Вокруг опухоли сосуществуют иммунные клетки, которые атакуют рак, и клетки, которые, напротив, формируют среду, помогающую опухоли выживать. Южнокорейские исследователи подтвердили: сила противоопухолевого ответа может заметно зависеть от того, какие иммунные клетки первыми оказываются у опухоли.
В центре работы — глиобластома, злокачественная опухоль мозга, которая плохо поддаётся лечению и часто рецидивирует. Когда первыми к опухоли приходили естественные киллеры (NK-клетки), противоопухолевая реакция усиливалась. Если же первыми закреплялись микроглиальные клетки — иммунные клетки, изначально присутствующие в мозге, — атака NK-клеток ослабевала.
Группа профессора Пэк Сонха из отделения нейрохирургии Сеульской национальной университетской больницы (доктор Ким Ёна) и группа профессора Пак Сонсу с факультета машиностроения Университета Сунгкюнкван (доктор Хан Соккю) разработали экспериментальное устройство, позволяющее контролировать порядок поступления иммунных клеток в опухоль. С его помощью они подтвердили эти результаты, сообщили 30-го июля.
Те же клетки, но другой «порядок прибытия» — и другой результат
Глиобластома — злокачественная опухоль, возникающая в головном мозге; она быстро растёт и распространяется на окружающие ткани. Даже после операции, лучевой терапии и химиотерапии лечение осложняют частые рецидивы.
Одна из причин, почему терапия даётся так трудно, — иммунная среда вокруг опухоли. В норме микроглия в мозге удаляет повреждённые клетки и чужеродные частицы. Однако в окружении глиобластомы она может действовать так, что создаёт условия, благоприятные для выживания опухолевых клеток. В то же время NK-клетки распознают и атакуют опухолевые клетки или клетки, инфицированные вирусом.
Исследователи проверили, может ли сам порядок встречи этих двух типов иммунных клеток с опухолевыми клетками менять реакцию опухоли.
При традиционных методах культивирования клеток трудно произвольно контролировать момент, когда клетки достигают опухоли. Поэтому команда создала микрофлюидное устройство, позволяющее через несколько каналов вводить нужные клетки в заданной последовательности.
В этом устройстве сформировали шарообразную трёхмерную искусственную ткань опухоли мозга диаметром около 400 мкм. Соотношение опухолевых клеток, микроглии и NK-клеток сохраняли одинаковым. Меняли лишь порядок, в котором они достигали опухоли.
Результат оказался однозначным. Когда первыми поступали микроглиальные клетки, активизировался сигнал «STAT3», связанный с защитой опухолевых клеток и подавлением иммунного ответа. Прибывшие затем NK-клетки не смогли как следует проникнуть вглубь опухоли. Снизилась и их способность уничтожать опухолевые клетки.
При обратном порядке картина менялась. Когда первыми приходили NK-клетки, активно включались гены, связанные с атакой на опухолевые клетки. То есть иммунная среда опухоли менялась, хотя вводили клетки одного и того же типа и в одинаковом количестве — менялся только порядок их прибытия.
Различия выявили и в опухолевых клетках пациентов с разной продолжительностью жизни
Похожие различия проявились и в опухолевых клетках, полученных от реальных пациентов.
Сравнили опухолевые клетки пациента, прожившего более 10 лет, и пациента с относительно короткой продолжительностью жизни. Опухолевые клетки пациента с более короткой выживаемостью лучше размножались в присутствии микроглии и устойчивее выдерживали атаку NK-клеток.
Команда также проанализировала, какие гены участвуют в этих различиях. В ходе анализа выделился «IL12A». IL12A — ген, который формирует один из компонентов «интерлейкина-12 (IL-12)», белка, поддерживающего противоопухолевую активность иммунных клеток. Когда NK-клетки первыми проникали в опухоль, экспрессия этого гена заметно возрастала.
По итогам анализа примерно 338 000 клеток у 27 пациентов с глиобластомой IL12A наблюдался лишь у 2 из 27. Среди всех клеток его доля составила всего 0,45%. Это показывает, что в глиобластоме в большинстве случаев подавлен данный сигнал иммунной активации.
Та же тенденция проявилась и в крупном массиве данных пациентов. Чем выше была экспрессия IL12A, тем статистически значимо дольше оказывалась продолжительность жизни.
Исследователи обратили внимание на возможность того, что IL12A может стать кандидатным маркёром для оценки иммунного статуса глиобластомы и прогноза пациента.
Можно ли лекарствами «разобрать» созданный опухолью иммунный барьер
Можно ли, если микроглия уже успела закрепиться первой, вернуть иммунную среду, защищающую опухоль, в обратное состояние?
Исследователи совместно применили препарат WP1066, блокирующий сигнал STAT3, связанный с иммунным подавлением, и темозоломид — стандартный химиопрепарат при глиобластоме.
После этого экспрессия и секреция IL12A, подавленные из-за микроглии, вновь усилились. NK-клетки проникали глубже внутрь опухоли, а эффект гибели опухолевых клеток возрастал.
Это указывает на возможность повысить эффективность лечения, если воздействовать не только на прямое уничтожение опухолевых клеток, но и одновременно менять иммунно-подавляющую среду вокруг опухоли.
Однако на реальных пациентах терапевтический эффект пока не подтверждён. В работе использовали трёхмерную искусственную опухоль мозга, созданную из клеток, опухолевые клетки, полученные от пациентов, а также имеющиеся данные пациентов. Повышает ли комбинация WP1066 и темозоломида реальную эффективность лечения или увеличивает продолжительность жизни, предстоит проверить в клинических испытаниях.
Разработанное командой устройство также пока не находится на стадии, когда его можно использовать как тест для выбора тактики лечения конкретного пациента. Тем не менее исследование показало потенциал применения этой платформы как инструмента, позволяющего в лаборатории воспроизводить различающуюся у пациентов иммунную среду опухоли и оценивать ответ на терапию.
Профессор Пэк Сонха заявил: «Это исследование доказало, что иммунная среда глиобластомы не является фиксированной — она динамически меняется в зависимости от порядка, в котором опухолевые и иммунные клетки встречаются друг с другом». Он добавил: «Эта платформа, способная воспроизводить прогноз пациента, станет важным прорывом для предварительного прогнозирования ответа на лечение у пациентов с трудноизлечимыми опухолями мозга и для разработки персонализированных стратегий иммунотерапии».
Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и ИКТ и Национального исследовательского фонда Республики Корея; результаты опубликованы в международном научном журнале 《Neuro-Oncology》.
