Терапия опухолей
Не секрет, что, несмотря на существенное улучшение методов борьбы с опухолями, онкологические заболевания продолжают оставаться одной из основных причин смертности. По данным Национального ракового института США, за последнее десятилетие смертность от рака снизилась на 15-17%, но одновременно с этим встречаемость заболевания увеличилась на 50%. Похоже, что эффективность традиционных методов лечения рака достигла своего максимума. Необходимо искать принципиально новые подходы к терапии опухолей. Достижения современной молекулярной биологии и генетики позволяют надеяться, что такие средства будут найдены.
В настоящее время молекулярно-генетические принципы возникновения опухолей в основном понятны. Открыта и охарактеризована большая группа онкогенов, мутации в которых приводят к их повышенной экспрессии и, как следствие, к злокачественной трансформации клеток. Другая группа генов, обозначаемых как гены-супрессоры опухолей, кодируют белки, подавляющие клеточный рост. Инактивация таких генов также способствует превращению нормальной клетки в опухолевую. Наконец, выявлено большое число генов, изменения в которых всегда ведут к перерождению первичной, относительно доброкачественной опухоли. Ее клетки становятся злокачественными, способными к инвазивному, деструктивному росту и метастазированию, т.е. переносу и росту в новых местах. Более того, трансформированные клетки могут атаковать и уничтожать нормальные клетки организма.
Хотя мы узнали очень много о механизмах возникновения рака, это не привело к немедленному решению проблемы рака, т.е. к разработке методов его лечения. Одна из причин - разнообразие генетических изменений, вызывающих рак. Более того, в одной опухоли могут присутствовать клетки с разными генетическими портретами, которые выражаются в виде опухолевых антигенов. Другая причина - невозможность вызвать генетические изменения абсолютно во всех опухолевых клетках так, чтобы подавить их рост. Наконец, третья причина - это высокая пластичность опухолевых клеток, их способность накапливать мутации, сохраняя жизнеспособность. В результате некоторым клеткам удается избежать гибели, и они снова дают рост опухоли.
Таким образом, современные подходы к генной терапии опухолей основаны, во-первых, на нормализации работы мутировавшего гена (онкогена или гена-супрессора) и, во-вторых, на обучении иммунной системы организма распознавать опухолевые антигены и активировать противоопухолевый иммунный ответ.
К первому относятся попытки подавить работу наиболее часто активируемых онкогенов, например, онкогена ras, или, наоборот, вызвать образование нормального продукта гена-супрессора опухолей, например, белка р53. В частности, заражение опухолей вирусами, синтезирующими нормальный белок р53, останавливает развитие опухоли, хотя и не приводит к полному излечению.
Здесь мы подходим к основополагающей проблеме любой неинвазивной терапии. Ведь если мы инфицируем вирусным вектором целый организм, то и нормальные клетки заражаются вирусом, который будет всегда либо синтезировать нормальный белок р53, либо инактивировать экспрессию гена ras. И то и другое может иметь негативные последствия для нормальной клетки. Значит, повысить эффективность воздействия и снизить негативные эффекты может только направленная или адресная доставка терапевтического средства. Работы в данном направлении интенсивно ведутся, но каких-либо существенных достижений пока не опубликовано.
Второй подход основан на мобилизации иммунной системы организма против опухоли. В рамках теории иммунного надзора, трансформированные клетки должны удаляться с помощью клеток иммунной системы. Однако наличие опухолей указывает на низкую эффективность этого надзора, а может быть, и на его полное отсутствие. Одновременно с этим имеется целый ряд документированных фактов, подтверждающих принципиальную возможность существования противоопухолевого иммунитета. Это и случаи спонтанной регрессии опухоли; и обнаружение в организме пациентов клеток иммунной системы, распознающих опухолевые клетки; и многочисленные эксперименты на животных, в которых достигался терапевтический эффект. Эти факты не могли не привести к идее противоопухолевой вакцинации, тем более что противопатогенные вакцины уже доказали свою эффективность. Но в данном случае речь идет не о профилактической вакцинации, а о вакцинации уже инфицированного организма, т.е. о терапевтической вакцинации, что весьма непросто, если нужно вызвать специфический иммунный ответ. “Иммунизировать против рака будет так же сложно, как организму отторгнуть правое ухо, оставив незатронутым левое”, - писал В.Вуглум в журнале “Раковые исследования” (США) в начале XX в.
За последнее десятилетие за рубежом проведено большое количество клинических испытаний по противоопухолевой вакцинации. Так, в США за один только год (2003) прошло более 100 клинических исследований по вакцинотерапии опухолей. В основном их можно разделить на три группы. К первой относят клинические исследования, в которых в качестве иммуногенов используются известные опухолевые антигены в виде синтетических пептидов. Для этого определяется наличие этих антигенов в опухоли пациента и проводится иммунизация соответствующими пептидами. При подобном подходе частичный регресс опухоли достигался только в 2-3% случаев. С точки зрения клинической медицины применение стандартизованных химических пептидов имеет неоспоримое преимущество. Однако, во-первых, эффективность такой вакцинации незначительна, во-вторых, количество известных опухолевых антигенов еще очень ограничено. Кроме того, в организме пациентов уже сформировалась толерантность к опухолевым антигенам, используемым для вакцинации. Значит, необходимо каким-то образом либо преодолеть эту толерантность, либо применять те опухолевые антигены, на которые она еще не сформировалась.
Эти задачи пытаются решить в исследованиях, относящихся ко второй группе. Здесь источником опухолевых антигенов служат сами инактивированные опухолевые клетки, которые для преодоления толерантности генетически модифицируются, чтобы секретировать различные цитокины, такие как интерлейкин-2, -4, -7, интерферон, фактор, стимулирующий рост колоний, и целый ряд других. Все перечисленные цитокины принимают участие в формировании приобретенного иммунного ответа. Большинство опухолевых клеток, модифицированных для продукции определенных цитокинов, in vitro не замедляют свой рост. Однако in vivo рост опухоли значительно замедляется, что говорит об активации иммунного ответа организма благодаря цитокинам. Механизмы данного процесса до конца не ясны и могут отличаться для различных цитокинов. Тем не менее использование инактивированных цитокин-продуцирующих опухолевых клеток для иммунизации пациентов применяется в клинике, однако его эффективность составляет 3-4%.
К третьей группе относятся вакцины на основе дендритных клеток пациента, которые нагружаются вне организма (ex vivo) опухолевыми антигенами в виде пептидов или клеточных лизатов. Эффективность такой вакцинации, а именно случаи частичного регресса опухоли, составляет 7-7.5%.
Как видно из приведенных клинических данных, эффективность терапевтических вакцин достаточно низкая. Как это объяснить и как повысить их эффективность?
Для того чтобы разобраться со сложным процессом возможного противоопухолевого ответа, совершим небольшой экскурс в теорию иммунного ответа. В упрощенном виде иммунная система атакует то, что имеет признак “чужого” или/и не имеет признака “своего”. Эволюционируя, иммунная система должна была противостоять, в первую очередь, наружной инфекции, которая не имеет признаков “своего”, но несет признак “чужого”. Но трансформация собственных клеток организма и, как следствие, отсутствие признака “чужой”, а в то же время присутствие признака “свой”, приводит к возникновению толерантности в отношении переродившихся клеток. В данном случае мы даже не рассматриваем те опухоли, которые сами “научились” распознавать и атаковать клетки иммунной системы, например, через Fas лигандзависимый лизис. Таким образом, чтобы обеспечить эффективное распознавание опухолевых клеток, мы должны пометить их маркером “чужой”, а чтобы удалить их - активировать цитотоксический ответ.
Антиген-презентирующие клетки (АПК), к которым относятся дендритные клетки, макрофаги и некоторые другие, взаимодействуют с патогеном. Поглощенный патоген индуцирует синтез антигенных пептидов, которые представляются в комплексе с антигенами главного комплекса гистосовместимости (major histocomplatibility complex - MHC), формируя первый сигнальный каскад. Одновременно с этим АПК распознает “чужого”, запускает цитокиновый каскад и синтезирует костимуляторную (кооперативно действующую) молекулу В7, обеспечивая второй сигнальный каскад. Таким образом наивная Т-клетка превращается в обученную клетку-помощника. Через сложный каскад цитокинов и взаимодействий такая клетка инициирует антительный и/или цитотоксический Т-лимфоцитарный ответ (рис.2). Для надежности природой придуманы два сигнала, помогающие избежать ответа на “свои” антигены, который может привести к аутоиммунным заболеваниям. В случае злокачественной трансформации клеток организма именно отсутствие второго сигнала блокирует противоопухолевый ответ иммунной системы. Распознавание “чужого” происходит с помощью врожденной системы защиты организма.