Считается, что одну из главных ролей в противоопухолевом ответе играют Т-лимфоциты, которые, непосредственно распознавая опухолевую клетку и связываясь с ней, должны ее уничтожить. Почему же так происходит не всегда и опухолевые клетки избегают надзора со стороны иммунной системы? Увы, антигены есть у всех клеток, они имеются не только на патогенах, но и на любой клетке нашего собственного организма. И конечно же, сгенерированный иммунной системой случайный набор вариантов Т-лимфоцитов с их, как говорят, «репертуаром» клеточных рецепторов будет распознавать и собственные клетки. А вот это как раз нам совсем не нужно! Ведь если лимфоцит распознает собственные клетки, это приведет к возникновению аутоиммунитета — явления, охватывающего большой класс тяжелых болезней, называемых аутоиммунными заболеваниями, когда иммунная система организма уничтожает его собственные здоровые клетки и ткани.
И природой мудро придумано, как избежать возникновения аутоиммунного ответа. Для этого на поверхности Т-клетки имеется «нобелевский лауреат» — особый рецептор под названием PD1 (programmed [cell] death, или программируемая [клеточная] смерть). В названии заложена его функция. Если Т-лимфоцит может случайно распознать клетку нашей собственной ткани, то ничего страшного не произойдет, для блокирования этого имеется ответная часть для «нобелевского лауреата» PD1 — так называемый PD1-лиганд. Если при взаимодействии PD1-лиганд связывается с PD1-рецептором, то Т-лимфоцит получает сигнал на программируемую смерть. Таким образом осуществляется обратная связь с иммунной системой, которая случайным образом сгенерировала вариант распознавания своей ткани, своего антигена.
Так и должно происходить в норме, но мы знаем, что порой аутоиммунитет все-таки развивается. Далеко не все системы совершенны, и возможен сбой: например, если Т-лимфоцит по каким-то причинам не распознает на поверхности клетки PD1-лиганд, возникает аутоиммунное заболевание.
К сожалению, бывают случаи, когда нормальная клетка организма ошибается и становится трансформированной клеткой. В результате у нее появляются шансы сформировать опухоль.
Считается, что для того, чтобы клетка стала трансформированной, в ней должны произойти от трех до семи генетических изменений, приводящих к тому, чтобы она стала активно делиться, перестала реагировать на внешние сигналы, стала эгоистичной и бессмертной. Таким образом, опухолевая клетка претерпевает долгую эволюцию, прежде чем сформировать опухолевую ткань.
Но ведь когда-то она была нормальной клеткой организма, и многие черты нормальной клетки у нее остались. В частности, на поверхности большинства опухолевых клеток остался PD1-лиганд. И вот представьте себе: к трансформированной клетке подходит Т-лимфоцит и распознает опухолевый антиген. Как бы хорошо было, чтобы наш лимфоцит немедленно активировался, начал делиться и убивать все опухолевые клетки, в которых этот антиген сидит. Увы, этого не происходит, ведь на каждой из опухолевых клеток находится PD1-лиганд. Он связывается с PD1-рецептором на поверхности Т-клетки и говорит этому лимфоциту: «Не тронь, погибни!»
И вот тут мы подошли к ответу на вопрос, за что была дана Нобелевская премия: за открытие иммунологических «тормозов» в виде молекул PD1 и CTLA4 и возможность использования этого явления для терапии рака. Оказалось, что можно сделать генно-инженерным путем рекомбинантное антитело, которое будет связываться с PD1-рецептором и предотвращать его взаимодействие с PD1-лиганд ом клетки. Это примерно то же самое, как если бы мы на Т-лимфоцит надели чехол — мы его изолировали. Теперь Т-клетка связывается с опухолевым антигеном, но не получает сигнала погибнуть, поскольку PD1-рецепторы изолированы, а получает сигнал на размножение и начинает убивать опухолевые клетки в организме. Эти противоопухолевые средства, направленные на так называемые контрольные точки иммунитета, появились в последние шесть-семь лет и оказались эффективными в лечении ряда онкологических заболеваний, существенно изменив качество жизни многих пациентов.
На этом примере видно, с одной стороны, как непросто устроено все в природе, а с другой — какие возможности дает человеку детальное знание функционирования очень специализированных клеток организма — Т-лимфоцитов крови. Мы уже говорили, что кровь — весьма удобная ткань, с которой медицина уже давно и успешно работает. Можно даже выделить из крови персональные Т-лимфоциты, чем и решили воспользоваться китайские ученые.
Они взяли у пациентов, страдающих раком легких, Т-клетки — это довольно простая процедура под названием лимфоцитоферез, когда кровь просто прокачивается через специальный аппарат, в котором клетки крови разделяются, и можно безопасно выделить тот или иной тип лимфоцитов. Затем с помощью технологии геномного редактирования CR1SPR/Cas9 инактивировали у них PD1-рецепторы и ввели лимфоциты обратно. Теперь уже не требовалось вводить какие-то антитела пациентам, потому что у них часть Т-лимфоцитов фактически не имела PD1-рецепторов. Такой генетически отредактированный Т-лимфоцит распознавать опухолевый антиген сможет, а сигнала на самоуничтожение через PD1-рецептор не получит, и эти Т-клетки будут атаковать опухоль.
Это очень хороший пример, когда подвергается редактированию, а в данной работе — инактивируется определенный ген взрослого организма, находящийся в нужных клетках, в нашем случае в Т-лимфоцитах. Это необходимо потому, что экспрессия (то есть нормальное проявление гена) в данной ситуации мешает борьбе организма с опухолью. Однако надо понимать, что только часть Т-клеток станет обладать противоопухолевым действием, остальные по-прежнему будут нести на себе этот рецептор.
К сожалению, эффективность этой терапии пока оказалась не очень высокой. Всего в клинических испытаниях принимало участие около тридцати пациентов, и по результатам, опубликованным в 2018 году, положительный ответ на лечение наблюдался только у тридцати процентов. Но ведь мы еще только в начале пути! Ответ на противоопухолевую терапию даже у тридцати процентов больных — это уже хорошо. Конечно, процедуру надо усовершенствовать, повысить эффективность и сохранить безопасность. Возможно, имеет смысл выбрать другое заболевание, где эффект от блокирования «иммунологических контрольных точек» более значителен. При оценке успеха надо еще учитывать, что клинические испытания разрешено применять только на больных третьей и более поздних стадий прогрессирования рака: считается, что на более ранних стадиях риск может превышать ожидаемую пользу. Пациенты, на которых проводилось обсуждаемое нами исследование, были в очень тяжелом состоянии, и ожидать какого-то чуда и большей эффективности, чем эти полученные тридцать процентов, наверное, не стоило.
Перспективные мишени генной терапии
Несмотря на то что мы очень точно нацеливаемся на тот или иной ген, то есть на очень короткую и определенную последовательность генетического текста, все наши манипуляции с генами подпадают под термин генная терапия, потому что мы в лечебных целях либо инактивируем, либо восстанавливаем гены. Примером генной терапии является описанная выше технология, когда китайские ученые ввели в Т-лимфоциты определенную генетическую конструкцию, чтобы инактивировать ген PD1 и повысить эффективность противоопухолевой борьбы.
Генная терапия может осуществляться двумя разными способами. Один из них — ex vivo (вне организма), когда клетки извлекают из организма, проводят манипуляцию с их генами и снова возвращают в организм, как в указанной работе китайских ученых. Другой подход — in vivo (в организме) — мы рассматривали, обсуждая эксперимент с мышкой, которой в хвостовую вену вводили «генетическое лекарство» — специальную генетическую конструкцию, приводившую к излечению.
Сегодня для проведения генной терапии имеется очень большое количество перспективных мишеней. Например, в портфеле швейцарской биотехнологической компании CRISPR Therapeutics, одним из учредителей которой является Эмманюэль Шарпантье, лауреат Нобелевской премии за создание системы CRISPR/Cas9, предусмотрено использование технологий геномного редактирования для лечения десятка заболеваний.
В первую очередь в планах CRISPR Therapeutics — болезни крови и иммунные заболевания, к которым относятся бета-талассемия, мелкоклеточная анемия и тяжелый комбинированный иммунодефицит. Поскольку речь идет о клетках иммунной системы — лимфоцитах, это уже хорошо отработанная процедура, как мы разобрали на примере работы китайских ученых, и она может быть применена очень эффективно.
В США уже идут клинические испытания первой и второй фазы генной терапии бета-талассемии и мелкоклеточной анемии, и я думаю, что скоро мы узнаем о том, насколько успешными они оказались.
Другая мишень компании — терапия онкогематологических заболеваний, то есть онкология, связанная с кровью. Сегодня для лечения B-клеточных лимфом все шире используется генно-терапевтический подход, который называется CAR-Т, или химерный антигенный Т-клеточный рецептор (Chimeric Antigen Receptor 7). Мы уже немного говорили о Т-клетках и о том, что по разным причинам опухоль ускользает от поражения Т-лимфоцитами. Но знания в области молекулярных механизмов иммунного ответа становятся все глубже, и теперь с помощью генной инженерии можно собрать химерный Т-клеточный рецептор. Почему он химерный? Потому что мы уже имеем возможность генно-инженерным путем собрать конструкцию, которая будет содержать фрагмент антитела, распознающего опухолевый антиген В-клеточной лимфомы, добавить к фрагменту этого антитела фрагмент Т-клеточного рецептора, проходящего через клеточную мембрану, а к внутриклеточной части Т-клеточного рецептора добавить еще целый ряд фрагментов от других рецепторов, необходимых для эффективного устранения опухолевой клетки. Собранную таким образом генетическую конструкцию вводят в Т-клетки, а потом уже эти клетки вводятся пациенту. И возникает противоопухолевый ответ. Это, конечно, не очень простая и достаточно дорогая технология, поскольку манипуляция с клетками пациента выполняется вне его организма. Но альтернативной терапии для этих людей нет, поэтому приходится прибегать и к такому подходу.