Исследование Ludwig Cancer Research, проведенное как на мышах, так и на небольшой группе пациентов с запущенными формами рака, показало, что так называемые "холодно" опухоли, которые почти лишены иммунных клеток и поэтому не реагируют на иммунотерапию, могут быть обращены "горячий" с чрезвычайно низкими дозами радиации и рациональным использованием существующих методов лечения.
Исследование, проведенное под руководством Джорджа Коукоса, Мелитой Ирвинг и Фернандой Эррера из Лозаннского отделения Института исследований рака Людвига, и опубликованное в Cancer Discovery, показало, что лечение вылечило 20% мышей и вызвало регрессию у 37% пациентов с иммунологически холодными опухолями. Исследователи также подробно описали основные механизмы контроля опухолей, вызванные комбинированной терапией, выявив новые молекулярные и клеточные явления, необходимые для ее эффективности.
Многие типы опухолей практически лишены проникающих в опухоль Т-лимфоцитов (TIL), иммунных клеток, необходимых для противоракового ответа. Исследователи пытались использовать высокодозную лучевую терапию для уничтожения раковых клеток и втягивания этих и других иммунных клеток в холодные опухоли. Но это не вариант для злокачественных новообразований, которые распространяются в брюшную полость, таких как рак яичников и желудочно-кишечного тракта с перитонеальной диссеминацией, когда повторная интенсивная радиация может серьезно повредить жизненно важные органы. Он также неэффективен при раке простаты с диссеминированными метастазами в кости, когда такое облучение костного мозга может вызвать системное подавление иммунитета.
"Мы пришли к идее нагружать опухоль такими уровнями радиации, которые не убивали бы ее клетки, но при этом оказывали достаточное давление, чтобы заставить ее посылать сигналы, говорящие иммунной системе: «Приходите ко мне, потому что здесь происходит что-то плохое»," сказал Эррера, онколог-радиолог из Лозаннского отделения Людвига.
Но для создания противоопухолевого ответа, рассуждали исследователи, потребуется многоаспектная стратегия. Дополнительные меры могут включать ингибирование иммуносупрессивных клеток, таких как регуляторные Т-клетки (Tregs), в микроокружении опухоли; стимуляция "врожденный" иммунные клетки, которые представляют антигены "адаптивный" Т-клетки иммунной системы, направляя их к раковым клеткам и стимулируя их активность; и активация эффекторных Т-клеток.
"Мы начали с опроса мышей, что происходит с микросредой прогрессирующих опухолей яичников, если применять низкие дозы радиации, и показали, что наблюдается значительный всплеск экспрессии мишеней, подверженных воздействию лекарств," сказал Ирвинг, руководитель группы Human Integrated Tumor Immunology Discovery Engine (Hi-TIDe) в Лозаннском отделении Людвига. "Это был рациональный подход к терапии."
После изучения нескольких комбинаций лекарств они остановились на четырех для использования в исследовании на мышах: существующее антитело, которое стимулирует рецептор CD40 на дендритных клетках и повышает их активность; низкая доза химиотерапии, циклофосфамида, который, как известно, подавляет Tregs; и комбинация иммунотерапевтических средств против CTLA-4 и против PD-1, которые мобилизуют атаку Т-клеток на опухоли.
Параллельно Коукос и Эррера начали разработку клинического исследования этого подхода, изменяя его протоколы на основе того, что показали исследования на мышах. Поскольку стимулирующая стратегия против CD40 в то время не была доступна для клинического использования, в клиническом исследовании ее заменили аспирином, который, как показали предыдущие исследования лаборатории Coukos, подавляет выработку вещества, простагландина E2, которое подавляет противораковые эффекты. активность клеток врожденного иммунитета.
Клиническое исследование схемы включало восемь пациентов с метастатическим раком предстательной железы, яичников и желудочно-кишечного тракта, которые получали препараты плюс очень низкую дозу облучения опухолей брюшной полости каждые две недели. "Мы включали только пациентов с солидными метастатическими опухолями без TIL," сказал Эррера. "К сожалению, у этих пациентов нет других вариантов. Перед включением в это исследование они прошли в среднем три курса химиотерапии."
У одного пациента развилось сердечное заболевание, связанное с иммунотерапией, и он был исключен из исследования. Были устранены другие серьезные побочные эффекты, при необходимости пациенты были исключены из исследования. Примечательно, что регрессировали только те опухоли у пациентов, которые подверглись воздействию низких доз радиации; все, что было пропущено радиацией, не. Прекращение терапии также привело к быстрому рецидиву опухоли.
"Исследования на людях обобщили наши результаты на мышах," сказал Коукос, директор Лозаннского филиала имени Людвига.
Анализ ответных опухолей мышей показал, что TIL, наиболее ответственные за разрушение опухоли, не были типичными Т-клетками-киллерами CD8, которые разрушают больные клетки. Необычная версия Т-лимфоцитов CD4, которая обычно помогает только адаптивным иммунным ответам, приобрела многие свойства Т-клеток-киллеров и имела решающее значение для эффективности лечения. Лечение также индуцировало экспрессию рецептора NKG2D на этих Т-клетках-помощниках-киллерах, что было необходимо для терапевтического эффекта. Кроме того, лиганд этого рецептора (Rae1) экспрессировался на высоких уровнях на дендритных клетках, которые обычно не экспрессируют белок, сказал Ирвинг.
"Мы действительно показали здесь, что облучение низкой дозой может сделать опухоли, которые ранее не реагировали на иммунотерапию, чувствительными, и что как адаптивный, так и врожденный иммунитет должны работать вместе для контроля над опухолью," сказал Кукос. "Это целая среда, которую вам необходимо создать в опухоли для поддержки Т-клеток-киллеров, и в данном случае Т-хелперов, которые были убийцами."
Вторая часть клинического исследования продолжается, но исследователи уже выясняют, почему некоторые опухоли не прошли терапию. Они также планируют новое испытание, в котором CD40-стимулирующие антитела второго поколения будут использоваться в комбинированной радиоиммунотерапии. Кроме того, пациенты, получающие экспериментальную терапию Т-клетками в Лозанне, теперь также будут получать низкодозную лучевую терапию перед тем, как пройти эту процедуру.
Коукос, Эррера и Ирвинг отмечают, что все 39 авторов, участвовавших в текущем исследовании, сыграли решающую роль в его успехе, и благодарят среду сотрудничества, созданную Ludwig Cancer Research, за то, что такие большие усилия стали возможными.
"Мы были немного похожи на детективов в микросреде опухоли, которые смотрели на то, что делает одна клетка, а что не делает другая, и без совместной работы всех детективов у нас не было бы всей картины," сказал Эррера.