Крошечные частицы заставляют собственную иммунную защиту опухоли бороться с ней

Фото из открытых источников

Наночастицы, перепрограммирующие собственные макрофаги опухоли, привлекают Т-клетки-киллеры в опухоли молочной железы мышей, что открывает новый путь для иммунотерапии рака. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Иммунная система способна атаковать опухоль. Однако некоторые из наиболее распространенных клеток внутри солидной опухоли — это иммунные клетки, которые вообще не атакуют раковые клетки. Они защищают его, сдерживая клетки-убийцы, которые могли бы это сделать.

Исследователи из Университета Аделаиды разработали частицы на основе жира, которые находят защитные клетки внутри опухоли и перепрограммируют их. У мышей с раком молочной железы эти частицы сократили долю клеток, защищающих опухоль, более чем вдвое, привлекли Т-клетки-киллеры и замедлили рост опухоли.

Опухоли не исчезли. Изменилось то, что собственные защитные механизмы рака начали действовать против него. Иммунотерапия, включающая препараты, воздействующие на контрольные точки иммунного ответа, и выращенные в лаборатории иммунные клетки, эффективна при некоторых видах рака и малоэффективна при многих солидных опухолях.

«Одна из самых больших проблем в иммунотерапии рака заключается в том, что иммунная система может быть способна атаковать опухоль, но микроокружение опухоли может помешать этим иммунным клеткам выполнять свою работу», — объясняет профессор Чунься Чжао из Университета Аделаиды.

Речь идёт о макрофагах — крупных белых кровяных клетках, которые обычно поглощают мусор и отмершие клетки и подают сигналы другим иммунным клеткам. Внутри опухоли рак меняет их функцию. Они успокаивают воспаление, сдерживают Т-клетки и помогают раковым клеткам избежать атаки.

Ученые называют их макрофагами, ассоциированными с опухолями. Исследователи пробовали три способа воздействия на них: уничтожение, блокирование их прибытия и перепрограммирование.

Команда Чжао выбрала третий вариант, и самой сложной задачей оказалась доставка, поскольку опухолевые клетки поглощают и обычные частицы. Поэтому команда покрыла свои частицы антителом, которое связывается с белком TREM2. Этот белок находится на поверхности супрессорных макрофагов, а клетки рака молочной железы — нет.

У мышей макрофаги поглощали частицы с покрытием примерно в пять раз легче, чем опухолевые клетки, по сравнению с менее чем тремя разами для обычных частиц.

Эти частицы представляют собой липидные наночастицы, те же самые капсулы на основе жира, которые переносили мРНК в вакцинах против COVID-19, причем каждая из них намного меньше клеток, в которые она проникает.

Внутри макрофага частица высвобождает два вещества. Одно из них — это нить мРНК, содержащая инструкции, указывающие клетке на необходимость выработки CXCL9, химического сигнала, привлекающего Т-клетки-киллеры. Другой препарат выводит макрофаг из состояния иммунодепрессии.

В лабораторных условиях препарат также помогал макрофагам считывать мРНК, поэтому клетки, получившие оба компонента, производили больше белка, чем клетки, получившие только мРНК.

«Наш подход направлен на изменение этой среды изнутри опухоли», — говорит Чжао. Воздействие на макрофаги позволяет доставить лечение туда, где оно необходимо, и стимулирует проникновение Т-клеток в опухоль, где они становятся более активными.

У мышей были опухоли молочной железы, и в течение недели им делали три инъекции в хвостовую вену, по пять животных в каждой группе. Люди, оценивавшие результаты, не знали, какая мышь получила какую инъекцию. Животные сохраняли свой вес на протяжении всего лечения, что является первым признаком того, что лечение им подходит. 

По сравнению с мышами, не получавшими лечения, лечение снизило количество иммунодепрессивных макрофагов на 63%. Уровень CXCL9 повысился примерно в четыре раза. Прибыло больше Т-клеток-киллеров, и больше из них несли маркер активированной клетки. К концу исследования опухоли у мышей, получавших лечение, весили меньше, причем авторы оценили это снижение как умеренное.

Частицы с покрытием оказались не лучшими по всем параметрам. Частицы, несущие только мРНК, без лекарственного препарата и без покрытия из антител, привлекали в опухоли еще больше Т-клеток-киллеров. Однако только частицы с покрытием снизили вес опухоли на величину, которая вряд ли является случайной.

Затем команда соединила эти частицы с двумя ингибиторами иммунных контрольных точек — препаратами, уже используемыми в клинической практике, которые блокируют сигналы, используемые опухолью для отключения Т-клеток.

В данной модели на мышах препараты, воздействующие на контрольные точки клеточного цикла, сами по себе не замедляли рост опухолей.

Вместе с частицами они изменили состав иммунных клеток внутри опухолей. Количество Т-клеток-киллеров увеличилось более чем в три раза по сравнению с мышами, не получавшими лечения, а количество Т-хелперов почти удвоилось.

Улучшился баланс между клетками-киллерами и регуляторными клетками, которые их сдерживают. В лимфатических узлах, дренирующих опухоли, все больше Т-клеток превращались в клетки центральной памяти, способные реагировать на тот же вид рака в дальнейшем.

Тем не менее, опухоли росли не медленнее, чем при использовании одних только частиц. Команда Чжао написала, что эта опухоль у мышей известна наличием второго класса супрессорных клеток, на которые лечение не воздействовало.

Это исследование проводилось на мышах, причем в небольшом масштабе: по пять животных в каждой группе, один тип опухоли молочной железы, лечение длилось около недели. Единственные данные, полученные от людей, — это проверка базы данных. В записях о пациентках с раком молочной железы было обнаружено, что опухоли с более высоким содержанием CXCL9 связаны с большим количеством Т-клеток-киллеров и более длительной выживаемостью.

Под микроскопом органы, накапливающие наибольшее количество частиц — печень, селезенка, легкие и почки — не показали значительных повреждений. В селезенках всех групп, получавших лечение, были обнаружены признаки усиленного образования клеток крови.

Подобные препараты в высоких дозах могут вызывать побочные эффекты, затрагивающие весь организм. Системное воспаление и долгосрочная токсичность еще нуждаются в изучении, прежде чем можно будет проводить клинические испытания.

«Это важное подтверждение того, что мы можем использовать мРНК и наночастицы для перепрограммирования иммунной среды опухоли», — говорят авторы. «Прежде чем этот подход можно будет рассматривать для лечения пациентов, предстоит еще проделать значительную работу, но эти результаты закладывают обнадеживающую основу для разработки более целенаправленных методов иммунотерапии рака».

Вопрос о том, можно ли перепрограммировать макрофаги в опухоли человека таким же образом, и сохранят ли они это перепрограммированное состояние, остается открытым. Чжао с коллегами написали, что следующие шаги включают в себя сочетание частиц с другими методами лечения, а также исследования токсичности, которые проводятся перед любым клиническим испытанием.