Научные достижения последних лет привели к успехам в лекарственной терапии злокачественных новообразований (ЗНО). Парадигму лечения ЗНО изменили препараты-ингибиторы контрольных точек (ИКТ) иммунного ответа, которые значительно улучшили результаты терапии. К сожалению, не у всех групп пациентов назначение ИКТ позволяет достичь полного ответа с длительной ремиссией заболевания, у некоторых больных даже в комбинации с традиционными схемами химиотерапии и лучевой терапии наблюдаются гораздо более скромные результаты, в том числе первичная резистентность к проводимой терапии [1—3]. Также известно, что у пациентов с однородными гистологическими подтипами опухолевой ткани, схожими по молекулярно-генетическому профилю, отличаются ответы на иммунотерапию [1—6]. При этом формирование объективного ответа возможно только при совпадении множества событий, которые отвечают за специфический иммунный ответ.

В формировании противоопухолевого иммунитета ключевую роль играют T-клетки, которые идентифицируют антигены на поверхности опухоли и принимают непосредственное участие в цитолизе [4]. Для вовлечения наивных лимфоцитов в противоопухолевый иммунный ответ необходима идентификация антигенов, экспрессированных на поверхности раковых клеток [2, 5]. После сформировавшегося специфического противоопухолевого иммунитета при применении ИКТ возможно достижение ответа на терапию, однако при дрейфе мутаций наблюдается потеря комплементарной связи между T-клеточным рецептором и эпитопом антигена, что является отражением иммунорезистентности и прогрессии заболевания.

Резистентность ЗНО к ИКТ является одной из основных причин прогрессии заболевания. При лечении препаратами ИКТ для разных гистологических подтипов ЗНО показатели объективного ответа также отличаются [1—4]. Например, у больных меланомой, при которой иммунотерапия имеет существенное преимущество перед стандартным цитотоксическим подходом, частота отрицательных результатов лечения колеблется в промежутке 20—30% [1]. При лечении ИКТ у пациентов с рефрактерной лимфомой Ходжкина объективный ответ ограничивается 80%, у пациентов со ЗНО толстой кишки, в том числе с микросателлитной нестабильностью (MSI-H), объективный ответ достигается лишь у 20—40% больных [2—4].

Чувствительность опухолевой ткани к иммунотерапии остается предметом бурных обсуждений и интенсивных исследований [5—8]. Некоторые авторы подразделяют механизмы резистентности на два типа: первичные и приобретенные. При первичных механизмах резистентности терапия неэффективна с самого начала лечения, при приобретенных резистентность развивается после предшествующего противоопухолевого ответа [1]. Формирование специфического противоопухолевого иммунитета характеризуется многоступенчатым процессом, эффективность которого может определяться различными иммунными маркерами. При сформировавшемся специфическом противоопухолевом иммунитете развитие резистентности к ИКТ может наблюдаться при отсутствии или низкой концентрации рецепторов PD-1- и PD-L-лигандов [4, 6, 9].

В формирование противоопухолевого иммунитета вовлечены множество факторов (рис. 1). Разблокировка механизма обучения опухоль-специфических Т-лимфоцитов ИКТ способствует формированию специфичных к опухолевым антигенам T-клеточных рецепторов.

Рис. 1. Презентация опухолевого антигена антигенпрезентирующей клеткой Т-лимфоциту.

В формировании специфического противоопухолевого иммунитета ключевую роль играет взаимодействие T-клеточного рецептора с эпитопом опухолевого антигена. Дальнейший противоопухолевый эффект определяется активацией или блокадой специфического иммунитета.

Механизмы формирования резистентности к ИКТ

При развитии ЗНО в опухолевой ткани и в перитуморальной области происходит ремодуляция иммунокомпетентных клеток, приводящая к формированию чувствительности к иммунотерапевтическому воздействию [10—15]. Известно, что в основе формирования резистентности к ИКТ лежит множество различных механизмов, основанных на комплементарности к опухолевому антигену T-клеточных рецепторов [12, 13]. Для преодоления резистентности к анти-PD-терапии необходимо раскрыть причины их возникновения.

Приобретенная резистентность на анти-PD-1-терапию характеризуется прогрессией заболевания на фоне лечения, которая объясняется антигенным дрейфом опухоли [5].

При этом отмечено, что низкий уровень инфильтрации опухоли лимфоцитами (Tumor-infiltrating lymphocytes — TIL) был причиной резистентности к ИКТ у большинства пациентов [9]. Одними из предикторов интенсивности TIL являются уровни мутационной и антигенной нагрузки, которые влияют на показатель антигенного репертуара T-клеточных рецепторов [11, 12].

Рандомизированные клинические исследования демонстрируют, что при назначении ИКТ для достижения объективного ответа важна высокая экспрессия PD-L1 [10—15]. Значимость экспрессии PD-L1-лигандов заключается в обеспечении иммуномодуляции микроокружения опухолевой ткани путем взаимодействия с PD-1-рецепторами иммунокомпетентных клеток [11]. Назначение ИКТ позволяет преодолевать сформировавшуюся иммуносупрессию и способствует активации специфического противоопухолевого иммунитета за счет блокады PD-1-рецепторов или PD-L1-лигандов [13]. При изучении механизмов развития резистентности необходимо учитывать, что при низкой экспрессии PD-L1-лигандов будут отсутствовать точки приложения для препаратов анти-PD-L1 и анти-PD-1, следовательно, терапия ЗНО не будет иметь должного эффекта. При этом известно, что при низкой экспрессии рецепторов и лигандов контрольных точек опухоль с большей вероятностью будет проявлять резистентность к терапии анти-PD-1 и анти-PD-L1 [1], которую можно преодолеть путем повышения неоантигенной нагрузки с помощью химиотерапии или лучевой терапии.

Результаты лечения пациентов с меланомой при низком уровне экспрессии PD-L1 демонстрируют частоту объективного ответа на анти-PD-1-терапию только у 10% пациентов, при немелкоклеточном раке легкого с высокой экспрессией PD-L1 эффективность достигается в 40—50% случаев [7, 16]. При гиперэкспрессии PD-L1 отсутствие объективного ответа на иммунотерапию [16] может указывать на недостаточное количество комплементарных Т-клеточных рецепторов (T-cell receptor — TCR) к опухолевым антигенам, что является отражением низкого потенциала формирования специфического противоопухолевого иммунитета. При некоторых ЗНО с низким уровнем экспрессии PD-L1 регистрация объективного ответа [7] объясняется возможностью формирования широкого антигенного репертуара TCR. Потенциально это означает, что PD-L1-отрицательные опухоли могут отвечать на терапию ИКТ [16]. Результаты многих исследований указывают, что высокая экспрессия PD-L1 недостаточна для получения ответа на анти-PD-1-терапию, при этом противоопухолевый ответ складывается из множества других компонентов иммунной системы, участвующих в формировании специфического противоопухолевого иммунитета [16—18]. Важной частью механизма работы ИКТ является уровень мутационной нагрузки, который отражает антигенное разнообразие опухолевой ткани. В свою очередь высокий уровень антигенной нагрузки повышает вероятность формирования комплементарных связей с T-клеточными рецепторами и приводит к возникновению специфического противоопухолевого иммунитета [19]. Высокая неоантигенная нагрузка увеличивает видимость опухоли для иммунной системы и способствует более выраженному T-клеточному противоопухолевому ответу.

В практической онкологии одним из критериев эффективности ИКТ является наличие так называемой микросателлитной нестабильности (MSI-H), которая влияет на уровень мутационной нагрузки [18, 20—22]. Различные канцерогены, повреждающие ДНК, геномная нестабильность, нарушение системы репарации ДНК способствуют формированию высокой мутационной нагрузки в ЗНО [7, 18, 23, 24]. Дефекты в белках репарации ДНК (dMMR) — основная причина появления MSI-H, что оказывает прямое влияние на повышение мутационной нагрузки и является важным биомаркером для прогноза ответа на иммунотерапию [25]. Опухоли с MSI-H и dMMR содержат большое количество неоантигенов, которые также способствуют активации специфического иммунитета [26, 27], что обусловлено повышением частоты взаимодействия антител с комплементарными антигенами.

Назначение ИКТ иммунного ответа является наиболее эффективным и патогенетически обоснованным способом для снятия блокады с адаптивного противоопухолевого иммунитета [28]. При генерализованных формах ЗНО наличие MSI-H и dMMR отражает терапевтическую эффективность ИКТ [25, 29]. Было обнаружено, что рост экспрессии PD-L1-лигандов коррелирует с увеличением концентрации лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль [25]. Данные изменения указывают на запуск защитного механизма опухолевой ткани, который выражается в супрессии противоопухолевого иммунитета.

Возможность применения ИКТ ограничена при ЗНО с незначительной мутационной нагрузкой, что связано с низкой вероятностью формирования комплементарных связей TCR с неоантигенами. Классическим примером является отсутствие значительного улучшения частоты контроля над заболеванием при иммунотерапии ЗНО предстательной и поджелудочной железы [30]. Важность мутационной нагрузки при назначении препаратов контроля иммунных точек очевидна и продемонстрирована у пациентов с колоректальным раком: анти-PD-1-терапия эффективна у лиц с опухолями MSI-H или dMMR, при этом объективный ответ составляет 40%, однако в случае микросателлитной стабильности (MSS) ответ на терапию отсутствует [31]. Тем не менее почечно-клеточная карцинома и папилломавирус-положительная карцинома Меркеля при низкой мутационной нагрузке часто демонстрирует объективный ответ на терапию препаратами анти-PD-1 и анти-PD-L1, подтверждая теорию о более глубоких механизмах формирования противоопухолевого иммунитета [32, 33]. Несмотря на эти исключения, низкая мутационная нагрузка и недостаточная доступность неоантигенов вносят основной вклад в развитие первичной резистентности к ИКТ. Помимо низкой мутационной нагрузки, первичная резистентность к терапии иммунопрепаратами может возникать, если в опухоли нарушены другие механизмы, участвующие в формировании специфического противоопухолевого иммунитета [34].

Описывая механизмы становления специфического противоопухолевого иммунитета, необходимо учитывать все компоненты, участвующие в его образовании: мутационную и неоантигенную нагрузку, экспрессию рецепторов PD-1- и PD-L1-лигандов, формирование из претимоцитов множества вариантов TCR, ответственных за распознавание процессированных антигенов, и способность иммунокомпетентных клеток презентовать неоантигены, лимфоидную инфильтрацию опухолевой ткани и работу различных сигнальных путей иммунной системы.

Одним из механизмов, способствующих развитию приобретенной резистентности, является эволюция или селекция злокачественных клеток. В них возникают мутации критически важных сигнальных путей, которые при воздействии ИКТ запускают альтернативные механизмы иммуносупрессии.

Понимание предикторов резистентности позволит увеличить количество пациентов, которые смогут получить персонифицированную терапию. Ключевым звеном в канцерогенезе являются увеличение антигенной нагрузки и ремодуляция иммунной системы, поэтому изучение факторов, влияющих на формирование специфического противоопухолевого иммунитета, может увеличить эффективность иммунотерапии.

TREC и KREC — потенциальные маркеры противоопухолевого иммунитета

В формировании специфического противоопухолевого иммунитета важное значение имеет перестройка участков ДНК, отвечающих за синтез T-клеточных рецепторов к опухолевым антигенам. С учетом непрерывного дрейфа опухолевых антигенов для достижения специфического противоопухолевого иммунитета необходим непрерывный синтез разных вариантов TCR, которые будут комплементарны к антигенам опухолевой ткани. Необходимо отметить, что при изучении механизма формирования противоопухолевого иммунитета особый интерес представляют эксцизионные кольца T-клеточного рецептора T-cell Receptor Excision Circle (TREC) и κ-делеционного элемента B-клеток Kappa-deleting Recombination Excision Circle (KREC), которые представляют собой внехромосомные структуры ДНК [35].

Уменьшение уровня TREC и KREC ниже возрастного может быть проявлением приобретенных или врожденных форм иммунодефицита [36], которые являются фактором риска развития и прогрессии ЗНО. Отмечено, что у больных со ЗНО высокая мутационная нагрузка коррелирует с антигенной нагрузкой опухоли и влияет на разнообразие антигенного репертуара T- и B-клеток [35]. Таким образом, установление уровня TREC и KREC не только позволяет определить наличие иммунодефицитных состояний, но и оценить вероятность ответа на иммунотерапии [37].

При формировании специфического противоопухолевого иммунитета необходимы созревшие T-лимфоциты, в которых имеется рецептор, комплементарный к опухолевому антигену. Созревание и дифференцировка основных элементов противоопухолевого иммунитета T-лимфоцитов происходят в тимусе и костном мозге [38—40]. Процесс дифференцировки T- и B-клеток сопровождается реаранжировкой цепи ДНК, при которой формируются различные варианты T- и B-клеточных рецепторов. При формировании рецепторов иммунокомпетентных клеток удаленные участки ДНК образуют эксцизионные кольца, которые отражают интенсивность возникновения антигенного репертуара рецепторов. Эти кольца получили название TREC и KREC. Они участвуют в созревании практически всех T- и B-лимфоцитов [41—43].

Методика оценки количественных показателей эксцизионных колец широко используется в педиатрической практике при проведении неонатального скрининга первичных иммунодефицитов [44]. Изучение эксцизионных колец рекомбинации ДНК у онкологических больных вызывает особый интерес, так как это может улучшить эффективность применения препаратов ИКТ. Результаты, достигнутые в исследовании TREC и KREC при гемобластозах, позволяют внедрять полученные данные в практическую медицину для прогнозирования эффективности терапии [45]. Данные научно-исследовательских работ ряда авторов [46, 47] свидетельствуют о значимых изменениях показателей TREC и KREC у онкологических больных, что является маркером нарушений функций рекомбинантных участков ДНК, отвечающих за синтез T-клеточных рецепторов и антител.

Одну из ключевых ролей в формировании специфического противоопухолевого иммунитета играет система V(D)J-рекомбинации (механизм соматической рекомбинации ДНК, происходящий на ранних этапах дифференцировки лимфоцитов), которая инициирует выработку разнообразного репертуара антигенных рецепторов в развивающихся T- и B-клетках [48]. Непрерывный синтез антигенных рецепторов лимфоцитов особенно актуален на фоне дрейфа опухолевых антигенов, который часто сопровождается «ускользанием» опухоли от иммунного ответа и требует синтеза новых вариантов T- и B-клеточных рецепторов. Известно, что различные вариации T- и B-клеточных рецепторов (TCR) формируются в наивных T- и B-клетках посредством множественных вариантов V(D)J- рекомбинаций [48, 49].

На этапе становления антигенного репертуара рецепторов рекомбинантой V(D)J используются различные сегменты генов, что способствует формированию рецепторов к различным антигенам [50]. Рассмотрев механизм возникновения специфического иммунитета, нужно отметить, что одной из причин «ускользания» опухоли от иммунного ответа, помимо нарушения механизма презентации антигенов, является сбой в формировании антигенных рецепторов. В синтезе антигенных рецепторов важную роль оказывает комплекс белков, активирующих рекомбинацию участков ДНК RAG1 и RAG2 (RAG1/2) [48]. Кроме указанных белков, в синтезе новых рецепторов к антигенам необходима стабильность генома, при этом важное значение имеет специфичность рекомбиназы V(D)J [51]. Нарушению функции рекомбиназы могут способствовать многочисленные сопутствующие факторы, которые приводят к ингибированию рекомбинации V(D)J [51]. Однако можно утверждать, что в процесс активации и подавления противоопухолевого иммунитета вовлекается значительно больше механизмов, в которых участвует множество других генов.

Молекулярный_механизм_V(D)J-реаранжировки участков ДНК, отвечающих за синтез T- и B-клеточных рецепторов, представлен на рис. 2.

Рис. 2. Механизм_V(D)J-реаранжировки участков ДНК.

Рекомбинация происходит по сигнальным последовательностям ДНК, непосредственно прилегающим к генным сегментам. Эти консервативные сигнальные последовательности называются RSS. V(D)J- рекомбинация представляет собой ряд последовательных реакций сближения, разрывов и воссоединений двойной спирали ДНК и протекает в два этапа. На первом этапе продукты генов RAG1 и RAG2 распознают RSS и связываются с ними, на втором RAG1- и RAG2-белки инициируют двухцепочечный разрыв ДНК, который замыкается в «шпильку».

Дрейф антигенов опухолевой ткани дестабилизирует сформировавшийся специфический противоопухолевый иммунитет и приводит к уменьшению эффективности противоопухолевой иммунотерапии. Длительный контроль над ЗНО при применении ИКТ может указывать на то, что сохраняются стабильные антигены опухолевой ткани, к которой сформирован специфический иммунитет, а резистентность к иммунотерапии может возникать за счет множества различных механизмов, вызывающих иммуносупрессию. Еще одним механизмом непрерывного формирования специфических иммунных ответов к различным опухолевым антигенам является способность иммунной системы к непрерывному синтезу различных вариантов T-клеточных рецепторов.

При этом уровень TREC и KREC может отражать возможность иммунной системы формировать специфический иммунитет [44] к неоантигенам ЗНО.

При низком потенциале формирования T-клеточных рецепторов даже при высокой неоантигенной нагрузке в опухолевой ткани у значительной доли пациентов на фоне терапии ИКТ в течение короткого времени наступает прогрессирование заболевания, что указывает на высокую потребность в обнаружении предикторов резистентности [42]. Определение уровня эксцизионных колец рекомбинации TREC и KREC, являющихся предикторами формирования антигенного репертуара рецепторов иммунокомпетентных клеток, следует рассматривать для оценки эффективности применения препаратов ИКТ.

Заключение

В развитии специфического противоопухолевого иммунитета ключевую роль занимает механизм V(D)J-рекомбинации ДНК, который обеспечивает продукцию разнообразных антигенных рецепторов в развивающихся T- и B-лимфоцитах. Понимание патогенеза и клинической картины противоопухолевого иммунитета не только поможет клиницистам эффективно контролировать ЗНО, но и позволит прогнозировать вероятность развития резистентности и эффективность применения препаратов контроля иммунных точек. Необходимо принимать во внимание неоднородную группу пациентов и гетерогенность опухолевой ткани, которые определяют успешность применения различных противоопухолевых препаратов. Для определения эффективности иммунотерапии следует рассмотреть уровни эксцизионных колец V(D)J- рекомбинации TREC и KREC.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-25-00392. URL: https:// rscf.ru/project/23-25-00392/

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.