Понимание роли иммунной системы при опухолевых заболеваниях стало результатом стремительного развития одного из наиболее сложных разделов современной онкологии — иммунологии злокачественного роста. Это научное направление сформировалось в конце 50-х — начале 60-х годов прошлого столетия благодаря усилиям отечественных и зарубежных исследователей, в частности А. А. Богомольца, Л. А. Зильбера, R. Prehn, Е. Foley, G. Кlein и других. Чтобы разобраться в огромном фактическом материале, накопленном сегодня в области онкоиммунологии, наш корреспондент обратилась с вопросами к заведующей лабораторией иммунологии и аллергологии Института экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р. Е. Кавецкого НАН Украины, доктору медицинских наук, профессору Нинель Михайловне Бережной.
(опубликовано 01.08.2009)
— Успешное прогрессивное развитие фундаментальной онкоиммунологии обусловлено, прежде всего, достижениями общей иммунологии, молекулярной биологии и генетики. В результате, во многом стали понятны сущность и особенности формирования противоопухолевой иммунной защиты, начиная от процесса распознавания опухолевых антигенов и заканчивая реализацией механизмов уничтожения опухоли. Параллельно с этим произошла трансформация некоторых взглядов на взаимоотношение клеток системы иммунитета и опухоли, что подтверждается следующим примером. В 60-х годах XX века. М. Бернет сформулировал положение об иммунологическом надзоре, согласно которому главная задача иммунологической системы сводится к контролю за постоянством внутренней среды и уничтожению всего чужеродного для организма. Это положение было экстраполировано и на злокачественные опухоли: если в организме появляются злокачественно трансформированные клетки, это значит, что иммунологическая система не справляется со своими функциями. Такому заключению способствовали результаты многочисленных исследований, в которых у онкологических больных выявляли снижение показателей, характеризующих количество и функции клеток системы иммунитета. Продолжением этих рассуждений стало распространенное представление о необходимости стимуляции системы иммунитета, что в настоящее время не может трактоваться однозначно. Весь последующий путь развития онкоиммунологии показал, что представления о тотальной иммунодепрессии и необходимости стимуляции клеток системы иммунитета при раке не имеют универсального характера и подлежат принципиальной коррекции. Сегодня доказано, что, во-первых, опухоль может развиваться в условиях абсолютно неизмененной иммунологической системы, во-вторых, даже на последних стадиях опухолевого процесса могут активироваться функции ряда клеток системы иммунитета, и, в-третьих, факт возможности иммуностимуляции роста опухоли бесспорен. Таким образом, современную онкоиммунологию характеризуют переосмысление некоторых ранее незыблемых утверждений и приход к тому, что онкологические заболевания — не иммунопатология, в отличие от аутоиммунных и аллергических заболеваний, при которых нарушения в системе иммунитета являются главной причиной развития заболевания. При опухолевом процессе изменения со стороны иммунологической системы во многих случаях обусловлены влиянием уже возникшей и развивающейся опухоли, то есть вторичны.
— Расскажите, пожалуйста, о существующих на сегодняшний день направлениях в онкоиммунологии. Какие из них наиболее перспективны?
— Мне хотелось бы подчеркнуть, что стремительное развитие онкоиммунологии привело к накоплению большого числа разнообразных фактов и наблюдений, касающихся различных сторон течения опухолевого процесса и тех изменений, которые происходят на клеточном и молекулярном уровнях. Многие полученные данные, на первый взгляд, представляются противоречивыми, и это позволяет думать о необходимости проведения анализа и систематизации накопленного фактического материала. В настоящее время в онкоиммунологии определилось несколько активно разрабатываемых направлений:
идентификация опухолеассоциированных специфических (продукты мутантных генов) и неспецифических (продукты нормальных генов) опухолевых антигенов; изучение закономерностей распознавания опухолевых пептидов антигенраспознающими клетками параллельно с исследованием внутриклеточных механизмов процесса представления антигенов; исследование механизмов реализации цитотоксического действия различных эффекторных клеток, особенностей цитокиновой регуляции клеток системы иммунитета, влияния цитокинов на опухолевые клетки и их взаимодействие с клетками системы иммунитета; выяснение механизмов ускользания опухоли из-под иммунологического контроля и причин иммуностимуляции роста опухолей, их супрессирующего влияния на клетки системы иммунитета; поиск информативных методов иммунологических исследований в качестве критериев оценки состояния онкологических больных и эффективности иммунотерапии; разработка новых подходов к иммунотерапии больных со злокачественными новообразованиями на основе результатов фундаментальных исследований. Говоря о развитии этих направлений, я с сожалением должна констатировать, что все успехи современной онкоиммунологии связаны только с зарубежными исследованиями. Достигнуты успехи в изучении различных аспектов процесса распознавания опухолевых антигенов. Это направление исследований включает идентификацию антигенов и генов, которые их кодируют, изучение закономерностей распознавания опухолевых пептидов антигенраспознающими и взаимодействия с антигенпрезентирующими клетками, а также выяснение молекулярных механизмов процессинга антигенов. Однако как в прошлом, так и в настоящем исследователи сталкиваются с серьезными трудностями. Эти трудности обусловлены многими причинами, в первую очередь, отсутствием или низким уровнем экспрессии антигенов опухолевой клеткой, слабой способностью многих опухолевых клеток секретировать опухолевые пептиды и как следствие этого — отсутствие их в крови и биологических жидкостях организма; наличие в злокачественно трансформированных клетках различных антигенных эпитопов, присущих, в том числе, и нормальным клеткам; нестабильность антигенной структуры опухолевой клетки на различных этапах опухолевого роста; различия в антигенном составе первичных и метастазирующих опухолей. Особый акцент необходимо сделать на том, что не все антигены опухолевых клеток способны индуцировать противоопухолевую защиту, а некоторые из них могут вызывать стимуляцию роста опухоли или иммунологическую толерантность.
Спектр идентифицируемых опухолевых антигенов, опухолеспецифических и неспецифических, постоянно расширяется параллельно с идентификацией кодирующих их генов. Наиболее изучены антигены меланомы, число которых в настоящее время насчитывает уже более 30. Благодаря идентификации опухолевых антигенов стало возможным изучение не только клеточных, но и молекулярных механизмов (в том числе на уровне генов) развития первого и важнейшего этапа иммунного ответа — процесса распознавания. Исследователи пришли к выводу, что способность к индукции иммунного ответа у опухолей различна и определяется их биологическими свойствами. Информация об особенностях экспрессии опухолевых антигенов клетками той или иной опухоли во многом может стать залогом эффективной иммунотерапии.
Процесс распознавания антигенов опухоли и экспрессия антигенов главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) как опухолевых клеток, так и лимфоцитов, непосредственно связаны. Это объясняется строгой закономерностью, согласно которой распознавание антигенов любой природы, в том числе и опухолевых, происходит лишь в том случае, если клетка-мишень и лимфоциты экспрессируют идентичные антигены главного комплекса гистосовместимости. Другими словами, даже если злокачественно трансформированной клеткой экспрессируются опухолевые антигены, но не экспрессируются аналогичные антигены ГКГ лимфоцитами, то иммунный ответ не формируется. Таким образом, изучение особенностей экспрессии антигенов ГКГ различными опухолевыми клетками так же важно, как и изучение экспрессии опухолевых антигенов. Современные знания об этом свидетельствуют, во-первых, о различиях в частоте экспрессии антигенов клетками различных опухолей, а во-вторых, о том, что уже на стадии предопухолевых состояний нередко снижается экспрессия этих антигенов I класса ГКГ. Имеются наблюдения о существовании достоверной отрицательной корреляции между снижением экспрессии антигенов I класса ГКГ и опухолевой прогрессией при многих опухолях (рак кишечника, молочной железы, шейки матки, ротовой полости и гортани, мочевого пузыря, меланома). Резкое снижение экспрессии антигенов I класса часто совпадает с ранним метастазированием, что особенно типично для клеток меланомы, которые, как правило, характеризуются дефицитом экспрессии антигенов I класса ГКГ. Из сказанного следует, что уже на первых этапах «встречи» опухолевых и иммунокомпетентных клеток отсутствие иммунного ответа может быть связано с особенностями опухолевой клетки, которая «диктует» свои условия развитию событий. Уточнены представления о механизмах распознавания опухолевых антигенов антигенраспознающими клетками. В реализации этого механизма равное значение имеют функциональная активность антигенпрезентирующих (дендритные клетки, В-лимфоциты, макрофаги) и антигенраспознающих клеток (различные субпопуляции Т-лимфоцитов), а также биологические особенности опухолевой клетки.
Итогом фундаментальных исследований в этом направлении является бесспорный факт, согласно которому отсутствие распознавания создает оптимальные условия для ухода опухоли из-под иммунологического контроля с последующей инвазией окружающих тканей, сосудов и метастазированием.
— Нинель Михайловна, выяснены ли механизмы, благодаря которым злокачественно трансформированной клетке удается уйти из-под иммунологического контроля?
— В настоящее время еще не до конца определены все процессы, которые обеспечивают ускользание опухоли от иммунологического контроля. Результаты исследований последних лет подтверждают, что взаимодействие опухолевых и иммунокомпетентных клеток, а также его результативность в большой степени зависят от биологических свойств опухолевых клеток, которые, к сожалению, достаточно часто определяют исход этого процесса. Не случайно появилось такое понятие, как «стратегия опухолевой клетки», включающее множество известных и неизвестных возможностей опухолевой клетки, которые она мобилизует для продолжения своего роста. Опухолевая клетка способна реализовать свою «стратегию» на всех этапах взаимодействия, начиная с распознавания. И есть все основания говорить о большом разнообразии механизмов ее ускользания от иммунологического контроля, хотя многое в этом вопросе еще предстоит выяснить.
— Каким образом достижения фундаментальной онкоиммунологии могут помочь в оценке состояния системы иммунитета у онкологического больного?
— До сих пор мы говорили с вами об успехах современной онкоиммунологии. Состояние уровня иммунологических исследований в онкологической клинике можно отнести к ее неудачам. При ответе на этот вопрос следует сделать разграничения, которые связаны с различиями в возможностях иммунологических исследований у нас и за рубежом. Да, действительно, современная онкоиммунология располагает филигранными методами исследований, требующими сложнейшего оборудования и дорогостоящих реактивов. Но даже эти методы имеют определенный лимит своей информативности. В наших же условиях иммунологические исследования ограничены сравнительно небольшим количеством традиционных методов, которые не обеспечивают необходимого уровня информации для оценки течения злокачественного процесса и эффективности терапии. Можно сказать, это типичный путь развития фундаментальной науки, и я уверена, что со временем фундаментальная онкоиммунология даст клинике надежные иммунологические методы исследования, которые будут иметь широкий диапазон применения. Оценивая ситуацию, сложившуюся в настоящее время, хотелось бы обратить внимание на следующие обстоятельства. Во-первых, изменения в системе иммунитета при злокачественном росте требуют применения таких методов исследований, которые отражают функциональное состояние клеток, формирующих противоопухолевую защиту. Автоматический перенос данных первичного иммунологического скрининга (количество клеток того или иного фенотипа, уровень иммуноглобулинов разных изотипов, комплемента, показателей фагоцитоза и другие) в онкологическую клинику без проведенных дополнительных исследований нельзя считать корректным. Во-вторых, поскольку одной из особенностей опухолевого процесса являются гетерогенные изменения в системе иммунитета, то на каждом этапе развития новообразования необходимо использовать соответствующие методы иммунологического исследования. В-третьих, нельзя не учитывать достижений фундаментальной иммунологии. Если сегодня мы не всегда располагаем соответствующими методами, то должны хотя бы понимать суть происходящих процессов. При наличии подобного понимания, даже располагая ограниченными методическими возможностями, можно сделать правильные выводы, полезные для клиники.
В подтверждение можно привести несколько примеров. В настоящее время известно, что каждая из субпопуляций лимфоцитов может выполнять в конкретных условиях различные функции. Например, СD4+-лимфоциты могут проявлять себя как супрессоры (выделена субпопуляция с супрессорной активностью — CD4+CD25+), а CD8+-лимфоциты — как хелперы. Часто на основании определения количества СD8+-лимфоцитов делаются необоснованные заключения о выраженности супрессорной активности этой субпопуляции лимфоцитов — критерий, который следует оценивать только с использованием адекватного и вполне доступного методического подхода. Согласно современным данным, установлено, что ориентация на количественное определение тех или иных клеток отражает лишь ничтожно малую часть информации, на которой должна базироваться оценка состояния этих клеток, что в равной степени относится практически ко всем популяциям лимфоцитов (CD4+- и CD8+-лимфоциты, естественные киллеры и другие). Например, очень часто на основании методов изучения маркеров естественных киллеров делается необоснованное заключение об их функциональной активности.
Количественное определение тех или иных клеток необоснованно используется для рекомендаций по иммунотерапии. Такой подход вообще следует рассматривать как антинаучный. В такой же мере необходимо избегать обобщающих выводов, имея в виду твердо установленный факт: иммунологические изменения у больных с одними формами опухолей отличаются от изменений при других новообразованиях, что связано с различной антигенной структурой отдельных опухолей и разнообразием их возможностей влиять на систему иммунитета.
Информативность даже самых современных методов иммунологических исследований в плане оценки потенциальных возможностей организма противостоять опухолевому процессу во многом снижается, если речь идет о больном, у которого опухоль не удалена. Это объясняется тем, что мы не знаем, то ли плохо работает система иммунитета, и поэтому нет иммунного ответа на опухоль, то ли опухолевая клетка не подает ей сигнала, на который она должна реагировать. Вместе с тем, значение результатов методов иммунологического исследования существенно возрастает после хирургического вмешательства с последующей химио- и радиотерапией. Иммунологическая система, как известно, проявляет особую чувствительность к отрицательным последствиям указанной терапии, и в этих условиях коррекция состояния клеток системы иммунитета становится важной, а традиционные методы иммунологического исследования могут быть использованы для общей оценки иммунного гомеостаза и обоснования необходимости соответствующей терапии.
— Что можно сказать о современной иммунотерапии рака и ее эффективности?
— Несмотря на то, что история иммунотерапии рака берет свое начало из прошлого столетия, следует отметить, что ее эффективность, к сожалению, еще не достигла должного уровня. Из множества испробованных подходов иммунотерапии с позиций современных представлений самыми перспективными мне кажутся получение противоопухолевых вакцин на основе идентифицированных опухолевых антигенов, а также дендритных клеток, нагруженных этими антигенами, использование лимфоцитов, активированных интерлейкинами, и сочетанные методы. Сегодня стало очевидно, что эффективность противоопухолевых вакцин может быть обеспечена при воссоздании «индивидуального портрета» опухоли, что дает возможность формирования прицельного иммунного ответа против ее антигенов. Сегодня это кажется сложным, но завтра обязательно станет рутинным. Понимание многих, но далеко не всех процессов взаимодействия опухолевой клетки и клеток системы иммунитета позволяет не только бороться с заблуждениями, но и открывает новые перспективы. Последнее объясняется тем, что фундаментальная онкоиммунология никогда еще не была так тесно связана с решением различных проблем иммунотерапии. При этом необходимо помнить, что не всегда и не на всех этапах развития опухолевого процесса иммунотерапия может дать желаемый результат — нужны четкие критерии ее применения, которые сегодня недостаточно разработаны.
При определенной неудовлетворенности результатами, которые мы сегодня имеем, есть основания надеяться на решение этой сложной проблемы в недалеком будущем. Такой оптимизм обоснован тем, что Природа наделила организм огромными возможностями для борьбы с опухолью, и задача онкоиммунологии — научиться разумно использовать эти возможности.
Иммунология
