Исследование объясняет, почему мутации p53 остаются невидимыми для иммунной системы
Исследование объясняет, почему мутации p53 остаются невидимыми для иммунной системы
Одна из ключевых проблем иммунотерапии рака заключается не только в недостатке силы иммунных клеток, но и в том, что некоторые опухоли просто «не показывают» им того, за что можно атаковать. Новое исследование учёных Института рака Дана‑Фарбер выяснило, как опухоли с мутациями в белке‑супрессоре опухоли p53 могут скрывать эти изменения от Т‑клеток и предлагает терапевтическую идею: изменить набор молекул, которые рак отображает на своей поверхности, чтобы иммунная система смогла распознать опухоль.
Эта концепция особенно важна для так называемых «холодных» опухолей — тканей с малым количеством эффективных противоопухолевых Т‑клеток или с активными механизмами их исключения и подавления. Среди таких типов чаще называют рак поджелудочной железы, рак предстательной железы, рак яичников, некоторые подтипы рака молочной железы и глиобластому. Как группы эти опухоли обычно хуже реагируют на ингибиторы контрольных точек по сравнению с «горячими», сильно воспалёнными опухолями, например многими меланомами.
Статья была опубликована в Immunity .
Исследование указывает на ключевую причину иммунологической «тишины»: опухоль может просто не отображать пригодные для распознавания Т‑клетками молекулы. Т‑лимфоциты не считывают ДНК напрямую, а «смотрят» на короткие фрагменты белков — пептиды, удерживаемые на поверхности клетки молекулами HLA. Совокупность таких пептидов называется иммунопептидомом — своего рода «окном» в содержимое клетки. Если специфичный для рака пептид не поступает в это окно или разрушается слишком быстро, даже функционально сильной Т‑клетке может не на что нацелиться.
Мутации в TP53, гене, кодирующем p53, встречаются примерно в половине всех случаев рака у человека. Многие из этих мутаций появляются на ранних стадиях развития опухоли и передаются почти каждой дочерней клетке по мере её роста. Поэтому такие «стволовые» мутации считались чрезвычайно перспективными мишенями для иммунотерапии: удар по одной такой мутации теоретически может поразить всю опухоль. TP53
Однако исследование объясняет, почему это обещание часто не реализуется. С помощью сверхчувствительной масс‑спектрометрической платформы, которая физически измеряет пептиды, реально присутствующие на опухолевых клетках, учёные обнаружили, что p53 оказывается куда менее заметен для Т‑клеток, чем следовало бы ожидать по последовательности ДНК или по компьютерным прогнозам. Из 175 предсказанных кандидатов‑пептидов p53 дикого типа, проверенных для соответствующих молекул HLA, лишь пять были достоверно обнаружены на поверхности клеток. Многие распространённые «горячие точки» мутаций p53 находятся в областях, которые плохо обрабатываются в процессе формирования пептида и поэтому не дают обнаруживаемых HLA‑связанных мишеней.
Учёные также выявили дополнительные пути ухода от иммунного надзора. В ряде опухолей у пациентов отсутствовали необходимые молекулы HLA для презентации потенциально сильных пептидов p53. В случае мутации p53 I195F высокая активность фермента ERAP1 в раковых клетках действовала как чрезмерно рьяный «нож», обрезая фрагмент p53, который в других условиях был бы сильно иммуногенным, прежде чем он успевал быть показан Т‑клеткам. В лабораторных экспериментах удаление ERAP1 либо его фармакологическое подавление восстановливало распознавание этих раковых клеток p53‑специфическими Т‑клетками.
Ещё один пример — распространённая мутация p53 R175H, уже изучаемая в клинике в контексте инженерной Т‑клеточной терапии. Исследователи нашли чрезвычайно чувствительные рецепторы Т‑клеток, способные реагировать на очень низкую плотность цели, но мутантный пептид R175H слабо связывался с молекулой HLA: такой комплекс получался нестабильным и недолговечным. В результате активация Т‑клеток и уничтожение раковых клеток были значительно слабее, чем для более стабильной мишени p53.
«Иммунотерапия не может атаковать то, что не видит иммунная система», — сказал Эллис Л. Рейнхерц, доктор медицинских наук, руководитель лаборатории иммунотерапии в Дана‑Фарбер и профессор медицины в Гарвардской медицинской школе, соруководящий автор исследования вместе с Дэвидом А. Барби.
Первым автором работы является Кодзи Харатани, доктор медицинских наук, постдокторант; важный вклад также внесли Брюс Рейнхолд, доктор философии, и Джонатан С. Дьюк‑Коэн, доктор философии, все из Дана‑Фарбер.
«Опухоль может нести идеальную мутацию в каждой раковой клетке, но если эта мутация не превращается в стабильную поверхностную мишень, усиление Т‑клеток само по себе может оказаться недостаточным», — отмечают авторы.
Дэвид А. Барби, доктор медицинских наук, возглавляет Центр торакальной онкологии Лоу в Дана‑Фарбер и также является соавтором исследования.
Отдельные подходы иммунотерапии традиционно сосредоточены на усилении иммунной стороны конфликта: ингибиторы контрольных точек снимают тормоза с Т‑клеток, а технологии вроде TCR‑T и CAR‑T создают большое количество высокоактивных иммунных клеток.
Новое исследование подчёркивает, что важна и противоположная стратегия — изменить саму опухоль, чтобы она «показывала» более подходящие мишени.
Авторы называют этот подход «сдвиг иммунопептидома». Вместо того чтобы полагаться лишь на пептиды, которые опухоль естественно выбирает для презентации, можно медикаментозно изменить набор отображаемых антигенов, чтобы раковые клетки демонстрировали новые пептидные мишени. В работе описаны несколько возможных путей: ингибиторы ERAP1, небольшие молекулы, изменяющие, какие пептиды способны входить в молекулы HLA, а также препараты, влияющие на сплайсинг РНК. При избирательной доставке к опухолям такие агенты теоретически могут расширить набор новых мишеней, на которые иммунная система ещё не научилась «закрываться».
Целью является превращение иммунологически незаметной опухоли в ту, которая привлекает и активирует многочисленные популяции цитотоксических Т‑клеток, распознающих разнообразные пептиды в «окне» клетки. Эта идея применима не только к p53 — TP53 служит важным тестовым примером, поскольку он задействован во многих типах рака у человека — но основной принцип заключается в переписывании поверхностных антигенов любой опухоли, независимо от того, какая именно мутация её вызвала.
Широкий показ антигенов также может затруднить иммунный уход: терапия, направленная на одну мишень, рискует потерять эффект, если клетки перестанут её проявлять. Лекарственное изменение иммунопептидома способно открыть сразу несколько новых мишеней и инициировать поликлональный T‑клеточный ответ. Это делает стратегию комплементарной к ингибиторам контрольных точек, терапевтическим вакцинам и инженерной Т‑клеточной терапии, а не альтернативой им.
Для разработки неоантигенных лекарств полученные данные дают практическое предупреждение: мутация, выявленная секвенированием опухоли, не должна автоматически считаться пригодной иммунной мишенью. Соответствующий пептид должен доказуемо обрабатываться, отображаться молекулами HLA пациента, сохранять достаточную стабильность на поверхности клетки и распознаваться рецептором Т‑клетки при низкой плотности мишени, характерной для раковых клеток.
«Ранее основной вопрос был: как заставить иммунную систему атаковать сильнее?» — сказал Рейнхерц. «Наши результаты предлагают дополнительный вопрос: как сделать опухоль более открытой? Если фармакологически изменить пептиды, которые проявляет рак, можно создать мишени, с которыми будут работать эндогенные Т‑клетки, ингибиторы контрольных точек и сконструированные Т‑клетки».
Что показывает и чего не показывает исследование: оно не демонстрирует, что препарат уже превратил «холодные» опухоли пациентов в «горячие». Задача выполнена на механистическом и доклиническом уровне: учёные выявили способы, которыми опухоли уменьшают презентацию желаемых мишеней, и экспериментально показали, что один из механизмов — ERAP1‑зависимое разрушение пептида — можно обратить.
Таким образом, работа даёт механистическую основу и конкретные подходы для дальнейшей разработки методов, направленных на изменение отображения опухолевых антигенов.
Методы исследования включали сверхчувствительную иммунопептидомику, геномику человеческих опухолей, рентгеновскую кристаллографию, инженерные Т‑клеточные технологии, измерение одномолекулярных T‑клеточных рецепторов и функциональные анализы уничтожения опухолевых клеток.
Помимо Дана‑Фарбера и Гарвардской медицинской школы, в работе участвовали исследователи из Университета Вандербильта, Аргоннской национальной лаборатории, Бостонской детской больницы и других сотрудничающих учреждений.
