Исследователи из Университета Род-Айленда и Йельского университета продемонстрировали новый многообещающий подход к доставке иммунотерапевтических агентов непосредственно к опухолям. Этот метод включает привязку иммунотерапевтического агента, называемого стимулятором генов интерферона (STING), к молекуле, ищущей кислоту, называемой pHLIP.® (pH-низкий вставочный пептид). Молекулы pHLIP нацелены на высокую кислотность раковых опухолей, доставляя свой иммунотерапевтический груз непосредственно в клетки в микроокружении опухоли. После доставки агонисты STING задействуют врожденный иммунный ответ организма для борьбы с опухолью.
Отчёт об их развитии в Границы онкологии, команда показала, что всего одна доза комбинации агонистов pHLIP-STING уничтожала даже большие запущенные колоректальные опухоли у мышей. У обработанных животных также развился стойкий иммунитет, так что их иммунная система могла распознавать рак и бороться с ним еще долго после того, как первоначальные опухоли были уничтожены. Хотя исследователи предупреждают, что результаты, полученные на мышах, не всегда применимы к людям, полученные результаты закладывают основу для потенциального клинического испытания, проверяющего безопасность и эффективность у больных раком.
«Агонисты STING являются важным классом иммуномодуляторов, но исследования ясно показали, что они часто не работают сами по себе и должны быть каким-то образом нацелены», — сказала Яна Решетняк, доктор философии, профессор физики URI и исследователь. старший автор недавно опубликованного исследования. «Здесь мы показываем, что, используя pHLIP для нацеливания на опухоли за счет их кислотности, мы можем успешно воздействовать на множество различных типов клеток в микроокружении опухоли и достигать синергетических и весьма значительных терапевтических эффектов». Статья Решетняка и его коллег называется «Эрадикация опухолей и развитие противоракового иммунитета с помощью STINGa, нацеленного на pHLIP», в котором команда пришла к выводу: «Мы обнаружили, что целевая доставка STINGa в строму опухоли с помощью pHLIP, который определяет кислотность на поверхности метаболически активных клеток. [10]эффективно стимулирует противоопухолевый ответ при однократном введении и развивается иммунная память».
Иммунотерапия — новый подход к борьбе с раком. Чтобы рак выжил и распространился, опухоли должны прятаться от иммунной системы. В некоторых случаях они делают это, экспрессируя белки, которые действуют как маскирующие иммунные устройства, обманывая иммунную систему, заставляя ее думать, что опухолевые клетки являются нормальными, нативными клетками. Иммунотерапия направлена на то, чтобы вывести из строя эти маскирующие устройства.
Одним из способов выявления опухолей является использование ингибиторов иммунных контрольных точек, препаратов, доказавших свою эффективность при лечении различных видов рака. «В последние годы были внедрены успешные методы лечения рака, основанные на использовании ингибиторов иммунных контрольных точек (ICI)», — отмечают авторы. «Подход к блокаде контрольных точек напрямую нацелен на адаптивную иммунную систему, действуя, чтобы снять тормоза с противоопухолевых иммунных Т-клеток». Однако, продолжают авторы, эти препараты действуют не на все опухоли. «Хотя они хорошо работают на иммунологически «горячих» опухолях с сильным воспалением, они гораздо менее эффективны при «холодных» невоспаленных опухолях. «Невосприимчивые опухоли — это иммунологически невоспаленные или «холодные» опухоли, демонстрирующие низкую экспрессию цитокинов и отсутствие инфильтрации Т-клеток и NK-клеток», — продолжила команда.
Агонисты STING были разработаны как средство для превращения холодных опухолей в горячие, что делает их более восприимчивыми к иммунному ответу. Они делают это, заставляя клетки высвобождать интерферон, тип белка красного флага, который предупреждает иммунную систему о чужеродных захватчиках.
Подход показал себя многообещающим в лаборатории, но введение агониста STING пациентам оказалось сложной задачей. «Агонисты STING многообещающи, но несовершенны как подход к использованию иммунной системы для борьбы с «холодными» невоспаленными опухолями», — отмечают авторы. «Несмотря на значительный прогресс в разработке новых агонистов STING (STINGa), их применение, по-видимому, затруднено из-за низкой эффективности и низкой селективности этих агентов», — отметили исследователи.
Соединения также могут воздействовать на здоровые клетки, что приводит к значительным побочным эффектам и лишь скромным терапевтическим эффектам. Таким образом, в то время как первые клинические испытания обычно приводили к тому, что команда описала как «разочаровывающе скромную эффективность», они предполагают, что адресная доставка STINGa может преодолеть трудности, допуская общее введение, не вызывая системной иммунной активации и приводя к улучшению фармакокинетики.
Команда предположила, что агонисты STING, нацеленные конкретно на опухолевые клетки — не только раковые клетки, но и спящие иммунные клетки в опухоли — могут значительно повысить эффективность.
Их подход к достижению этой цели использует pHLIP, пептид, полученный из бактериородопсина, мембранного белка, который позволяет некоторым одноклеточным организмам преобразовывать свет в энергию. Исследование, проведенное соавтором Дональдом Энгельманом, доктором философии из Йельского университета, показало, что pHLIP имеет особое сродство к кислой среде. «Когда pHLIP сталкивается с клеточной мембраной с нейтральным pH, он ненадолго остается на поверхности, а затем отрывается», — объяснил Энгельман. «Но если он находится в кислой среде, то пептид сворачивается в спираль, пересекает клеточную мембрану и остается там».
Решетняк присоединился к лаборатории Энгельмана в 2003 году и разработал метод использования этой спирали для поиска раковых клеток. Хорошо известно, что злокачественные опухолевые клетки имеют тенденцию быть очень кислыми. Вместе с Энгельманом и другим физиком URI Олегом Андреевым, доктором медицинских наук, Решетняк в течение двух десятилетий работал над разработкой pHLIP как механизма доставки, направленного на рак.
Команда показала, что они могут привязывать молекулы к той части пептида pHLIP, которая проникает в клеточную мембрану. Эти грузовые молекулы могут быть диагностическими агентами, которые помогают врачам более четко видеть опухоли, токсинами, убивающими раковые клетки, или иммуномодуляторами, такими как агонист STING. Поскольку pHLIP проникает в клетки только в очень кислой среде, они могут воздействовать на опухолевые клетки, не затрагивая здоровые клетки. В настоящее время проводятся два текущих клинических испытания, проверяющих безопасность соединений pHLIP у онкологических больных.
В своей недавно опубликованной работе исследователи оценили, можно ли использовать pHLIP для нацеливания на иммунотерапевтические молекулы рака, которые заставляют иммунную систему атаковать опухоль. Чтобы проверить, повысит ли нацеливание с помощью pHLIP эффективность действия агониста STING, исследователи дали 20 мышам с небольшими колоректальными опухолями (100 кубических миллиметров) однократную инъекцию агониста pHLIP-STING. В течение нескольких дней опухоли полностью исчезли у 18 мышей. Команда также пролечила 10 мышей с более крупными опухолями (от 400 до 700 кубических миллиметров) с помощью одной инъекции pHLIP-STING. У семи из этих мышей опухоли были уничтожены. Для сравнения, опухоли остались у всех 10 мышей, которым вводили нецелевые агонисты STING, хотя они продемонстрировали умеренное замедление роста опухоли на короткое время.
Результаты также показали, что лечение стимулировало иммунную память у обработанных мышей. Когда раковые клетки вводили мышам, получавшим pHLIP-STING, у которых не было опухолей в течение 60 дней, новые опухоли не развивались. Это говорит о том, что как только иммунная система настроена атаковать опухолевые клетки, она продолжает делать это без дополнительного лечения. «Одна инъекция pHLIP-STINGa способствовала развитию Т-клеточной иммунной памяти», — пишут авторы.
Исследователи говорят, что высокие показатели ликвидации опухоли обнадеживают, но также обнадеживает тот факт, что агонист pHLIP-STING, по-видимому, нацелен на несколько типов опухолевых клеток. Опухоли содержат не только раковые клетки. Многие имеют строму, своего рода покрытие из нераковых клеток, которое образует как физический, так и химический барьер, защищающий опухоль от иммунной системы человека. При изучении структуры опухоли через несколько часов после инъекции агониста pHLIP-STING исследователи обнаружили заметное снижение количества стромальных клеток.
«Строма была практически разрушена, — сказал Решетняк. «Тот факт, что мы модулируем поведение широкого спектра клеток в строме опухоли, а также самих раковых клеток, означает, что мы синергетически индуцируем передачу сигналов интерферона в нескольких типах клеток и лечим всю опухоль. В этом преимущество использования кислотности в качестве нашей цели: мы можем воздействовать на всю опухоль, а не только на определенные типы клеток».
Далее авторы отметили: «В отличие от доставки, нацеленной на определенные рецепторы на поверхности конкретных клеток, pHLIP предлагает нацеливание на все (или большинство) метаболически активных клеток в микроокружении опухоли. Поскольку микроокружение опухоли сложное, такой подход в нацеливании и доставке приводит к значительному синергетическому эффекту. Однократная инъекция pHLIP с иммуноактиватором (STINGa) индуцирует выработку цитокинов, облитерирует строму опухоли и повышает рН опухоли, что приводит к эрадикации опухолей и развитию иммунной памяти».
Исследователи признали, что предстоит еще много работы, прежде чем лечение агонистом pHLIP-STING можно будет использовать у людей, но эти предварительные результаты являются многообещающими. И поскольку лечение на основе pHLIP уже одобрено для клинических испытаний, команда надеется, что они смогут быстро двигаться вперед.
