Стимулировать иммунный ответ человеческого организма на появление злокачественных новообразований пытаются чуть ли не со дня возникновения терапии рака. Увы, опухолевые клетки имеют множество механизмов, умеющих выключать иммунную систему. Однако в 2017 году был совершен прорыв в создании клеточных технологий: в США были одобрены два CAR-T-клеточных препарата для лечения CD19-позитивных острых лимфобластных лейкозов и В-клеточной крупноклеточной лимфомы, показавшие эффективность до 95%.
На основании технологии, предложенной еще в 1989 году химиком и иммунологом Зелигом Эшхаром из Института им. Вейцмана (Израиль), был разработан химерный рецептор, распознающий на клетках CD-19 (опухоль-ассоциированный антиген для лейкоза) и прицельно эти клетки уничтожающий. Естественно, мировая наука совершила стремительный поворот в сторону таких технологий. И в выигрыше оказались институты, уже имеющие подобные наработки. Среди них — новосибирский Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии (НИИФКИ). Объединить усилия с зарубежными коллегами позволил грант Российского научного фонда — проект №21-65-00004 «Инновационная Т-клеточная терапия солидных опухолей», который выполняется на базе НИИФКИ, а руководит им известный японский ученый профессор из Университета Миэ Хироши Шику. В ходе реализации проекта должны быть апробированы три различных подхода к генно-инженерной терапии T-клетками, а также созданы семь новых клеточных продуктов против разного рода солидных (т. е. твердых) опухолей человека.
Технология в пробирке
— В нашем институте более 10 лет разрабатываются клеточные технологии лечения различных заболеваний, в том числе онкологических. Сотрудниками нашего института были предложены технологии иммунотерапии, основанные на дендритных клетках, — рассказывает заведующий лабораторией молекулярной иммунологии НИИФКИ доктор медицинских наук Сергей Сенников. — Мы разработали способ получения и нагрузки дендритных клеток опухолевыми антигенами для индукции in vitro антиген-спе-цифичных T-лимфоцитов, способных убивать клетки опухоли, несущие на своей поверхности эти антигены. Такой подход позволяет генерировать противоопухолевый ответ против целого ряда различных опухолей, поскольку в качестве мишени могут быть выбраны самые разные опухолевые антигены. Мы провели доклинические и ограниченные клинические испытания, показавшие эффективность нашей технологии в случае рака молочной железы. Таким образом, мы смогли «обучить» собственные Т-клетки человека распознавать и убивать опухолевые клетки-мишени. Т-клетки организма для этого используют Т-клеточный рецептор, причем именно от специфичности Т-клеточного рецептора зависит, какой антиген будет распознавать Т-клетка.
Наши зарубежные коллеги тем временем пошли по пути модификации собственных Т-клеток человека путем «встраивания» в них унифицированных генетических конструкций, кодирующих измененные Т-клеточные рецепторы, — антиген-специфичный химерный антигенный рецептор (CAR) или же классический Т-клеточный рецептор, но иной заданной антигенной специфичности. В нашем совместном проекте, поддержанном РНФ, мы как раз пробуем совместить наработки нашего института и технологии коллег из Японии. С помощью нашего подхода мы предполагаем активировать и выделить клон высокоэффективных противоопухолевых цитотоксических Т-клеток, специфичных к интересующим нас антигенам-мишеням, затем из этих клеток планируется клонировать ген их Т-клеточного рецептора и с применением разработок наших коллег создать генетические конструкции, кодирующие именно отобранный Т-клеточный рецептор. Такая технология позволит получать антиген-специфические T-клетки почти от любого пациента и создавать из них генетическую конструкцию — «охотника за мишенями».
В рамках проекта РНФ профессор Хироши Шику передает нам технологии и продукты, разработанные в его лаборатории, которые мы дополняем здесь своими наработками, преследуя цель создать новые TCR-T-клетки против четырех выбранных для исследования опухоль-ассоциированных антигенов. Кроме того, мы планируем получение и исследование еще трех типов клеточных продуктов: мы должны «установить» генно-модифицированные клеточные рецепторы на T-клетки и исследовать их противоопухолевый потенциал в тестах in vitro и на мышиных моделях.
Наша технология состоит в том, что мы берем у пациента «не-обученные» Т-клетки, после чего в пробирке с помощью дендритных клеток, «нагруженных» антигеном, обучаем эти Т-клетки распознавать и убивать опухолевые клетки-мишени. Затем также in vitro проверяем эффективность «обучения». Если все в порядке, клетки можно вводить обратно пациенту как своего рода иммунную противоопухолевую вакцину. Вместе с японскими коллегами мы двинулись на следующий уровень: после одной процедуры «обучения» Т-клеток достаточно будет клонировать их Т-клеточный рецептор, после чего шаг обучения можно пропускать, используя ген готового TCR. Этот подход позволяет намного сократить время получения T-клеточной вакцины — 5-6 дней вместо 2-3 недель. Т-клетки со «встроенным» TCR оснащены для распознавания и уничтожения опухолевых клеток-мишеней. Собственно, в создании таких клеток-убийц и состоит основная цель клеточной иммунотерапии.
Мышь как модель
Проект недаром зародился в Новосибирске. Именно здесь в 2010 году в Институте цитологии и генетики СО РАН был построен SPF- виварий (Specified Pathogen FREE). Здесь выводятся специальные линии иммунодефицитных мышей, которым можно подсадить любую человеческую опухоль. Вместе с сотрудниками «суперчистого» вивария, которые входят в команду проекта, разрабатываются специальные ксенографтные (хозяин и опухоль различаются по виду) мышиные модели. Мышам, у которых отсутствует иммунная система, вводятся опухолевые клетки человека, а затем CAR-T-клетки со специально встроенной генетической конструкцией. И исследователи изучают, насколько эффективно такие клетки подавляют человеческую опухоль в организме мыши.
«Цель проекта — создать в Сибири современную лабораторию для развития и внедрения в клиническую практику инновационных технологий клеточной иммунотерапии онкологических заболеваний», — поясняет научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии НИИФКИ, кандидат биологических наук Мария Кузнецова.
Руководитель проекта профессор Хироши Шику работает на кафедре клеточных технологий и иммунотерапии медицинской школы Университета Миэ. Его лаборатория далеко продвинулась в получении генно-модифицированных клеточных рецепторов, они прошли тестирование на животных, приближаются к клиническим испытаниям. К сожалению, в России все гораздо сложнее с регламентацией клеточных технологий, поэтому не так много исследовательских групп занимаются получением клеток с химерным антигенным рецептором (CAR-рецептор), но они есть. Проект РНФ дает нам возможность выйти на генную модификацию клеток и параллельно освоить всю молекулярную «кухню», включая секвенирование одиночных клеток.
Трудный выбор мишени
Непрофессионалу крайне сложно понять тонкости различных подходов к клеточной терапии. Попробуем изложить доступно. Первый подход — технология на основе специфичных к опухолевому антигену CAR-T-клеток. Самый распространенный пример — технология получения CAR-Т-клеток, специфичных к CD19. Именно с ее помощью был совершен прорыв в лечении лейкозов. Вне проекта РНФ НИИФКИ как раз обсуждает с японскими партнерами передачу для клинических исследований в России зарегистрированной в Японии технологии CD19-специфичных CAR-T-клеток. В рамках же проекта РНФ запланировано апробировать другие подходы, основанные на использовании генно-модифицированных Т-клеток, важнейшее отличие которых от CD19 CAR — в выборе мишени: все подходы проекта направлены на мишени не гематологических, а солидных опухолей. Первая из переданных для исследования — технология получения CAR-T-клеток, специфичных к антигену GD2, чаще всего встречающемуся на клетках опухолей нервных тканей — глиом, глиобластом.
Вторая технология основана на генетической конструкции, кодирующей классический Т-клеточный рецептор, специфичный к антигену NY-ESO-1, молекуле, в больших количествах присутствующей на клетках целого ряда злокачественных опухолей. Вторая технология направлена на получение TCR-Т-клеток, внутри которых содержатся стандартные T-клеточные рецепторы, но не родные, а чужие. Если встроить в любой лимфоцит нужный TCR, он становится клеткой-убийцей, настроенной на определенный вид опухоли. Третий переданный для исследования подход — получение так называемых TCR-подобных CAR-T- клеток (TCR-like CAR-T cells). Здесь тонкости и преимущества подхода кроются в отличии способа распознавания антигенов-мишеней: клетки с классическим TCR-рецептором способны распознавать внутриклеточные молекулы, коими являются опухолевые антигены в подавляющем большинстве, тогда как клетки с CAR-T-рецептором, хотя и обладают рядом преимуществ, на это не способны. Но новейший из перечисленных подходов, позволяющий получать TCR-подобные CAR-T-клетки, решает проблему: искусственно созданные TCR-подобные рецепторы могут «уловить» и внутриклеточные антигены. Это значительно расширяет выбор возможных мишеней для борьбы с раком. Особенно важным становится подбор антигена, на выявление которого «тренируют» клетки иммунной системы.
— В случае с CD19 все просто: это поверхностный антиген, который несут только B-клетки, поэтому злокачественные B-лимфоциты легко обнаруживаются и уничтожаются специфичными CAR-Т-клетками, — комментирует Мария Кузнецова. — С солидными опухолями возникают сложности: в новообразованиях по типу эпителиальных тканей опухоль-ассоциированные антигены могут присутствовать в том числе и в здоровых клетках. Поэтому антиген-мишень должен быть хорошо изучен, не встречаться повсеместно в здоровых тканях организма и быть ассоциированным с несколькими видами опухолей, чтобы технология работала широким фронтом. Наши японские коллеги сконструировали несколько рецепторов, специфичных к таким антигенам. Мы будем исследовать противоопухолевую активность TCR-клеток, специфичных к антигену NY-ESO-1, классических CAR-T-клеток, «настроенных» на антиген GD-2, а также TCR-подобных CAR-T-клеток против опухоль-ассоциированного антигена MAGE-A4. Кроме того, планируем с помощью японских коллег на нашей базе освоить получение TCR-T-клеток, усовершенствованное добавлением наших наработок. Для этой части работы мы подобрали линейку антигенов-кандидатов, из которых выберем те, что пойдут непосредственно мишенями в создание технологии.
— По окончании проекта мы планируем провести клинические испытания готовых CAR-T-клеток, переданных нам японцами, и созданных нами генетических конструкций. Параллельные испытания в Японии и в России позволят выбрать наиболее эффективные подходы к лечению различных солидных опухолей, — добавляет Сергей Сенников.
Почти хоккейная команда
— Для меня это очень интересный опыт, воодушевлена происходящим, — улыбается Маря Кузнецова. — Мы вместе с коллегами из Японии однажды обсуждали масштаб наших исследований и решили, что тянем не меньше чем на хоккейную команду: как известно, с учетом основного и запасного состава это 17-20 хоккеистов, работа которых должна быть хорошо спланирована и скоординирована, как у исследователей, участвующих в нашем проекте. В команду входят и сотрудники других институтов СО РАН, и японские ученые, и студенты. Раз в неделю обязательно проводим семинар для всех исследовательских групп. Я закончила факультет естественных наук Новосибирского государственного университета и за время работы в НИИФКИ успела получить опыт руководства небольшими работами. Но сейчас, с учетом спектра задач, выхода на новый уровень ответственности, особенно сильно чувствую свое профессиональное развитие.
— Учитывая амбициозность наших целей, я бы сказал, что это не просто проект, а целая программа, — считает профессор Хироши Шику. — Всегда интересно интегрировать в единое целое различные цели, подходы и научные бэкграунды — это обогащает работу команды и улучшает результаты. В нашем международном коллективе отличным образом комбинируются зрелые ученые, научные администраторы и жадные до изучения нового молодые таланты, готовые внести свой вклад в перспективные исследования.
— Мы готовы взять еще 5-10 молодых специалистов, — добавляет Сергей Сенников. — Первый год работы по гранту РНФ завершился хорошими публикациями. Мы ведем работу над различными генетическими конструкциями. Сейчас, например, разрабатываем специальные вставки, позволяющие увеличить эффективность CAR-T-клеточной терапии. Но хочу подчеркнуть другое: за последние годы исследователи далеко продвинулись в разработке клеточных технологий. Возможность перенести из одной клетки в другую CAR-рецептор означает, что клетке можно придать любые свойства. Такая технология открывает замечательные перспективы для лечения многих заболеваний, не только онкологических.
Ольга КОЛЕСОВА
Нет комментариев