Ученые LIFT предложили стратегию лечения агрессивной формы меланомы: активация макрофагов увеличила выживаемость в два раза

Ученые из научного центра LIFT, Казанского федерального университета, Эндокринологического научного центра совместно с коллегами из Японии и Вьетнама предложили новую стратегию активации макрофагов для терапии агрессивной формы меланомы. Этот подход помог замедлить рост опухоли у мышей и избежать чрезмерных реакций со стороны их иммунной системы, что делает метод перспективным для разработки лечения устойчивых к иммунотерапии онкологических заболеваний. Результаты научной работы были опубликованы в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.

Эксперименты по активации макрофагов мышей показали, что совместная стимуляция макрофагов интерфероном-γ и синтетическими фрагментами бактериальной ДНК активирует в клетках провоспалительные генетические программы, запуская мощный противоопухолевый иммунный ответ. Локальное введение этой комбинации на модели агрессивной меланомы снизило рост опухоли в два с половиной раза и увеличило продолжительность жизни животных вдвое. Анализ ткани меланомы показал, что в нее активно проникали активирующие уничтожение опухоли иммунные клетки. Кроме того, стимуляция иммунной системы не оказывала серьезного негативного влияния на общее состояние животных: выявленные изменения ограничивались незначительным повышением уровня печеночных ферментов и локальными очагами некроза.

Опасным, хотя и не самым распространенным онкологическим заболеванием, является меланома – злокачественная опухоль пигментных клеток кожи. В большинстве случаев ее диагностируют на ранних стадиях, что значительно увеличивает вероятность быстрого выздоровления. Однако, даже если меланома была обнаружена на поздней стадии, применяют иммунотерапию. Но и она, к сожалению, срабатывает не всегда – в этих случаях говорят «онкологическое заболевание, устойчивое к иммунотерапии».

Как опухоль заставляет иммунные клетки работать на себя

Дело в том, что зрелые опухоли могут становиться «незаметными» для иммунной системы. Они создают вокруг себя сложное клеточное микроокружение, которое помогает им получать питательные вещества и прятаться от надзора клеток иммунитета. Важную роль в этом процессе играют ассоциированные с опухолью макрофаги – клетки иммунной системы, которые не только перестали бороться с опухолью, но и начали ей помогать. Поэтому важным шагом в лечении такой онкологии становится поиск методов «обхода» сформированной устойчивости к иммунотерапии.

Переключить макрофаги в режим борьбы с опухолью

Существует два главных типа макрофагов: М1-макрофаги, которые участвуют в воспалительном процессе и активно борются с патогенами, и М2-макрофаги, которые патрулируют ткани и помогают восстанавливать их в случае повреждений. Последние привлекаются опухолью для создания и поддержания своего микроокружения. Кстати, М2-макрофаги пластичны: при воздействии молекулярных сигналов о надвигающейся опасности, они могут переключаться в М1-тип для активной защиты организма. Этот механизм и лег в основу разработки терапии против меланомы.

Известно, что одной из важнейших сигнальных молекул служит интерферон-γ (IFN-γ). Он запускает цепь молекулярных реакций, которые переключают макрофаг в «боевое» противоопухолевое состояние, помогающее победить заболевание. Это знание вдохновило исследователей на использование искусственного интерферона-γ для усиления противоопухолевого ответа в ходе иммунотерапии. Однако, интерферон-γ продемонстрировал ограниченную клиническую пользу.

Имитация бактериальной инфекции – для усиления иммунного ответа

Тогда ученые выбрали другой путь. Известно, что макрофаги активируются в ответ на бактериальную инфекцию. Внутриклеточный толл-подобный рецептор 9 (TLR9) распознает короткие цепочки неметилированной бактериальной ДНК (CpG-ДНК), запуская каскады воспалительных процессов. Используя искусственно синтезированные фрагменты ДНК, можно имитировать вторжение патогена и активировать клетки иммунной системы. Ученые предположили, что так можно запускать противоопухолевый ответ и усиливать эффект от интерферона-γ.

«В нашей работе мы вместе с коллегами показали, что сочетание интерферона-γ и синтетических фрагментов ДНК способно надолго переключать макрофаги в противоопухолевое состояние. Такие клетки активнее поглощали клетки меланомы, а у мышей терапия замедляла рост опухоли и увеличивала продолжительность жизни. В перспективе этот подход может помочь использовать собственные иммунные клетки организма для борьбы с опухолями, которые плохо отвечают на существующую иммунотерапию. Особую роль в работе сыграл метод CAGE: он позволяет увидеть глубокие изменения регуляции генов и особенно хорошо подходит для оценки перепрограммирования клеточных типов и состояний»
– отметил научный сотрудник центра LIFT и один из авторов работы, Руслан Девятияров.

Противоопухолевая активность макрофагов сохранялась не менее десяти дней

Ученые провели серию экспериментов по инициации противоопухолевого ответа макрофагов при помощи стимуляции интерфероном-γ и синтетическими фрагментами ДНК. Оказалось, что комбинация препаратов активирует клетки значительно сильнее, чем каждый из них по отдельности. После обработки молекулами в клетках повышалась экспрессия провоспалительных маркеров, характерных для М1-макрофагов. 

При помощи метода анализа активности генов (CAGE) ученые выяснили, что комбинация интерферона-γ и синтетических фрагментов ДНК оказывает синергетическое действие на макрофаги и запускает уникальную генетическую программу, способствующую активации провоспалительных молекулярных путей. Она позволяет надолго переключить клетки в состояние противоопухолевого ответа, увеличивая их активность и поддерживая ее на протяжении минимум десяти дней. Простыми словами, макрофаги переходят в режим борьбы с опухолью: они активнее распознают и уничтожают опухолевые клетки.

Кроме того, авторы использовали комбинированную терапию фрагментами ДНК и интерфероном-γ для лечения мышей с агрессивной меланомой. Сочетание агентов привело к резкому усилению иммунного ответа и замедлению роста опухоли в два с половиной раза, увеличив продолжительность жизни с 20 до 40 дней по сравнению с контрольной группой. Анализ ткани меланомы показал, что в нее активно проникали активирующие уничтожение опухоли иммунные клетки. И, что не менее важно, стимуляция иммунной системы не оказывала серьезного негативного влияния на общее состояние животных. Выявленные изменения ограничивались незначительным повышением уровня печеночных ферментов и локальными очагами некроза.

Совместное использование интерферона-γ и синтетических фрагментов ДНК не только перепрограммирует макрофаги против опухоли, но и поддерживает этот эффект во времени. На модели агрессивной меланомы комбинация препаратов значительно замедлила рост опухоли, активировала собственный иммунный ответ организма и продлила жизнь мышам без снижения ее качества. Полученные результаты указывают на высокий медицинский потенциал комбинированной терапии против устойчивых к иммунотерапии опухолей.