Практическая онкология №3 2003

Стр.1

Стр.2

Стр.3

© А.Ю.Барышников, 2003 г. УДК 612.017.1:616006 НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей ГУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва Накопившиеся сведения о взаимоотношении опухоли и иммунной системы позволяют подходить к биотерапии опухолей на рациональной основе и заранее прогнозировать успех или неудачу планируемого вида лечения. ВЗАИМООТНОШЕНИЕ ОПУХОЛИ И ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА А.Ю.Барышников Еще 10 лет назад биологическая терапия опухолей была скорее мечтой, чем реальностью. С этого времени ситуация существенно изменилась. Появились био логические подходы к лечению онкологических заболеваний, составляющие неотъемлемую часть современной клинической практики. Разработаны новые эффективные биотехнологические методы, использование которых в будущем, несомненно, принесет свои плоды. Во многом этому способствовало понимание проблемы взаимоотношения опухоли и иммунной системы. Иммунная система подразделяется на две основные системы – гуморальную и клеточную. За функционирование гуморальной системы, в основном, ответствен ны Влимфоциты, а за функцию клеточной системы – Тлимфоциты. В противо опухолевом ответе организма принимают участие обе системы, однако, контроль за ростом и регрессией опухоли осуществляют Тклетки. Образующиеся в про цессе роста опухоли противопухолевые антитела блокируют опухолеассоцииро ванные антигены и препятствуют разрушению опухоли специфическими Тлим фоцитами и способствуют её ускользанию изпод иммунологического надзора. Регулируют развитие гуморального и клеточного ответа Тклетки помощники, так называемые хелперы. Тхелперы 1го типа ответственны за развитие клеточного иммунного ответа, а Тхелперы 2го типа индуцируют гуморальный иммунный ответ. В зависимости от того, какой тип хелперов будет преобладать, определяет ся судьба опухолевой клетки – или она будет убита цитотоксическими Тлимфо цитами, или ускользнет от иммунного надзора. Иммунные Тклетки обычно активируются после их связывания с клетками других типов. Активация является следствием взаимодействий рецептор – лиганд на поверхности двух связывающихся клеток. Главным событием в развитии им мунного ответа является презентация антигена. Презентация антигенов В отторжении чужеродных трансплантатов и опухолевых клеток основную роль играет клеточноопосредованный иммунитет, ведущим компонентом которого являются Тклетки. Абсолютно необходимым условием для антигенспецифичес кой активации Тлимфоцитов является взаимодействие между Тклеточным ре цептором антигена (TCR) и комплексом: молекула МНСантиген на опухолевой клетке. Тлимфоциты могут узнавать чужеродные антигены только вместе с экс прессированными на клеточной поверхности «своими» молекулами главного ком плекса гистосовместимости – МНС/НLA. Молекулы МНС подразделяются на два основных класса – I и II. Они являются интегральными мембранными гликопро теидами и экспрессируются на поверхности клеток. Молекулы МНС этих двух классов, нековалентно связанные в комплекс с антигенными пептидами, служат лигандами для Тклеток разных типов. Тклетки узнают комплексы «антиген–мо лекула МНС» через экспрессированные на их поверхности структуры, известные как Тклеточные рецепторы (TCR). Молекулы класса I выполняют функцию ре цепторов для CD8+ лимфоцитов, а молекулы класса II – ту же функцию для CD4+  лимфоцитов. Функции CD8 и CD4лимфоцитов частично перекрываются. Клет ки CD8+ ПРАКТИЧЕСКАЯ ОНКОЛОГИЯ • Т. 4, № 3 – 2003 могут осуществлять прямой лизис клетокмишеней, выделяя литические гранулы и цитокины. Цитотоксическую активность в некоторых случаях проявляют и CD4+ иногда называют цитотоксическими Тлимфоцитами (ЦТЛ), так как они  127

Стр.1

А.Ю.Барышников клетки, но их называют хелперными (клеткипомощни ки), так как они усиливают реакцию антител, активируя Вклетки, способствуют другим Тклеточным реакциям, а также активируют иные эффекторные клетки. Антиген представляют CD4+ лимфоцитам антигенпре зентирующие клетки (АПК). К АПК относятся моноциты, макрофаги, Влимфоциты, клетки Лангерганса и дендрит ные клетки. Роль дендритных клеток в индукции противо опухолевого иммунитета выявлена сравнительно недавно. Дендритные клетки происходят из стволовых костномоз говых предшественников и в присутствии цитокинов со зревают до зрелых форм. Они обладают способностью пред ставлять антиген CD4+ клеткам в комплексе с антигенами МНС II класса. В процессе индукции Тклеточного ответа участвуют и другие поверхностные молекулы, представлен ные как на Тлимфоцитах, так и на презентирующих клет ках или клеткахмишенях, выступающие при взаимоотно шениях как пары – рецептор–лиганд. Важной для инициа ции иммунного ответа является экпрессия на Тклетках ан тигена CD28, который взаимодействует с лигандом В7/ВВ1. Для непраймированных CD4+  и CD8+ клеток, а также кле ток памяти активация Тклеточного рецептора недостаточ на для стимуляции продукции интерлекина2 и пролифе рации. В7 выступает как «второй сигнал» при активации Тклеток. Активация CD28 также сопровождается индукци ей структурного гомолога CD28 рецептора CTLA4, с более низкой экспрессией, но большей авидностью к В7, чем CD28. Усиливают сигналы такие рецепторнолигандные пары как LFA1ICAM1,2 или 3: CD2LFA3; CD5CD72. Тклетки человека, накапливающиеся в опухолевой массе, в некоторых случаях могут специфически лизи ровать аутологические опухолевые клетки in vitro. Они также обладают способностью секретировать интерлей кин2, интерферонгамма, гранулоцитарномакрафагаль ный колониестимулирующий фактор, а также пролифе рировать в ответ на стимуляцию аутологичными опухо левыми клетками. Противоопухолевые Тклетки могут быть выращены в большом количестве in vitro, а затем перенесены человеку для успешного подавления роста опухоли. С помощью методов молекулярного клониро вания были идентифицированы опухолевые антигены, распознаваемые аутологичными Тклетками человека. В совокупности все эти данные свидетельствуют о возмож ности развития Тклеточного иммунного ответа, направ ленного против аутологичной опухоли. Специфические опухолевые антигены Потенциальными мишенями опухолеспецифичных Тклеток могут быть: А. Чужеродные пептиды (вирусные). Б. Модифицированные аутопептиды. 1. Мутированные пептиды (ms, p53). 2. Рекомбинантные белки (bclabl). В. Немутированные аутобелки. 1. Тканеспецифичные (меланоцит, ткань яичек). 2. Онкофетальные белки (альфафетопротеин). 3. Амплифицированный белок (Her2/neu). 128 Practical oncology В недавно проведенных исследованиях было показа но, что опухолеспецифичные Тлимфоциты присутству ют у больных с опухолями нескольких разных типов, включая меланому, рак яичка и почки, саркому, карцино мы головы и шеи, глиобластому и др. Наиболее хорошо изучены опухолеассоциированные антигены меланомы человека. К ним относятся аутобел ки (семейство MAGE), меланоцит и меланомоспецифич ные белки (тирозиназа, gp100, MART1). Аутобелки рас познаются в комплексе с антигеном HLAA1, а мелано моспецифические белки тирозиназа, gp100 и MART – в комплексе с антигеном HLAA2. Генное семейство MAGE включает 12 генов. Антиген MAGE1 экспрессирован при мерно у 40 % больных меланомой. Антиген также пред ставлен у некоторых больных раком молочной железы, легкого, гортани и саркомой. Поскольку антиген HLAA1 экспрессирован у 25 % населения европеоидной расы, а MAGE1 экспрессирован на 40 % меланом, то иммуноте рапию антигеном MEGE1 можно проводить приблизи тельно у 10 % больных меланомой. Цитотоксические Тлимфоциты (ЦТЛ) распознают не мутированные пептиды тканеспецифического белка ти розиназы, которая в норме экспрессирована на ранних этапах дифференцировки миелоцита. Недостатком ти разиназы как мишени противоопухолевой терапии яв ляется то, что в процессе дифференцировки меланом ных клеток она исчезает и не все опухолевые клетки ее экспрессируют. В первую очередь это касается метаста зов меланомы. ЦТЛ также распознают гликопротеид gp100, а также антиген MART1. Последний представлен как на меланомных клетках, так и нормальных мелано цитах и в сетчатке глаза. Некоторые опухолеассоциированные антигены выяв ляются с помощью моноклональных антител. Карцино мы экспрессируют антигены TAG72, HMW, Leх. Опухоли желудочнокишечного тракта содержат белок gp72, вы сокомолекулярный гликопротеид, раковоэмбриональный антиген. При раке легких выявлен рецептор эпидермаль ного фактора роста. В опухолях яичника определяется гликопротеид 38–40 кД и антиген СА125. Маркером рака предстательной железы является простатспецифический антиген. В меланомных клетках моноклональные анти тела определяют gp100, p97, HMWMMA, ганглиозиды GD2 и GD3. Все вышеперечисленные антигены являются мишенями иммунокомпетентных клеток и используют ся при разработке вакцинотерапии рака. Факторы, определяющие отсутствие адекватного иммунного ответа против аутологичных опухолевых клеток Почему все же опухоли появляются и не регрессиру ют под действием иммунной системы? Вопервых, рег рессия опухолей на ранних этапах ее развития современ ными методами не регистрируется и можно полагать, что все же иммунная система уничтожает многие возникаю щие опухолевые клетки. Вовторых, опухоль в процессе ПРАКТИЧЕСКАЯ ОНКОЛОГИЯ • Т. 4, №3 – 2003

Стр.2

Practical oncology прогрессии приобретает ряд свойств, которые позволя ют ей ускользать от иммунологического надзора. Общепризнанно, что спонтанно возникшие опухоли содержат слабые опухолеассоциированные антигены и реакции организма против таких опухолей выявить край не трудно. Умеренные иммунные реакции на опухоль или их полное отсутствие уже давно объясняются отсутстви ем чужеродных генных продуктов в опухолевых клетках, анатомической изоляцией антигенных опухолей от им мунной системы или генерализованной иммуносупрес сией у онкологического больного. Последнее характер но для многих диссеминированных опухолей на поздних этапах развития. Одной из главных причин ускользания опухоли от иммунологического надзора является отсутствие распоз навания опухолевых клеток Тлимфоцитами вследствие неадекватной презентации антигенов. Это происходит часто по той причине, что раковые клетки часто утрачи вают антигены гистосовместимости I и II классов, необ ходимые для презентации антигенов. В качестве приме ра можно привести собственные данные, полученные в РОНЦ им. Н.Н. Блохина, показавшие, что из одиннадцати первичных линий клеток от больных меланомой, анти гены HLA I класса были экспрессированы в 10 случаях, а антигены II класса – лишь в 1 из 11 клеточных линий. Таким образом, можно ожидать развитие иммунного от вета на меланомные клетки только у 1 из 11 больных. Опухолеассоциированные антигены 10 больных не мо гут быть распознаны иммунной системой. У этих паци ентов нельзя вызвать иммунологический ответ на опу холевые клетки с помощью вакцинации. Аналогичная ситуация и с другими опухолями. Другими причинами нарушения презентации являют ся недостаточное расщепление или неадекватная внут риклеточная транспортировка антигенов, а также отсут ствие экспрессии бета2микроглобулина. Кроме того, при внутриклеточном протеолизе может произойти де струкция именно того пептидного участка антигенного белка, который Тклетки организма способны распознать в качестве чужого. Для стимуляции дифференцировки Тклетокпредшественников цитотоксических Тлимфо цитов в цитотоксические клетки может потребоваться эк спрессия опухолевыми клетками не только антигенов для связывания с Трецепторами, но еще и лигандов для обес печения адгезии Тклеток с опухолевыми клетками для их костимуляции. Одним из объяснений нераспознава ния антигенсодержащих опухолевых клеток Тлимфоци тами является именно недостаточная экспрессия этих лигандов, в частности ICAM1, LFA1, B7. Важным механизмом ускользания опухоли от имму нологического надзора может быть отсутствие Тлимфо цитов, способных реагировать с опухолевыми клетками. Число Тлимфоцитов, способных реагировать с комплек сами «молекулы МНС – пептид», экспрессированными в качестве антигенов опухолевыми клетками, очень мало или таких лимфоцитов вообще нет. Большинство генных продуктов, экспрессируемых опухолевыми клетками, А.Ю.Барышников близкородственны или идентичны генным продуктам нормальных клеток. Для того, чтобы собственные Тклет ки организма, Трецепторы которых способны распоз навать эти продукты, могли функционировать в качестве противоопухолевых эффекторных клеток, они не долж ны подвергаться действию механизмов негативной им мунологической селекции, при которой эти клетки эле минируются или супрессируются для обеспечения толе рантности к «своему». Активное действие механизмов супрессии может ослаблять Тклеточные реакции, на правленные против опухоли. У лиц пожилого возраста опухоли возникают чаще. Предполагается, что старению иммунной системы способствуют клеткисупрессоры. Кроме того, опухолевые клетки способны продуцировать факторы, угнетающие иммунный ответ. Недавно был описан новый механизм защиты опухо ли от иммунных воздействий. Он основан на индукции апоптоза в активированных Тлимфоцитах с помощью CD95 рецепторнолигандной системы. На поверхностной мембране опухолевых клеток экспрессирован Fas/APO 1/CD95 лиганд. Активированные Тклетки содержат на своей поверхностной мембране CD95 рецептор. После адгезии иммунного лимфоцита к опухолевой клетке всту пает во взаимодействие CD95 рецепторнолигандная си стема, Тклетка получает сигнал апоптоза и погибает, не успев выполнить свою киллерную функцию. В норме та кой тип защиты от иммунокомпетентных клеток суще ствует в иммунологически привилегированных органах. Оказалось, что опухолевая клетка также его использует с целью защиты от цитотоксических Тлимфоцитов. Кроме того, опухолевые клетки могут быть устойчивы к действию цитотоксических цитокинов, выделяемых эффекторными клетками, или даже стимулироваться, а не подавляться этими клетками. Клеточная иммунная система может оказаться неспособной блокировать опу холевый рост также потому, что опухолевые клетки раз множаются слишком быстро или их количество изна чально слишком велико. Для преодоления указанных проблем разрабатывают ся методы биотерапии, способные усилить противоопу холевые реакции организма. Возможности усиления противоопухолевых реакций Тклеток В нашем арсенале имеется много возможностей для усиления противоопухолевых реакций организма:  использование цитокинов;  модификация генов опухолевых клеток;  модификация генов лимфоцитов;  противоопухолевые вакцины;  адъюванты. Все эти проблемы будут обсуждены в последующих лекциях, а мы остановимся лишь на адъювантах, так как они не будут затронуты другими лекторами. Адъюванты – это вещества, которые усиливают им мунную реакцию на чужеродные антигены или соб ПРАКТИЧЕСКАЯ ОНКОЛОГИЯ • Т. 4, № 3 – 2003 129

Стр.3