Читайте также:
|
Опухолевые клетки представляют собой весьма сложную мишень для создания вакцин, так как они имеют большое антигенное сходство с нормальными цитологическими аналогами, а опухолеспецифические антигены вызывают слабый иммунный ответ и зачастую плохо распознаются из-за нарушений ассоциации с белками МНС. В результате иммунная система хотя и отвечает на опухолевые клетки, ответ этот редко бывает недостаточно эффективным, чтобы побороть опухоль.
Противоопухолевая вакцинация - это способ создания активного специфического противоопухолевого иммунитета в организме с помощью вакцины, содержащей иммуногенные антигены.
Противоопухолевые вакцины могут включать в свой состав целые опухолевые клетки либо только их антигены. В зависимости от их состава и механизма формирования иммунного ответа различают следующие виды противоопухолевых вакцин:
1. Вакцины на основе опухолевых клеток:
· аутологичные;
· аллогенные.
2. Антигенные противоопухолевые вакцины:
· содержащие белки или фрагменты белков опухолевых клеток;
· ДНК-вакцины;
· антиидиотипические вакцины.
· вакцины на основе дендритных клеток.
Вакцины на основе опухолевых клеток представляют собой живые аллогенные или аутологичные опухолевые клетки. Пролиферативные способности клеток ограничивают различными методами: ионизирующим излучением, митомицином С, замораживанием и размораживанием или тепловым воздействием на клетку. Однако такое воздействие может изменить структуру и свойства опухолевых антигенов и, следовательно, уменьшить эффективность вакцины. Тем не менее, присутствующий в этом случае широкий спектр антигенов определяет возможность их использования при лечении соответствующей опухоли без оценки экспрессии отдельных антигенных детерминант.
Основное преимущество аутологичных вакцин заключается в том, что они идентичны клеткам опухоли с соответствующими молекулами HLA и другими структурами, активирующими Т-клеточный адаптивный иммунный ответ, поэтому исчезают проблемы несовпадения антигенного профиля вакцины и опухоли, а также аллергических реакций на чужеродные не-опухолеспецифичные антигены. Это снижает риск развития осложнений, кроме того, снижается риск контаминации патогенными вирусами и внутриклеточными паразитами. Кроме того, такие клетки достаточно долго могут находиться в организме, что важно для развития полноценного иммунного ответа. К сожалению, антигенный профиль опухолевых клеток, полученных из разных мест (основная опухоль, метастазы, лимфоузлы), может существенно различаться. К тому же не всегда есть возможность получить достаточное количество опухолевого материала от больного, а в случае наличия такой возможности сложностью является получение однородной стандартизованной популяции опухолевых клеток, пригодных для получения вакцины. Такие вакцины являются фактически индивидуальными, и стоимость их весьма велика. Тем не менее, такие вакцины проходят уже II и III фазу клинических испытаний, в частности, при меланоме, с определенным положительным эффектом.
В случае использования аллогенных клеток вероятность совпадения антигенов вакцины и опухоли снижается, поэтому такие вакцины создаются, как правило, из клеточных линий, взятых у нескольких больных (поливалентные вакцины). Смесь клеточных линий от нескольких сходных опухолей может содержать достаточно широкий спектр опухолевых антигенов. Такой вариант вакцин позволяет существенно повысить вероятность совпадения антигенов вакцины и больного. Преимущество этих вакцин состоит в том, что они не требуют взятия опухолевых клеток у пациента и возможно получение достаточного их количества для нескольких иммунизаций. Примером такой вакцины является поливалентная меланомная клеточная вакцина, разработанная Morton и соавт., которая состоит из трех аллогенных меланомных клеточных линий с высокой экспрессией поверхностных иммуногенных глико- и липопротеинов и ганглиозидов. Клинические испытания такой вакцины показали, что развитие адаптивного иммунного ответа как Т-клеточного, так и гуморального типа на эти антигены коррелировало с повышением выживаемости пациентов. Определенным препятствием при использовании аллогенных клеток является различие HLA-антигенов пациента и клеток вакцины, что может вызывать не только реакции по типу отторжения трансплантата, но и существенно влиять на эффективность вакцинотерапии. Так, например, Melacine (Сorixa corp., Canada) - вакцина, состоящая из лизата аллогенных меланомных клеточных линий, оказывает противоопухолевый эффект лишь у 5–10% больных меланомой. Однако этот показатель существенно повышается у больных с такими HLA-антигенами I класса, как А2 или С3. Вероятно, при использовании таких вакцин необходим подбор пациентов с учетом их НLA-антигенов. Сложно говорить об эффективности таких вакцин в случае незначительного совпадения антигенов вакцины и опухоли. К тому же длительное пассирование таких клеток может приводить к модификации антигенного фенотипа клеток. К сожалению, нестабильность этих вакцин требует особых условий производства, хранения и транспортировки. Кроме того, существенные сложности возникают при стандартизации таких препаратов. В некоторой степени лишены этих недостатков вакцины на основе лизированных клеток из аллогенных лабораторных клеточных линий, так как на их основе возможно изготовление более стандартизованного и стабильного препарата. Однако проблемы контроля качества и эффективности таких вакцин, а также проблемы их стандартизации могут существенно ограничить их будущее применение. Вероятно, именно с этим связан тот факт, что в большинстве проведенных в последние десятилетие рандомизированных исследований таких вакцин не было получено доказательств очевидной противоопухолевой активности.
Антигенные вакцины не содержат в своем составе целых клеток, а только антигены опухолевых клеток. Одна опухоль может быть представлена широким спектром антигенов. Некоторые антигены представлены у всех опухолей определенного типа, а некоторые антигены уникальны и могут быть обнаружены только у данного пациента.
Белки, экспрессируемые опухолевой клеткой и являющиеся потенциальными антигенами, способными индуцировать адаптивный иммунный ответ, можно разделить на несколько групп. Прежде всего, это нормальные белки, кодируемые геномом клетки – опухолеассоциированные антигены. К ним можно отнести тканеспецифичные белки, присутствующие как на нормальных клетках, так и на опухолевых клетках, имеющих происхождение из этой ткани (дифференцировочные антигены). Примером таких антигенов являются меланомные антигены (тирозиназа, gp100, MART-1/Melan-A, TRP), которые являются белками, вовлеченными в синтез меланина.
Широко распространен ряд антигенов, экспрессированых в нормальных тканях в минимальных уровнях, недостаточных для индукции специфического иммунного ответа и гиперэкспрессированных на опухолевых клетках, что позволяет использовать их в качестве мишеней для специфической иммунотерапии рака. Это – простатспецифические антигены (PSA/PSMA), уровень которых повышается при аденокарциноме простаты; муцин (MUC1) – повышение уровня которого ассоциируется с раком молочной железы, толстой кишки, поджелудочной железы; HER-2/neu – обнаруживается при раке легких, яичников, молочной железы, простаты и толстой кишки.
Раковоэмбриональные антигены, присутствующие на ранних стадиях развития эмбриона и исчезающие позднее, могут вновь появляться при некоторых опухолях. Так, раковоэмбриональный антиген (CEA), обнаруживаемый в пищеварительном тракте, поджелудочной железе и печени на 2–6-й неделе внутриутробного развития, присутствует при раке толстой кишки, легких, молочной железы. Альфа-фетопротеин, продуцируемый эмбриональными печеночными клетками и желточным мешком, присутствует в сыворотке крови взрослых в малых количествах и повышается при первичном раке печени. Уровень теломеразы, присутствующей в стволовых клетках и исчезающей при их дифференцировке, повышается в опухолевых клетках, и, хотя этот фермент не является сильным антигеном, при определенных условиях также возможно индуцировать против него специфический иммунный ответ.
Неоантигены, не экспрессирующиеся на клетках тканей, из которых образуется опухоль, могут экспрессироваться на других нормальных тканях. Появление таких антигенов является следствием реактивации генов, "молчащих" в нормальных клетках, при их опухолевой трансформации. Так, раково-тестикулярные антигены (MAGE, BAGE, GAGE, LAGE, SAGE, NY-ESO и т.д.) не экспрессируются на меланоцитах, но присутствуют на клетках меланомы и нормальных клетках яичек и плаценты. Аналогично ганглиозидные антигены появляются на меланоцитах только после их неопластической трансформации и всегда присутствуют на клетках спинного и головного мозга.
Опухолеспецифические антигены, которые экспрессируются только на опухолевых клетках, составляют важную группу антигенов, которые способны индуцировать адаптивный иммунный ответ против конкретной опухоли определенного человека или определенной разновидности опухолей. К ним относятся, например, мутантные антигены, экспрессируемые клетками с повреждениями ДНК. Такие модифицированные молекулы (бета-катенин, CDK4, P53 и др.) экспрессируются далеко не во всех опухолях, так как вероятность одинаковых мутаций невысока. Отдельно следует выделить вирусные антигены - белки, экспрессируемые на поверхности инфицированных клеток и ассоциирующиеся со злокачественной трансформацией клетки вирусной этиологии. К ним прежде всего относятся белки (Е6, Е7) вируса папилломы человека, ассоциированного с раком шейки матки, вирусы Эпштейна–Барра, а также вирусы герпеса, гепатита В и др.
К настоящему времени более 100 таких антигенных белков являются кандидатами для создания на их основе противоопухолевых вакцин, и их количество непрерывно растет. На сегодняшний день используются разные методы идентификации опухолевых антигенов, но наиболее успешным является технология получения кДНК из опухолевых клеток, ее клонирование с последующим получением белков, кодируемых этими генами, которые затем тестируются в качестве антигена для индукции адаптивного иммунного ответа на исходные опухолевые клетки.
Вакцины на основе отдельных антигенов могут включать опухолевые антигены, полученные из стандартизованных линий опухолевых клеток или с помощью рекомбинантных технологий. Важно, чтобы такие белки были достаточно очищенными, в том числе и от HLA-антигенов, чтобы не индуцировать анти-HLA-иммунный ответ.
Исследования с очищенными ганглиозидами показали, что на них развивался достаточно выраженный иммунный ответ. Так, у 50-80% больных меланомой (III стадия) продемонстрировано повышение титра IgM- и IgG-антител при использовании вакцины, содержащей GM2- и GD2-ганглиозиды, что можно считать прогностически положительным признаком при этом заболевании.
Пептидные антигены потенциально являются более эффективным средством иммунизации по сравнению с цельными белками, поэтому они чаще включаются в состав противоопухолевых вакцин. Идентификация антигенных детерминант опухолевых антигенов, как правило пептидов, включающих 8–9 аминокислотных остатков, позволила получать их методами химического синтеза и использовать для создания противоопухолевых вакцин.
Наиболее широко проводятся экспериментальные и клинические испытания раково-тестикулярных и меланомных синтетических пептидных антигенов. Тестирование противомеланомых вакцин дало определенные положительные результаты. Однако гетерогенность антигенов даже на различных клетках одной опухоли (или ее метастазах) может приводить к селекции опухолевого клона и, соответственно, формировать резистентные к такой вакцинотерапии клоны. По этой причине предпочтительнее использовать вакцины, в состав которых входит несколько высокоочищенных или синтетических антигенов (поливалентные вакцины), что повышает вероятность индукции адаптивного иммунного ответа против различных клеточных клонов одной опухоли.
В то же время существенным препятствием для массового использования таких вакцин является индивидуальный для каждой опухоли набор опухолевых антигенов, что определяет необходимость в каждом случае тестировать опухоль на наличие тех или иных мишеней и определять соответствующий антиген для включения его в состав вакцины. Такое тестирование вполне доступно методами, основанными на полимеразной цепной реакции или иммунохимии, что позволяет подобрать набор антигенов для вакцинотерапии. К сожалению, недостаточность данных о специфических антигенных детерминантах при многих опухолях ограничивает использование отдельных антигенов для противоопухолевой иммунотерапии.
Другой недостаток пептидных вакцин – проблема, называемая HLA-рестрикция. Известно, что необходимым условием взаимодействия иммунокомпетентных клеток в иммунном ответе является экспрессия на их мембранах HLA-антигенов, причем взаимодействующие клетки должны иметь один и тот же набор этих антигенов. Белки HLA, связываясь с антигенными пептидами, участвуют в их презентации для распознавания Т-лимфоцитам. Каждая молекула HLA может связать и представить на поверхности клетки лишь ограниченный набор пептидов. Таким образом, если пептид не может связаться с антигенсвязывающим участком молекулы HLA, вакцина, основанная на этом пептиде, будет неэффективна. Поэтому оптимальное использование пептидных вакцин требует HLA-типирования ткани пациента для того, чтобы выбрать пептидные антигены, совместимые с HLA-антигенами больного.
Преимущество противоопухолевых вакцин, основанных на пептидных антигенах, состоит в том, что они доступны для массового производства, имеют относительно небольшую коммерческую стоимость и к ним применимы стандартные требования, принятые для лекарственных препаратов.
ДНК-вакцины. Такие вакцины представляют собой генетическую последовательность, которая кодирует опухолевый антиген. Она встроена в вектор (плазмида, вирусный вектор и т.д.) и содержит промотор, обеспечивающий экспрессию экзогенного белка в эукариотических клетках. Эти конструкции, введенные в мышечную ткань или подкожно, встраиваются в ДНК клеток пациента (фибробласты или миоциты). Результатом активации введенного гена является повышение локальной концентрации необходимого антигена, и как следствие, развитие адаптивного иммунного ответа против него. Такая генетическая конструкция может содержать несколько антигенных детерминант, что повышает вероятность их совпадения с антигенами опухоли и, соответственно, развития специфического противоопухолевого иммунного ответа. В то же время применение таких вакцин также ограничивается опухолями с определенными антигенными детерминантами (как и всех антигенспецифических вакцин). Достаточно выраженный адаптивный иммунный ответ наблюдается при использовании в ДНК-вакцинах ксеноантигенов, что позволяет рассматривать их перспективными при лечении рака вирусной этиологии, например, вызываемого вирусом папилломы человека рака шейки матки.
Повысить иммуногенность ДНК-вакцин удается при увеличении вводимой дозы, так как для индукции достаточно сильного адаптивного иммунного ответа и человека необходимы более высокие уровни доз по сравнению с лабораторными животными. Включение в такие вакцины нескольких антигенных детерминант и биологических модификаторов иммунного ответа, таких как ИЛ-2, ГМ-КСФ и др., также приводит к усилению их эффективности. Вариантами ДНК-вакцин могут быть следующие генетические конструкции: последовательность, кодирующая антиген (антигены); последовательность, кодирующая как антиген (антигены), так и биологический модификатор в одной плазмиде; две плазмиды, содержащие такие гены и вводимые совместно или раздельно.
Главное преимущество этого типа вакцины состоит в том, что их производство не требует клеточного материала или индивидуализированных манипуляций с ДНК, она достаточно стабильна, что делает доступным производство таких препаратов в больших количествах. ДНК легко изменяема в лабораторных условиях, поэтому достаточно легко можно создавать вакцины против антигенов различных опухолей. Антигенные белки продуцируются в собственных клетках организма в нативной конформации, что иногда способствует повышению их иммуногенности.
Антиидиотипические вакцины. В качестве индукторов адаптивного противоопухолевого иммунного ответа могут выступать и антиидиотипические антитела (антитела против антител к опухолевым антигенам), которые способны имитировать опухолевые антигены. Такие вакцины, с одной стороны, формируют специфический иммунный ответ на опухолевый антиген, а с другой стороны, являясь эффекторными молекулами адаптивного иммунитета, могут существенно повышать уровень этого иммунного ответа. Положительным свойством таких вакцин является высокая способность преодолевать толерантность по отношению к опухолевым антигенам.
В экспериментальных моделях показано, что использование антиидиотипических антител индуцирует выраженный адаптивный противоопухолевый иммунный ответ к различным опухолевым антигенам. Клинические испытания вакцин на основе антиидиотипических антител, имитирующих СА125-антиген, показали, что при раке яичников развивается специфический иммунный ответ на СА125-антиген, коррелирующий со стабилизацией опухолевого процесса. Подобные результаты получены и при использовании антиидиотипических антител, имитирующих ганглиозидный антиген GD2 у пациентов с III стадией меланомы. Проводятся исследования вакцин на основе антиидиотипических антител к опухолевым антигенам при раке молочной железы и колоректальной карциноме.
Вакцины на основе дендритных клеток (ДК-вакцины). В последнее десятилетие был создан новый класс экспериментальных вакцин – вакцины на основе дендритных клеток (ДК-вакцины). Принцип создания этих вакцин заключается в следующем. Моноциты периферической крови культивируют in vitro в присутствии ГМ-КСФ, TNF-α и ИЛ-4. Эти три цитокина индуцируют образование большого количества дендритных клеток. Затем эти клетки культивируют с различными антигенами (обычно опухолеспецифическими), после чего их вводят обратно пациенту. В процессе культивирования ДК поглощают антигены (как правило короткие антигенные пептиды), процессируют их, а затем, при введении в организм пациента, представляют в комплексе с МНС-белками для распознавания Т-хелперам и CD8+цитотоксическим лимфоцитам, тем самым индуцируя адаптивный иммунный ответ. Активированные вакцинные ДК продуцируют ряд цитокинов, в частности, ИЛ-12, стимулирующий Тх1-тип адаптивного иммунного ответа. Примером противоопухолевых терапевтических ДК-вакцин являются вакцины для лечения рака простаты, разработанные группой российских ученых. Было сконструировано несколько вариантов ДК-вакцин, отличающихся составом опухолеспецифических антигенов, которыми производилась «загрузка» ДК. Использовался набор антигенных пептидов из простат-специфического мембранного антигена и опухолевый антиген MAGE-3, характерный и для рака простаты. Изучались как смеси этих пептидов в разных комбинациях, так и их комплексы с адъювантом - рекомбинантным белком теплового шока rHsp70 из M. tuberculosis, являющимся агонистом TLR4. Было показано, что во всех случаях полученные ДК-вакцины индуцировали генерацию опухолеспецифических цитотоксических CD8+ Т-лимфоцитов, причем использование для нагрузки ДК смесей опухолеспецифических пептидов с rHsp70 в качестве адъюванта позволяло индуцировать Т-лимфоциты с более высокой цитотоксической активностью. Распознавание и лизис опухолевых клеток-мишеней сопровождались высоким уровнем продукции IFN-γ, который коррелировал с количеством опухолеспецифических CD8+ Т-лимфоцитов, индуцированных с помощью ДК-вакцин.
Описаны ДК-вакцины для лечения колоректального рака, ряд ДК-вакцин для лечения лимфопролиферативных заболеваний. Эти вакцины интересны тем, что в хромосомы дендритных клеток вводился ген ИЛ-23 (функциональный аналог ИЛ-12), что оказывало адъювантный эффект, затем проводилась нагрузка модифицированных ДК опухолеспецифическими пептидами, после чего эти ДК вводили непосредственно в опухоль, что существенно усиливало генерацию цитотоксических лимфоцитов и приводило к уменьшению массы опухоли.
Другая задача при создании противоопухолевых вакцин состоит в повышении иммуногенности входящего в их состав антигена либо усилении адаптивного иммунного ответа на него. Попытки создать терапевтические вакцины, которые достаточно эффективно стимулировали бы специфический иммунный ответ против опухолей, пока не дали желаемых результатов, однако разработки правильных комбинаций адъювантов могут значительно улучшить ситуацию. В последнее время создан целый ряд экспериментальных противораковых вакцин, содержащих различные комбинации адъювантов, в том числе CpG – последовательность ДНК, характерная для бактерий и определенных вирусов, но отсутствующая у человека. Обладает адъювантными свойствами за счет активации антигенпредставляющих ДК через Толл-подобные рецепторы (TLR9).
Одна из таких вакцин, которая находится сейчас на последней стадии клинических испытаний, содержит опухолевый антиген Mage-А3, который высоко специфичен для нескольких типов раковых клеток, в том числе немелкоклеточного рака легких, рака головы, шеи и мочевого пузыря, с адъювантной смесью As15, в которую входят MPL, QS21, а также CpG. В испытаниях на больных с мелкоклеточным раком легкого у 96% пациентов показан высокий уровень синтеза антител против Mage-А3 антигена и индукция цитотоксических Т-лимфоцитов.
Во второй фазе клинических испытаний противораковой вакцины Melan-А, содержащий CpG-адъювант, получены доказательства индукции большого количества CD8+ цитотоксических Т-лимфоцитов, специфичных к антигенам меланомы.
Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 67 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |