Иммунология опухолей: описание, лекарственные препараты, последствия

Иммунные ответы на появляющиеся опухолевые клетки развиваются по большей части к таким компонентам, которые экспрессируются на поверхности злокачественных клеток, но не на нормальных клетках того же типа и при этом обладают антигенными свойствами. В 1943 г. Гросс (Gross) сделал наблюдение, что при подкожном введении опухолевых клеток сингенным (гистосовместимым) мышам эти клетки формировали небольшие узелки, которые в течение нескольких дней росли, после чего регрессировали. Повторное введение аналогичных клеток этим мышам не приводило к образованию узелков или их росту. Эти наблюдения интерпретировали таким образом, что отторжение опухоли мышами происходило в связи с появлением иммунного ответа на опухоль. Впоследствии на многих опухолях как человека, так и животных были выявлены опухольспецифичные трансплантационные антигены (ОСТА) или, как их чаще называют, опухолевые антигены.

В этой стаье основное внимание уделено роли иммунной системы в разрушении клеток опухоли. Считается, что на протяжении жизни у каждого человека возникают опухолевые клетки, которые затем разрушаются обычными иммунными эффекторными механизмами незаметно и без последствий. Очевидно, что иммунологические механизмы, которые, уничтожая опухолевые клетки, противостоят угрозе развития рака, не всегда успешно с этим справляются. Однако есть надежда, что рост знаний об эффекторных механизмах организма, задействованных в иммунологическом надзоре, позволит по-новому взглянуть на то, как можно было бы предотвращать образование опухолей и успешнее их лечить. Таким образом, в области онкоиммунологии целями являются:

1) выявление иммунологической взаимосвязи между организмом и опухолью;

2) использование иммунного ответа на опухоль в целях диагностики, профилактики и терапии.

Достижения в области иммунологии и молекулярной биологии позволили значительно облегчить идентификацию опухолевых антигенов, способных вызывать иммунный ответ. Перед тем, как определить их категории, следует уточнить основные биологические механизмы, такие как мутация, активация генов и амплификация клона, которые могут приводить к появлению иммуногенных опухолевых антигенов. Как и при обычном иммунном ответе на чужеродные антигены, иммуногенный потенциал опухолевых антигенов проявляется тогда, когда их экспрессия стимулирует иммунные эффекторные механизмы. Антигенные характеристики, применимые к чужеродным иммуногенам, относятся и к опухолевым антигенам. Чтобы быть иммуногенным, вещество должно обладать следующими свойствами:

• чужеродность;

• большая молекулярная масса;

• сложность химического строения;

• способность к расщеплению вместе со способностью взаимодействовать с антигенами МНС организма.

Иммуногенные опухолевые антигены соответствуют всем этим критериям и, таким образом, обладают способностью индуцировать эффекторные реакции.

Некоторые опухолевые антигены могут состоять из структур, уникальных для раковых клеток и не встречающихся на нормальных клетках такого типа. Другие представляют собой структуры, которые являются общими и для опухолевых, и нормальных клеток, но в нормальных клетках они скрыты, а на злокачественных проявляются. Существуют также антигены, которые представляют на опухолевых клетках структуры, качественно не отличающиеся от структур на нормальных клетках, но избыточно экспрессированных, т.е. присутствующих в значительно большем количестве как продукты клеточных онкогенов. Примером является высокий уровень экспрессии рецепторов эпидермального фактора роста человека (human epidermal growth factor receptor — HER), обусловленный повышенной экспрессией онкогена HER-2/neu-l (например, при некоторых видах рака молочной железы и яичников), а также повышенное содержание продуктов онкогенов ras на некоторых клетках при раке предстательной железы у человека. Другие типы антигенов на злокачественных клетках представляют структуры, присутствующие на клетках плода или эмбриона, но отсутствующие в норме на клетках взрослого человека. Такие антигены относят к онкофетальным антигенам. Канцерогены могут активировать и нормальные гены, находившиеся до этого в неактивном состоянии. Обычно считается, что уникальные опухолевые антигены на опухолях, индуцированных канцерогенами, являются продуктами мутантных генов, обладающих «горячими точками» для мутаций. Между опухолями, индуцированными канцерогенами, перекрестная реактивность или отсутствует, или очень невелика. Отсутствие перекрестной реактивности, вероятно, обусловлено беспорядочностью мутаций, индуцированных химическими или физическими канцерогенами, приводящих к появлению множества различных антигенов. Например, если химический канцероген метилхолантрен наносится одинаковым образом на кожу двух генетически идентичных животных или на два разных участка кожи одного животного, то клетки развивающихся опухолей (сарком) будут обладать антигенами, уникальными для каждой опухоли и не обладающими иммунологической перекрестной реактивностью между собой. При индукции опухолей физическими факторами, такими как ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, как и в случае индукции химическими агентами, перекрестная реактивность отсутствует или очень невелика.

Канцерогены могут также вызывать появление обширного клона из единичной клетки, экспрессирующей частный нормальный антиген, и преобразовывать неиммуногенную при других условиях молекулу в иммуногенный антиген. Вызванное канцерогеном трансформационное изменение, которое приводит к появлению таких обширных клонов, скорее всего, действует на гены, обладающие склонными к мутациям «горячими точками», и не затрагивает гены, отвечающие за другие нормальные белки. Когда эти нормальные белки являются клонотипическими (т.е. экспрессируемыми только одним клоном клеток), их экспрессия резко увеличивается, делая белки мишенями для иммунного ответа при условии, что толерантность может быть нарушена. Например, идиотипы антигенспецифичных рецепторов, экспрессируемых В- или Т-клетками, могут быть представлены в недостаточном количестве, чтобы вызвать ответ в нормальном организме, но могут стать антигенами-мишенями на опухолевых клетках, имеющих такой же идиотип.

Особенно наглядно опухолевые антигены могут быть представлены на примере опухолей, вызванных вирусами, которые склонны обладать перекрестной реактивностью с опухолями, индуцированных теми же вирусами. Некоторые представители семейства вирусов герпеса и ретровирусы, которые инфицируют, но не убивают инфицированные клетки, могут стимулировать контролируемый рост таких инфицированных клеток.

Далее представлены обзоры и примеры различных категорий опухолевых антигенов и иммунных эффекторных механизмов, играющих роль в физиологическом процессе предотвращения развития опухолевых клеток. Увеличивающиеся знания в этих областях опухолевой иммунологии способствуют разработке клинически эффективных опухольспецифических методов иммунотерапии.

Виды опухолевых антигенов

Существует несколько видов опухолевых антигенов. Они различаются как по факторам, вызывающим опухолевую трансформацию, так и по иммунохимическим свойствам опухолевых антигенов.

Продукты генов нормальных клеток

Некоторые опухолевые антигены являются продуктами нормальных генов, которые в обычных условиях экспрессируются только во время эмбриогенеза, — так называемые онкофетальные антигены. Примером таких опухолевых антигенов является семейство белковых антигенов, ассоциированных с меланомой (melanoma-associated antigen — MAGE), которые не экспрессируются ни в одной нормальной ткани взрослого человека за исключением яичек (иммунологически привилегированная область). Антигены MAGE рассматриваются как антигены, которые могут использоваться при создании противоопухолевых вакцин, поскольку их экспрессия выявлена на многих меланомах. Действительно, как и у многих других опухольспецифичных антигенов, у MAGE-1 были обнаружены HLA-рестрикционные элементы антигенных эпитопов. В настоящее время эта информация используется в экспериментах, направленных на создание вакцин на основе иммуногенных опухолевых пептидов, которые могут презентироваться антигенами МНС I класса на АПК для активации цитотоксических (CD8+) Т-клеточных ответов.

Другими примерами онкофетальных антигенов являются раково-эмбриональный антиген (РЭА) и а-фетопротеин (аФП). Первый антиген обнаруживается преимущественно в сыворотке крови больных с опухолями ЖКТ, особенно с раком ободочной кишки. Повышенный уровень РЭА был также обнаружен в крови больных некоторыми видами рака легких, поджелудочной железы, молочной железы и желудка. Однако следует заметить, что повышенные уровни РЭА были выявлены у пациентов с незлокачественными заболеваниями, такими как:

• эмфизема;

• язвенный колит;

• панкреатит;

• в сыворотке крови алкоголиков и много курящих людей.

В норме аФП присутствует в больших концентрациях в фетальной и материнской сыворотке, но не встречается в сыворотке обычных людей. Этот белок активно секретируется клетками различных злокачественных опухолей, он преимущественно обнаруживается у пациентов с гепатомами и тератокарциномам и яичек.

Наконец, амплифицированные клоны злокачественных В- или Т-клеток, экспрессирующих антигенспецифичные рецепторы, представляют еще один пример того, как продукты нормальных клеточных генов могут характеризоваться как опухолевые антигены. Идиотип определенного иммуноглобулина или Т-клеточный рецептор (TCR), экспрессируемый трансформированными В- или Т-клетками, соответственно позволяют эффективно идентифицировать такой клон как особую популяцию злокачественных клеток.

Продукты мутантных клеточных генов

Определена генная природа некоторых особых опухолевых антигенов, которые являются продуктами мутантных генов. В каждом случае антиген появлялся в результате соматической мутации, т.е. в результате генетического изменения, отсутствующего в аутологичной нормальной ДНК. Часто эти мутации происходят в генах, кодирующих функционально важные участки экспрессируемого белка. Существует ряд хорошо описанных примеров опухолевых антигенов, являющихся продуктами мутантных клеточных генов. Хронический миелолейкоз (ХМЛ) характеризуется наличием филадельфийской хромосомы — укороченной хромосомы 22, получившейся в результате взаимной транслокации гена bcr на хромосоме 22 и гена abL на хромосоме 9 (t(9; 22)). Молекулярный эквивалент t(9; 22) может быть обнаружен практически во всех случаях ХМЛ. Он проявляется экспрессией слившегося гена bcr/abL кодирующего химерные РНК, которые приводят к значительному увеличению тирозинкиназной активности гена abL. Этот химерный ген, по крайней мере, частично отвечает за неконтролируемую пролиферацию клеток. Недавние клинические испытания, в которых использовался сильный ингибитор тирозинкиназы, продукта bcr/abL, показали возможность индукции полных гематологических ремиссий у значительной части больных ХМЛ.

Другим примером является продукт мутантного клеточного гена, встречающийся во многих случаях семейной меланомы. Это заболевание ассоциировано с мутацией в гене циклинзависимой киназы 4 (cycline-dependent kinase — CDK-4), которая уменьшает ее связывание с ингибитором (pI6INK-4), являющимся подавляющим опухоль белком. Еще одним примером опухолевого антигена, возникшего в результате мутации клеточного гена, является мутантный белок р53. Мутация р53 часто приводит к структурным изменениям белка р53а, который в норме подавляет клеточный рост. Мутации р53 являются одними из самых частых при опухолях у человека и экспериментальных животных. Обычно они возникают в эволюционно консервативных областях гена р53 и приводят к избыточной продукции белка, который является антигеном для В- и Т-клеток. Ответы со стороны антител и Т-клеток также наблюдаются, когда мутации происходят в белках, кодируемых онкогеном ras. Мутантные белки ras, появляющиеся в результате замены остатка глицина в положении 12, являются также одними из наиболее распространенных мутаций при опухолях человека.

Возможность применения мутантных белков в качестве иммунологических мишеней при лечении лучше всего показали эксперименты, в которых in vivo был индуцирован иммунитет к опухоли путем вакцинации против мутантных пептидов р53, когда их вводили одновременно с IL-12.

Поскольку р53 обычно экспрессируется раковыми клетками, Т-клетки, распознающие нормальный р53, преимущественно уничтожают опухолевые клетки. Более того, у мышей, «нокаутных» по гену р53, можно индуцировать продукцию цитотоксических Т-клеток, специфичных в отношении нормального р53. При адоптивном переносе мышам линий, имеющих ген р53 дикого типа (т.е. с сохранным геном р53), они могут разрушать опухоли, избыточно экспрессирующие р53. При этом никаких признаков аутоиммунитета в организме не развивается.

Опухолевые антигены, кодируемые онкогенами

Хотя обсуждение всего процесса канцерогенеза не является целью данной статьи, имеет смысл кратко изложить положения теории онкогенов для лучшего понимания свойств белков, производных онкогенов, способных стать опухолевыми антигенами. Известно, что все ретровирусные онкогены в геномах почти всех нормальных клеток позвоночных имеют близкородственные гены, называемые протоонкогенами. Было установлено, что генными продуктами протоонкогенов являются белки, выполняющие в нормальных клетках известные функции, такие как функции рецепторов факторов роста и проведение сигналов. Теория онкогенов постулирует, что такие протоонкогены при мутации или активации другими аберрантными (измененными, отличными от нормальных) механизмами либо избыточно экспрессируются, либо экспрессируют несоответствующие мутантные формы генных продуктов, что вызывает неопластическую трансформацию и развитие рака. Онкогены аберрантно активируются в соматических клетках при многих формах опухолей человека, таких как рак, саркома, лейкоз и лимфома. Основными механизмами активации являются хромосомная транслокация, точечная мутация и амплификация гена.

Опыты на животных показали, что опухоли, вызванные вирусами, демонстрируют выраженную иммунологическую перекрестную реактивность. Это обусловлено тем, что определенный онкогенный вирус индуцирует экспрессию одинаковых антигенов в опухоли независимо от ткани, в которой она возникает, или от вида животного. Например, у животных ДНК-вирусы, такие как полиомавирусы, вирусы SV40 и папилломы Шоупа, вызывают опухоли, которые проявляют выраженную перекрестную реактивность в своей группе вирусов. Многие вирусы, вызывающие лейкоз, такие как вирус Раушера, вызывают образование опухолей, проявляющих перекрестную реактивность не только в одной группе вирусов, но также между несколькими группами. По этому вопросу накоплено достаточно данных, чтобы предположить, что некоторые злокачественные опухоли человека вызываются вирусами, такими как вирус Эпштейна-Барр (лимфома Беркитта и назофарингеальный рак), вирус Т-клеточного лейкоза человека 1-го типа (Т-клеточный лейкоз взрослых, HTLV-1) и вирус папилломы человека (рак шейки матки).

Можно предположить, что вирусные белки, которые в конечном итоге являются уникальными опухолевыми антигенами, экспрессируются внутриклеточно преимущественно как нуклеопротеины. Для того чтобы цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ) распознали эти антигены, последние должны процессироваться и презентироваться как пептиды, ассоциированные с МНС. Опыты с использованием ЦТЛ, специфичных к SV40, подтвердили, что такие клетки могут распознавать процессированные фрагменты белков, которые первоначально располагались внутриклеточно. Интенсивно исследовали уникальные опухолевые антигены клеток, трансформированных SV40 и некоторыми другими вирусами, такими как вирус полиомы, аденовирус и вирус папилломы человека, и в некоторых случаях доказали четкую взаимосвязь с трансформированным фенотипом и возникновением злокачественной трансформации. Такие вирусы имеют так называемые гены ранних участков, обозначаемые Е1А/Е1В и Е6/Е7, которые транскрибируются как на ранних стадиях репликации вируса, так и в трансформированных клетках. Как и прочие категории опухолевых антигенов, эти белки являются потенциальными мишенями для терапии.

Иммунологические факторы, влияющие на частоту возникновения рака

В конце 1950-х гг. появилась гипотеза, помогающая объяснить основную причину возникновения в процессе эволюции позвоночных иммунитета, опосредованного Т-клетками. Было высказано предположение, что основной функцией иммунитета, опосредованной Т-клетками, было обеспечение специфической защиты от измененных собственных или неопластических клеток. Для описания концепции иммунологической защиты от развития рака был введен термин «иммунологический надзор». В настоящее время известно, что Т-клеточный иммунитет необходим для защиты от различных инфекций, в первую очередь вирусных. В результате опытов на животных, так же как эпидемиологических и иммунологических исследований пациентов с различными формами иммунодефицита (первичного, вторичного или приобретенного), появились свидетельства, подтверждающие данную гипотезу, но только по отношению к новообразованиям, связанным с вирусами и в некоторых случаях — с ультрафиолетовым облучением. При этом частота наиболее распространенных форм рака у лиц с недостаточностью иммунитета не увеличена. Однако пациенты, страдающие заболеваниями, сопровождающимися иммунодефицитом, обычно подвержены вирусным инфекциям и определенным злокачественным новообразованиям. Явное отсутствие иммунологического надзора за спонтанно развивающимися опухолями или опухолями, вызванными канцерогенами, не означает того, что они не являются антигенными. В действительности существует достаточно свидетельств в поддержку вывода, что такие опухолевые клетки, как и трансформированные вирусами, чувствительны к иммуннологическому разрушению. Однако естественное развитие иммунных ответов обычно не может предотвратить развитие рака. Есть надежда, что успешное управление такими ответами (например, вакцинация опухолевыми антигенами) позволит в будущем предотвращать или лечить опухоли.

Эффекторные механизмы противоопухолевого иммунитета

До недавнего времени большую часть информации, касающейся противоопухолевых иммунных механизмов и их способности разрушать опухолевые клетки, получали в экспериментах с перевиваемыми опухолями животных или в экспериментах in vitro. Существует достаточно свидетельств того, чтобы предполагать, что и у человека важную роль во взаимоотношении между организмом и опухолью играют адаптивные или врожденные иммунные ответы.

Обычно разрушение опухолевых клеток этими механизмами более эффективно, когда она диспергирована (т.е. опухолевые клетки-мишени разъединены и находятся в суспензии), а не представляет собой плотное образование. Это, вероятно, связано с тем, что иммунной системе легче справиться с диспергированными клетками.

В-клеточные ответы на опухоли

Было показано, что в присутствии комплемента антитела и IgM, и IgG разрушают опухолевые клетки in vitro. Некоторые исследования, проведенные на мышах, показали, что при лейкозе и лимфоме противоопухолевые антитела в присутствии комплемента эффективно уничтожают опухолевые клетки и в организме, а также уменьшают количество метастазов при некоторых опухолях. Другие исследования in vivo и in vitro, однако, показали, что те же антитела в присутствии комплемента неэффективны в уничтожении клеток тех же опухолей, если последние представляют собой плотные образования.

Разрушение опухолевых клеток путем опсонизации и фагоцитоза

Разрушение опухолевых клеток фагоцитирующими клетками было показано in vitro, но только в присутствии противоопухолевой иммунной сыворотки и комплемента. Значение этого открытия для организма пока неизвестно.

Опосредованная антителами утрата опухолевыми клетками адгезионных свойств

Оказалось, что для метастазирования определенных опухолей необходима адгезия клеток опухоли друг к другу и окружающим тканям. Антитела, направленные против поверхности опухолевых клеток, могут влиять на адгезионные свойства опухолевых клеток. Значение этого механизма для организма также пока неизвестно.

Клеточно-опосредованные реакции: прямое разрушение опухолевых клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами

Разрушение опухолевых клеток in vitro специфичными иммунными Т-лимфоцитами было продемонстрировано бесчисленное количество раз как для суспензии клеток, так и для плотных образований при различных опухолях. Более того, многие опыты с экспериментальными животными (преимущественно мышами) достаточно четко показали, что ЦТЛ с противоопухолевой специфичностью отвечают за разрушение опухолей, вызванных вирусами, in vivo. Хотя CD4+-T- клетки-хелперы участвуют в индукции и регуляции функции цитотоксических Т-клеток, разрушение опухолевых клеток достигается с помощью CD8+- ЦТЛ, специфичных к поверхностным антигенам опухолевой клетки.

Антителозависимая клеточноопосредованная цитотоксичность

Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность (АЗКЦ) включает:

• прикрепление опухольспецифичных антител к поверхности опухолевых клеток;

• взаимодействие с различными клетками (такими как гранулоциты и макрофаги), обладающими рецепторами для Fc-фрагментов антител, прикрепленных к опухолевой клетке;

• разрушение опухолевых клеток веществами, высвобождаемыми из тех клеток, которые несут рецепторы для Fc-фрагмента антитела.

Значимость этого механизма для разрушения опухолевых клеток в организме до сих пор неизвестна.

Разрушение опухоли натуральными киллерами, Т-клетками/натуральными киллерами и лимфокинактивированными киллерами

Натуральные киллеры (NK) являются отдельной субпопуляцией лимфоцитов, которые без предварительной сенсибилизации или МНС-рестрикции могут убивать определенные опухолевые клетки. Клетки опухоли, не способные экспрессировать по крайней мере одну из молекул МНС I класса, являются мишенями для NK-клеток. Эти клетки могут лизировать различные клетки-мишени, такие как клетки, инфицированные вирусом, клетки, покрытые антителами, недифференцированные клетки и клетки некоторых опухолей. Натуральные киллеры обладают рецепторами для Fc-фрагмента IgG (CD 16) и могут участвовать в АЗКЦ. Как и активированные макрофаги, NK-клетки секретируют фактор некроза опухоли a (TNFa), который вызывает кровоизлияние и некроз опухоли. Однако точный механизм, с помощью которого NK-клетки распознают и убивают клетки опухоли, до сих пор неясен. Недавно были получены свидетельства, указывающие на то, что NK/T-клетки составляют особую популяцию клеток естественного иммунитета, важную для элиминации опухоли из организма.

Лимфокинактивированные киллеры (ЛАК) являются опухольспецифичными клетками, полученными от пациента. Клетки культивируют in vitro в присутствии IL-2, а затем адоптивно переносят обратно в организм больного. Лимфокинактивированные киллеры представлены гетерогенной популяцией лимфоцитов, в которую входят NK-клетки. Однако их активность не может быть связана исключительно с NK-клетками, поскольку они способны убивать опухолевые клетки in vitro, даже если NK-клетки их не убивают. Хотя естественная биологическая функция ЛАК до сих пор не очень ясна, в настоящее время они тестируются на предмет эффективности в процессе иммунотерапии людей, больных раком (вопрос обсуждается в этой главе далее). Существуют современные подходы, касающиеся использования Т-клеток, выделенных из опухоли, выращенных и активированных в присутствии IL-2. Было показано, что эти лимфоциты, инфильтрирующие опухоль, обладают выраженной специфичностью.

Разрушение опухолевых клеток активированными макрофагами и нейтрофилами

Макрофаги и нейтрофилы обычно не цитотоксичны по отношению к клеткам опухолей in vitro. Но если они активированы in vitro бактериальными продуктами, то могут обеспечивать селективный цитостаз или цитолиз злокачественных клеток. Макрофаги могут также становиться высокоцитотоксическими, если они активированы цитокинами, что наиболее заметно при использовании IFNy, вырабатываемого популяцией активированных Т-лимфоцитов, которые сами по себе не являются цитотоксическими. Эти С04+-Т-клетки являются опухольспецифичными: они секретируют IFNy после активации опухолевыми антигенами. Другие цитокины, высвобождаемые такими Т-лимфоцитами, активированными антигеном, привлекают макрофаги к участку нахождения антигена. Помимо этого IFNy также предотвращает миграцию макрофагов от антигена. Механизм активации макрофагов Т-клетками специфичен по отношению к опухолевому антигену и приводит к разрушению опухолевых клеток подобно механизму, действующему при реакциях гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) при отторжении аллотрансплантата или уничтожении микроорганизмов: антигенспецифичные Т-клетки активируются антигеном и высвобождают цитокины, которые привлекают и активируют макрофаги. Такие активированные макрофаги цитотоксичны по отношению к микроорганизмам, опухолевым и даже «своим» клеткам, расположенным вблизи активированных макрофагов. Повреждающее и разрушающее действие активированных макрофагов обусловлено несколькими высвобождаемыми ими продуктами, наиболее активными из которых являются лизосомальные ферменты и TNFa.

Появляется все больше свидетельств того, что активированные макрофаги разрушают опухолевые клетки in vitro. Например, резистентность к опухоли может быть нарушена при специфическом удалении макрофагов. Кроме того, при увеличенном количестве активированных макрофагов отмечается повышенная сопротивляемость к опухолям. Наконец, активированные макрофаги часто обнаруживаются в месте регресса опухоли. Однако взаимоотношения между опухолью и связанными с нею макрофагами достаточно сложны. С одной стороны, макрофаги способны и действительно убивают опухолевые клетки. С другой — макрофаги и опухолевые клетки способны, что было доказано, продуцировать поддерживающие друг друга факторы роста, что приводит почти к симбиотическим взаимоотношениям. Таким образом, изменения хрупкого баланса между макрофагами и опухолевыми клетками может коренным образом повлиять на судьбу опухоли.

Цитокины

Как указывалось ранее, цитокины могут обладать вспомогательными функциями, которые усиливают иммунные эффекторные механизмы противоопухолевого иммунитета. Важно отметить, что в зависимости от того, какие цитокины продуцируются, эффекторные иммунные механизмы либо стимулируются, либо подавляются. Соответственно, результатом может быть или стимуляция, или подавление роста предраковых или раковых клеток механизмами приобретенного и/или врожденного иммунитета. Некоторые опухолевые клетки вырабатывают цитокины, являющиеся их ростовыми факторами (аутокринная стимуляция), и реагируют на них, что обеспечивает эффект усиления роста опухоли. Таким же образом продукция TGFp некоторыми опухолевыми клетками усиливает рост опухоли, что связано с ангиогенной активностью этого цитокина.

Цитокины, такие как TNF и IFNy, обладают противоопухолевым действием, поскольку помимо выполнения других функций они способствуют увеличению количества молекул МНС I и II классов на некоторых опухолевых клетках. Уменьшение экспрессии МНС-детерминант позволяет опухолевым клеткам избегать действия цитотоксических Т-лимфоцитов и NK-клеток. Увеличение числа молекул МНС цитокинами, таким образом, способствует усилению клеточно-опосредованных эффекторных механизмов. Эффект длительного повышения уровня определенных цитокинов изучался путем трансфекции опухолевых клеток генами цитокинов. Трансфекция генов, кодирующих цитокины IL-1, IL-7 и IFNy, с последующим адоптивным переносом таких клеток мышам с опухолями оказывала выраженное подавляющее действие на рост опухоли.

Ограничение эффективности иммунного ответа на опухоли

Не возникает сомнения, что против опухоли может быть вызван иммунный ответ. Почему же тогда, несмотря на иммунный ответ, опухоль продолжает расти? Для этого могут быть задействованы несколько возможных механизмов, как по отдельности, так и в сочетании друг с другом. Факторы, связанные как с опухолью, так и с организмом, могут влиять на способность опухолевых клеток избегать разрушения иммунной системой. Среди факторов, относящихся к опухоли, есть факторы, связанные с изменением чувствительности к иммунному воздействию, варьирующиеся от отсутствия антигенного эпитопа до устойчивости опухолевых клеток к туморинидному эффекторному действию. Избежать иммунного разрушения опухоли также помогает ее низкая иммуногенность. В данном случае список возможных действующих механизмов опять возглавляет отсутствие антигенного эпитопа. В неспособность опухолевых клеток вызывать иммунные ответы вносят свой вклад и несколько других механизмов, включая отсутствие экспрессии костимулирующих молекул на клетках опухоли, а также сбрасывание (шеддинг) опухолевых антигенов с последующей индукцией толерантности. Наконец, решающее значение в предотвращении или разрешении иммунной деструкции опухолевых клеток имеет окружающая строма. В определенных условиях строма является местом образования паракринных стимуляторных петель, которые вызывают быстрый злокачественный рост и таким образом препятствуют иммунной деструкции.

Подавление иммунитета, недостаточность презентации опухолевых антигенов АПК и неспособность эффекторных механизмов организма воздействовать на опухоль из-за стромального барьера или ее возможного привилегированного местоположения могут способствовать тому, что опухоль уклонится от иммунного ответа. Наконец, опыты показали, что экспрессия иммунодоминантного опухолевого антигена имеет тенденцию предотвращать сенсибилизацию к другим опухолевым антигенам, таким образом, прекращая иммунную атаку на разновидности опухолевых клеток.

Неспецифическое подавление со стороны опухолевых клеток также может позволять опухолям избегать иммунного разрушения. Некоторые виды опухолей синтезируют различные соединения, такие как простагландины, которые угнетающе действуют на многие звенья иммунитета. Однако роль этого механизма до сих пор неясна.

Наконец, иммунный ответ и его различные компоненты имеют конечную способность к эффективному разрушению опухоли (и, кстати, проникших микроорганизмов). Поэтому если иммунизация может приводить к эффективной защите против летальной при других условиях дозы опухолевых клеток, то этот способ неэффективен, когда доза опухолевых клеток существенно больше. Развитие опухоли в организме с сохранным иммунитетом в условиях наличия иммунного ответа может быть связано с быстрым увеличением опухолевой массы, которое превышает возможности усиления иммунного ответа до тех пор, пока не подавляет все виды иммунного ответа.

Иммунодиагностику опухолей проводят для двух самостоятельных целей:

• иммунологического выявления антигенов, специфичных для опухолевых клеток;

• определения иммунного ответа организма на опухоль.

Иммунодиагностика основывается на иммунологической перекрестной реактивности. Иммунологические методы можно использовать для определения опухолевых антигенов и других маркеров в тех случаях, когда у разных больных с одним и тем же типом опухоли опухолевые антигены имеют существенное сходство.

Наличие иммунологической перекрестной реактивности предполагает, что антитела или лимфоциты больных с одним и тем же типом опухоли будут реагировать с опухолевыми антигенами вне зависимости от индивидуальных особенностей больного, у которого они были получены. Однако несмотря то, что мониторирование уровня опухолевого маркера успешно используется у больных с целью раннего выявления рецидива опухоли после лечения, пока не найдено каких- либо онкологических маркеров, обладающих несомненной специфичностью или чувствительностью, что позволило бы использовать их для ранней диагностики онкологических заболеваний или массового обследования с целью их обнаружения.

Как указывалось ранее, в цитоплазме и на поверхности опухолевых клеток могут присутствовать или секретироваться вещества, которые по своей природе и/или количеству отличаются от веществ, находящихся на нормальных клетках. Поскольку опухолевые маркеры обычно обладают слабой антигенностью, то такие различия, качественные или количественные, обычно выявляются с помощью ксеногенных антител, получаемых у животных. Применение мышиных моноклональных антител существенно увеличило специфичность иммунодиагностики опухолевых клеток человека и продуктов их жизнедеятельности. Моноклональные антитела в настоящее время начинают использоваться не только для выявления антигенов и веществ, связанных с присутствием опухолевых клеток, они также оказались эффективны для получения изображения опухолей и определения их локализации. Введение опухольспецифичных антител, меченных радиоактивным веществом (радиоиммуноконъюгаты), онкологическим больным позволяет с помощью компьютерной томографии получать изображение опухолей. Этот метод позволяет выявлять как небольшие метастазы, так и первичные опухоли.

Выявление миеломных белков, вырабатываемых опухолями из плазматических клеток

Опухоли, происходящие из плазматических клеток, выявляются в связи с наличием необычно высокой концентрации моноклональных иммуноглобулинов определенного изотипа в сыворотке крови или по присутствию легких цепей этих иммуноглобулинов в моче (белки Бенс-Джонса). От концентрации миеломных белков в крови или моче зависит размер опухоли. Соответственно, эффективность и длительность лечения опухолей определяют с учетом этих данных.

Определение а-фетопротеина

Альфа-фетопротеин (аФП) является основным белком, вырабатываемым клетками печени плода и обнаруживаемым в сыворотке крови плода. После рождения уровень аФП падает приблизительно до 20 нг/мл. Он поднимается у больных раком печени (гепатома), при эмбриональном раке яичка или яичника, а также при незлокачественных заболеваниях печени (цирроз или гепатит). Концентрация аФП в сыворотке на уровне 500-1000 нг/мл обычно указывает на присутствие опухоли, вырабатывающей аФП. Поэтому благодаря мониторингу уровня аФП можно получать данные о развитии или регрессе опухоли.

Раковоэмбриональный антиген

Раковоэмбриональным антигеном (РЭА) называют гликопротеин, обычно вырабатываемый клетками, выстилающими ЖКТ, особенно ободочную кишку. При озлокачествлении клеток их полярность может меняться таким образом, что РЭА высвобождается в кровь, а не в ободочную кишку. Концентрация РЭА в крови, превышающая 2,5 нг/мл, обычно указывает на наличие рака, а мониторинг уровня РЭА помогает определить наличие роста или регресса опухоли. Однако и в данном случае повышенные уровни содержания РЭА в крови могут быть обусловлены не злокачественными заболеваниями, а например, циррозом печени и воспалительными заболеваниями ЖКТ и легких.

Определение простатоспецифичного антигена

Простатоспецифичный антиген (ПСА) является гликопротеином, расположенным в эпителиальных клетках протоков простаты. В низких концентрациях он может обнаруживаться в сыворотке крови здорового мужчины. Его содержание в крови в концентрации, превышающей 8-10 нг/мл, указывает на наличие рака простаты. Для подтверждения диагноза необходимы дополнительные тесты, поскольку простатит и доброкачественная гипертрофия простаты также могут приводить к высвобождению ПСА, поступающего из эпителия простаты в кровоток. Этот тест особенно полезен при мониторинге: значительное увеличение или уменьшение концентрации ПСА в сыворотке крови соответствует увеличению или уменьшению размера опухоли.

Опухолевый антиген 125

Иммунодиагностическое определение содержания в сыворотке опухолевого антигена 125 (СА-125) является важным инструментом в диагностике и мониторинге процесса лечения рака яичника Уровень СА-125 в крови также повышается при воспалительных заболеваниях брюшины.

Другие маркеры

Моноклональные антитела В72.3 являются маркером для распознавания всех типов рака у человека (панкарциномный антиген). Этот реагент используется для выявления локализации опухоли, обнаружения скрытых мест ее расположения. Другие маркеры, связанные со злокачественными новообразованиями, такие как ферменты и гормоны, также можно обнаружить иммунологическими методами. Качественные и количественные методы определения всех опухолевых маркеров имеют значение при мониторинге размера опухоли и определении эффекта терапии.

Предполагается, что иммунизация против онкогенных вирусов обеспечит профилактику поражения вирусами и, соответственно, развития опухоли, вызываемой вирусом. Действительно, этот подход оказался успешным для защиты цыплят от болезни Марека и обеспечил достаточный уровень защиты против лейкоза и саркомы кошек, что было достигнуто путем иммунизации кошек соответствующими онкогенными вирусами. Как указано ранее, для иммунизации против самой опухоли необходимо, чтобы она обладала специфическими опухолевыми антигенами и чтобы эти антигены обладали перекрестной реактивностью с любой из приготовленных вакцин. Существуют тысячи публикаций об эффективной иммунизации против перевиваемых опухолей у животных, при этом в качестве иммуногенов использовались:

• сублетальные дозы живых опухолевых клеток;

• опухолевые клетки, репликация которых блокирована;

• опухолевые клетки с химически или ферментативно модифицированными поверхностными мембранами;

• экстракты антигенов, взятые с поверхности опухолевых клеток (как модифицированных, так химически модифицированных).

Несмотря на сообщения об успехах в защите экспериментальных животных от перевиваемых опухолей, эффективность иммунопрофилактики для защиты человека и животных от спонтанно возникающих опухолей еще изучена недостаточно хорошо. Отсутствие полноценных исследований в этой области связано с необходимостью получения соответствующих иммуногенов и опасностью индукции выработки иммунологических элементов, способных в действительности усилить метастазирование и оказаться разрушительными для организма.