Вакцина открывает рак для иммунитета

Разработан имплант-«вакцина» против рака. Небольшой пластиковый диск при вживлении под кожу перепрограммирует иммунные клетки и «учит» их убивать клетки опухоли.

Совсем недавно появилась новость о возможном генетическом лечении рака – блокировке действия белка, обеспечивающего неконтролируемый рост клеток опухоли, а ученые уже предлагают альтернативный подход к этой проблеме.

Гарвардские медики разработали имплант, который мобилизует иммунные клетки организма человека, а затем они естественным путем борются с клетками опухоли, успешно распознавая их как вредоносные.

Действие «вакцины» подтверждено на мышах: после ее введения организм мелких млекопитающих успешно элиминировал клетки меланомы. Исследование профессора Дэвида Муни и его коллег публикует Science Translational Medicine.

«Наша работа показывает перспективность и большие возможности применения биоинженерных подходов в иммунологии. Такие комбинированные методики обладают более широкими возможностями, чем традиционные подходы. Нам с их помощью удалось сделать важный шаг к разработке эффективной вакцины против рака», — отметил профессор Муни.

Одна из сложных проблем в лечении онкологических заболеваний – нераспознавание раковых клеток иммунной системой человека. Система призвана распознавать и удалять инородные, вредоносные клетки, однако клетки опухоли успешно маскируются под обычные клетки организма, и иммунные клетки на них не реагируют. Ученые разработали способ «перепрограммирования» иммунной системы и ее нацеливания на борьбу с клетками опухоли. Такой метод более эффективен и менее вреден, чем другие методики, проходящие клинические испытания: он не затрагивает здоровые соседние клетки и действует на опухоль направленно.

Попытки «обучения» иммунных клеток борьбе с раком предпринимаются не впервые. Однако обычные методики предполагают изъятие иммунных клеток из организма, затем их внешнее «перепрограммирование» и инъекцию обратно в ткани. При таком подходе 90% вводимых клеток погибают еще до того, как доберутся до опухоли.

Что такое цитокины, дендритные клетки, Т-клетки и антигены

Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы. Они регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность, а также обеспечивают согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия.

Дендритные клетки — это гетерогенная популяция антиген-презентирующих клеток костно-мозгового происхождения. Основной функцией дендритных клеток является презентация антигенов Т-клеткам. Дендритные клетки также выполняют важные иммунорегуляторные функции, такие как контроль за дифференцировкой Т-лимфоцитов, регуляция активации и супрессии иммунного ответа. Важной особенностью дендритных клеток является способность захватывать из окружающей среды различные антигены при помощи фагоцитоза, пиноцитоза и рецептор-опосредованного эндоцитоза. Больше всего дендритных клеток находится в тканях, которые соприкасаются с внешней средой, например в толще эпителиального слоя слизистой оболочки кишечника, в подслизистой респираторного, желудочно-кишечного и урогенитального трактов. Дендритные клетки поглощают антигены, процессируют и представляют на своей поверхности в комплексе с MHC I или MHC II классов. Только в таком виде Т-клетки способны распознать антиген и вслед за этим активироваться и развить иммунный ответ.

Т-клетки (также известны как регуляторные Т -лимфоциты или Т-регуляторные клетки) — центральные регуляторы иммунного ответа. Основная их функция — контролировать силу и продолжительность иммунного ответа через регуляцию функции Т-эффекторных клеток.

Антигены (от antigen = antibody-generating — «производители антител») — это вещества, которые вызывают образование антител и могут вызывать иммунный ответ. Антигены, как правило, являются белками или полисахаридами и представляют собой структуры бактериальных клеток, вирусов, микроорганизмов. Липиды и нуклеиновые кислоты проявляют антигенные свойства в сочетании с белками.

Антигены немикробного происхождения — это пыльца, яичный белок и белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при гемотрансфузии.//БСЭ

Импланты, разработанные группой Муни, позволяют проводить «перепрограммирование» клеток иммунной системы непосредственно в организме человека. Для этого под кожу вводится пористый диск размером 8,5 мм, изготовленный из биодеградируемого полимера. На 90% его объем заполнен воздухом, и иммунные клетки легко проходят через поры. В порах выделяются так называемые цитокины – гормоноподобные пептидные или белковые молекулы, несущие информацию о работе клеток. Они способны перепрограммировать дендритные клетки иммунной системы, которые являются «дешифровщиками» антигена для Т-клеток. Наконец, Т-клетки непосредственно регулируют иммунный ответ организма.

Дендритные клетки попадают в поры импланта и взаимодействуют с цитокинами. Они приобретают способность «показать» иммунной системе антиген, необходимый для специфического воздействия на клетки опухоли. Дендритные клетки попадают в ближайший лимфоузел, где они взаимодействуют с иммунными Т-клетками. Т-клетки также проходят «перепрограммирование» и направляются на борьбу с клетками опухоли.

Предполагается, что имплант будет эффективно действовать при вживлении в любой участок кожи, например в руку, куда вживляют женщинам импланты-контрацептивы.

Такая «вакцина» имеет ряд преимуществ перед применяемыми сейчас хирургическими операциями или химиотерапией: она направлена только на уничтожение раковых клеток и не приводит к побочным повреждениям в организме.

Кроме того, по аналогии с иммунитетом к бактериям или вирусам, после вживления импланта иммунная система приобретает долгосрочный иммунитет к раковым клеткам, существенно понижая вероятность рецидива.

Кроме того, этот подход активизирует сразу два полезных направления работы иммунной системы: с одной стороны, она начинает разрушать инородные клетки опухоли, с другой – защищать здоровые ткани тела. После взаимодействия с имплантом активизируются несколько типов дендритных клеток, которые вызывают комплексный ответ по охране клеток организма.