Особо следует  отметить быстрые успехи в описании репертуара опухолеассоиированных антигенов меланом для субпопуляций клеток, представляющих отдельные этапы дифференцировки, развития или злокачественной трансформации. Показано, что на экспрессию некоторых из этих антигенов в клетках меланом влияет экспрессия клеточных онкогенов, которые могут играть роль в этиологии или прогрессировании опухолей. Кроме того, уровень экспрессии некоторых опухолеассоциированных антигенов модулируется α, β и γ интерферонами.

В настоящее  время идентифицированы десятки  опухолеассоциированных антигенов  и список их постоянно увеличивается. Основываясь на образцах, экспрессирующих родственные белки, выделяют 6 групп антигенов, связанных с опухолевыми клетками :

1) опухолевые антигены – антигены, которые специфичны для определённых тканевых ростков, например меланоцитные антигены MART 1/Melan A (MART1), gp100, gp75, mda 7, тирозиназа и связанные с этим ферментом белки, простатический мембранный антиген и простатический антиген. Эти антигены экспрессируются как в опухолевых, так и в нормальных клетках того же ростка;

2) мутированные антигены – эпитопы антигенов, кодирующиеся вследствие опухолеспецифических мутаций в онкогенах или супрессорных генах, или появляющиеся вследствие увеличения экспрессии того или иного генетического элемента (мутации в гене ras, перестройки в гене bcr/abl, суперэкспрессия гена Her 2/neu, мутация в гене р53 и т.д.);

3) немутированные антигены – антигены, которые экспрессируются в опухолевых клетках различного гистогенеза – MAGE, BAGE, RAGE и NY ESO;

4) антигены, связанные с клональной перестройкой генов иммуноглобулинов и ассоциированые с индивидуальным иммунологическим портретом миелом и В клеточных лимфом;

5) антигены вирусного происхождения, например онкобелки Е6 и Е7 папилломавирусов;

6) немутированные эмбриональные белки, экспрессируемые опухолями (альфа фетопротеин, раково эмбриональный антиген и т.д.). 

Распознавание опухолеассоциированных антигенов регуляторными Т лимфоцитами 

Т клеточные  реакции направлены главным образом на чужеродные антигены, связанные с клетками, даже в присутствии растворимых чужеродных антигенов в сыворотке. Это определяется необходимостью одновременного распознавания «чужеродного» антигена и «своих» молекул МНС (от англ. Major Histo compatibility Complex– главный комплекс гистосовместимости).

Цитотоксические Т лимфоциты (ЦТЛ) эффективно распознают антигены опухолей и вирусов, а также продукты других внутриклеточных паразитов, экспрессируемые на поверхности продуцирующих их клеток. Способность ЦТЛ распознавать «свои» молекулы МНС класса I, присутствующие почти на всех аутологичных клетках организма, позволяет Т лимфоцитам реагировать на экспрессию чужеродных антигенов на этих клетках. Благодаря способности ЦТЛ узнавать и лизировать трансформированные или инфицированные аутологичные клетки, распространение потенциально опасных факторов предотвращается путем уничтожения их источника. Таким образом, уникальная защитная роль ЦТЛ в элиминации чужеродных антигенов – это их особенная способность распознавания, благодаря которой ЦТЛ не реагируют на инактивацию растворимых антигенов, но распознают генетически измененные клетки собственного организма .

Направленность Т клеточного распознавания исключительно на антигены, связанные с клетками, способствует так же эффективным взаимодействиям хелперных Т лимфоцитов с антигенпредставляющими клетками (АПК). Для индукции оптимального иммунного ответа хелперные Т клетки, рестриктированные по «своим» антигенам МНС класса II, взаимодействуют с «профессиональными» АПК – дендритными клетками (ДК), макрофагами и антиген специфичными В лимфоцитами. В то же время, частота хелперных Т лимфоцитов и В лимфоцитов, а также ДК или макрофагов, специфичных к тому или иному чужеродному антигену, в норме невелика и для их кооперации (одновременного распознавания) необходимы специальные условия, способствующие соединению этих редко встречающихся клеток. Например, распознавание Т хелперами опухолеассоциированых антигенов в комплексе со «своими» молекулами МНС класса II на поверхности активированных аутологичных ДК «направляет» функцию Т хелперов на участвующие в реакции ДК. Эффективное взаимодействие ДК и Т клеток поэтому прямо зависит от условий распознавания Т хелперами «своих» молекул МНС класса II .

«Профессиональная»  антигенпредставляющая клетка (АПК) – специализированная клетка, обладающая способностью захватывать (фагоцитоз, эндоцитоз, пиноцитоз и т.п.), процессировать и представлять (экспрессировать) чужеродный для организма антиген на клеточной поверхности, а также стимулировать пролиферацию Т лимфоцитов.

Процессинг антигена – совокупность явлений расщепления, фрагментации и комплексирования антигенной детерминанты с МНС/МНС подобной молекулой. В классическом понимании представляемый антиген –антигенный эпитоп является пептидным биополимером

(например, пептидный  олигомер), который представляется Т клеткам.

Представление (презентация) антигена – процесс представления антигенного эпитопа для специфического распознавания Т лимфоцитами. В подавляющем большинстве случаев Т лимфоцит распознает одновременно представляемый антигенный эпитоп в ассоциации (в комплексе) с МНС молекулой, что известно как «феномен двойной рестрикции» (зависимость распознавания от двух факторов).

МНС молекула – молекула из семейства белков главного комплекса гистосовместимости, обеспечивающих представление процессированного антигена на поверхности клетки.

Таким образом, для индукции эффективного противоопухолевого иммунного ответа необходимо кооперативное (одновременное) взаимодействие АПК, хелперных Т лимфоцитов, ЦТЛ при модулирующем влиянии цитокинов. 
 

Нарушения распознавания опухолеассоциированных антигенов регуляторными Т лимфоцитами 

Неадекватность  процесса распознавания опухолевых клеток иммунной системой организма с опухолью связывают с их иммунорезистентностью . Чувствительность этих клеток к гуморальным и клеточным иммунологическим факторам зависит от плотности размещения опхолеассоциированных антигенов на клеточной поверхности, которая коррелирует с повреждающим действием антител и клеток киллеров. Снижение концентрации антигенов на поверхности опухолевых клеток обусловливает иммунорезистентность их к механизмам антигенного распознавания. Клетки с низкой плотностью опухолеассоциированных антигенов можно получить из иммуночувствительной популяции опухолевых клеток. Кроме того, при опухолевой прогрессии может наблюдаться маскировка антигенных детерминант на поверхности клетки. Концентрация антигенов на клеточной поверхности может изменяться в результате соматической гибридизации. Так, случайно возникшая сублиния асцитной опухоли ТАЗ имела в 50–60 раз более низкую по сравнению с исходным штаммом концентрацию изоантигенов на клеточной поверхности. В нормально функционирующей иммунной системе могут наблюдаться нарушения Т клеточного распознавания. Известно много примеров ареактивности Т клеток нормальных животных на определенные антигены при сохранении ответа на большинство других антигенов. Кроме того, идентификация молекул МНС, определяющих реактивность и ареактивность Т клеток, позволила предположить, что ареактивность Т клеток связана с неспособностью распознавания определенного антигена в комплексе с определенной аллельной формой молекулы МНС. Это предположение было основано на том, что не отвечающие на данный антиген индивиды могут распознавать другие чужеродные антигены в ассоциации со своими молекулами МНС, а «нераспознаваемый» антиген – в ассоциации с другими продуктами МНС. Двойная специфичность (в отношении антигена и аллеля МНС) реакций имеет два следствия. Во первых, очень простые антигены, в том числе опухолеассоциированные антигены с немногими потенциально активными эпитопами скорее могут быть неиммуногенными

для данной популяции Т клеток, чем сложные антигены, имеющие множество независимых эпитопов, каждый из которых потенциально может распознаваться Т клетками. В соответствии с этим наблюдением отдельные пептидные фрагменты сложных антигенов, представленные на опухолевой клетке, могут обнаруживать свойства небольших, простых антигенов и не индуцировать иммунный ответ в организме с опухолью, распознающих нефрагментированный опухолевый антиген. Второй эффект Т клеточной ареактивности на определенные комбинации опухолеассоциированных антигенов со своими молекулами МНС может быть связан с неспособностью Т клеточной популяции распознавать этот антиген в комплексе с определенными молекулами МНС на АПК. Чтобы объяснить отсутствие распознавания, были предложены две не исключающие одна другую гипотезы: 1) комплекс опухолеассоциированного антигена с молекулой МНС не образуется в иммуногенной форме на поверхности АПК в организме с опухолью; 2) Т клетки в таком организме недостаточно эффективно распознают функционально «полноценный» комплекс на АПК. Экспериментальная проверка этих гипотез связана с большими трудностями, так как Т клеточная активация – это единственно известный способ регистрации функционирующих комплексов антигена с молекулами МНС на поверхности АПК, и активация соответствующим комплексом – это единственный способ доказать существование Т клеток с определенной специфичностью.

Таким образом, маскировка антигенов, снижение их концентрации или иммунорезистентности опухолевых клеток представляет собой одну из основных причин нарушения распознавания опухолеассоциированных антигенов регуляторными Т клетками в организме с опухолью. 

Восстановление  распознавания опухолеассоциированных антигенов регуляторными Т лимфоцитами с помощью противоопухолевых вакцин 

Основной задачей  противоопухолевой вакцинации или активной специфической иммунотерапии является индукция и поддержание иммунного ответа, направленного на распознавание и элиминацию иммунорезистентных опухолевых клеток с помощью противоопухолевых вакцин. Клинические исследования активной специфической иммунотерапии больных с опухолями различных локализаций проводятся в настоящее время во всех онкологических центрах мира. Современные исследования в области создания противоопухолевых вакцин включают два основных направления: 1) совершенствование разных этапов традиционной технологии и 2) разработку ново го поколения вакцин на основе достижений молекулярной биологии и теоретической иммунологии.