ASIT. Часть 3

Антигенспецифическая иммунотерапия (ASIT) представляет собой совокупность методик, направленных на определенный антиген. ASIT применяется для создания иммунологической толерантности в отношении специфических антигенов (аллергенов). Общие принципы ASIT и методики, использующиеся для терапии аллергических заболеваниях, описаны в предыдущих частях. В этом продолжении будут освещены методы терапии аутоиммунных заболеваний.

Лечение аутоиммунных заболеваний — это важная проблема в современной медицине. Основная часть терапевтических стратегий, использующихся при аутоиммунных патологиях, направлена на неселективную иммуносупрессию. Иными словами, подавляются все иммунные реакции, вне зависимости от причастности к аутоиммунитету. В связи с этим имеется серьезный риск осложнений такой терапии: инфекционные заболевания и злокачественные новообразования становятся большой угрозой для здоровья пациента. Кроме того, многие препараты имеют также множественные токсичные эффекты (к примеру, группа цитостатиков) или иные нежелательные последствия (кортикостероиды с довольно внушительным списком побочных эффектов). Новые биологические препараты (многие из них представлены моноклональными антителами к тем или иным структурам иммунной системы) также не лишены недостатков общей иммуносупрессии и отличаются большой стоимостью. В связи с этим, методы ASIT, направленные на подавление иммунных реакций на строго определенные антигены представляются прекрасной альтернативой современной иммуносупрессивной терапии.

В отличие от аллергической патологии, обыкновенные методы ASIT неэффективны в отношении аутоиммунных заболеваний. Применение низких доз специфического антигена показало минимальную клиническую эффективность при аутоиммунитете. Поэтому был разработан целый ряд методик, который можно объединить названием антиген-адъювантная комбинированная терапия. Смысл ASIT заключается в индукции представления определенного антигена толерогенными клетками, что приводит к развитию невосприимчивости иммунной системы в отношении этого антигена, т. е. иммунологической толерантности. Однако для того, чтобы представляющая антиген клетка стала толерогенной, необходимо провести соответствующие манипуляции. В частности, можно использовать толерогенные адъюванты (см. первую часть цикла статей об ASIT). Такие адъюванты предрасполагают антигенпредставляющую клетку к толерогенным ответам. Несколько методик будут рассмотрены ниже. Следует отметить, что данное направление сложилось недавно, поэтому здесь представлены экспериментальные методы, пока не использующиеся в клинической практике. Также будут отмечены перспективные направления развития данных методик и пути их усовершенствования. Комбинирование антигена и специфического адъюванта можно использовать по-разному. На этом построены различные направления в комбинированной ASIT. Выделяют:
1) параллельное введение адъюванта и антигена,
2) совместное введение обеих молекул (ко-доставка),
3) введение зондов-плазмид, с генами антигена и иммуномодулятора (в данном случае естественные молекулы, обеспечивающие формирование толерогенного фенотипа),
4) культивирование толерогенных клеток in vitro с антигенами и толерогенными модуляторами, с последующим введением пациенту (толерогенный аналог клеточных вакцин, применяемых в онкологии).

Параллельное введение антигена и иммуномодулятора (толерогенного адъюванта)

Большинство первоначальных исследований строилось на совместном введении антигена и иммуномодулятора для создания комбинированной ASIT. Такой способ позволяет применять разные пути введения для каждого вещества, кроме того, он более экономичен. Однако его большим недостатком является возможность неспецифической иммуносупрессии при отсутствии появления специфической иммунологической толерантности, т. к. антиген и адъювант отделены друг от друга. В качестве толерогенных адъювантов могут быть применены различные иммуносупрессорные молекулы, например дексаметазон и рапамицин (кортикостероид и иммунодепрессант). Совместное введение дексаметазона и овальбумина (OVA, антиген яичного белка) приводило к длительной антигенспецифической толерантности, а также к пролиферации OVA-специфических регуляторных Т-клеток. В другой работе введение иммунодепрессанта FK-506 (Tacrolimus) вместе с плазмидной ДНК, кодирующей аутоантиген (подобные методики рассмотрены ниже), также привело к расширению пула Tregs и подавлению аутоиммунитета на животных моделях. Однако в подтверждение несовершенства этого метода в одном исследовании было обнаружено, что аутоантиген, введенный совместно с рапамицином, приводил к расширению аутоантигенспецифических Т-клеток и ингибированию Tregs, демонстрируя противоположный желаемому ответ. Поэтому пространственно-временное разделение введения антигена и модулятора является более грубым и несовершенным (в плане побочного действия) методом.

Совместное введение антигена и иммуномодулятора

Совместное введение (ко-доставка) гарантирует, что антиген и иммуномодулятор будут представлены иммунным клеткам одновременно. Для подобной доставки необходим носитель, заключающий в себе обе молекулы. Липосомы, декстрановые микрочастицы, наночастицы золота и PLGA (поли лакто-ко-гликолевая кислота) были использованы в недавних исследованиях для совместного введения аутоантигена и иммунодепрессанта в животных моделях аутоиммунитета. В каждом из этих примеров оба компонента были либо совместно инкапсулировны или адсорбированы на молекуле-носителе. В одном исследовании дексаметазон был инкапсулирован в кислотно-чувствительные ацетилированные декстрановые микрочастицы вместе с MOG антигеном и использовался для лечения EAE (experimental autoimmune encephalitis — модель рассеянного склероза). Совместная доставка значительно уменьшала клинические показатели болезни по сравнению с параллельным введением дексаметазона и MOG, демонстрируя важность одновременной доставки обоих компонентов к иммунным клеткам. Было исследовано совместное введение MOG и молекулы иммунодепрессанта 2-(1'H-индол-3'-карбонил)тиазол-4-карбоновой кислоты метилового эфира (ITE). Как MOG, так и ITE были адсорбированы на поверхности наночастиц золота. Такие системы индуцировали появление толерогенных DC (дендритные клетки) и дифференцировку FoxP3 + Tregs из наивных Т-клеток. Данные наночастицы значительно подавляли симптомы болезни EAE по сравнению с параллельным введением тех же компонентов. Используя сразу два разных антигена, система совместной доставки эффективно показала себя и при феномене распространения эпитопов (когда при существующей аутореактивности на определенный антиген происходит нарушение толерантности и на другие аутоантигены). В других экспериментах исследовали совместное инкапсулирование в липосомы аутоантигена и трех различных ингибиторов NF-κB: куркумина, кверцетина и Bay11-7082. Липосомы с каждым из трех веществ продемонстрировали способность индуцировать антигенспецифические ответы Treg и уменьшать тяжесть заболевания в мышиной модели ревматоидного артрита.
Другой способ совместной доставки — это создание химерных молекул. В этих комплексах иммуномодулятор и антиген конъюгированы друг с другом. Был опубликован целый ряд работ по бифункциональным пептидным ингибиторам (BPI), которые представляют собой пептидный аутоантиген, связанный с ингибитором молекулы клеточной адгезии ICAM-1. BPI продемонстрировали способность подавлять заболевание в животных моделях аутоиммунного сахарного диабета и рассеянного склероза. Данный метод ASIT значительно снижал тяжесть EAE по сравнению с каждым пептидом отдельно или их параллельным введением.

Использование векторов-плазмид

Плазмиды — это фрагменты ДНК, содержащие определенные гены, которые могут быть использованы для ASIT. Если на плазмиде закодировать антиген, то при внедрении его в клетку будет происходить его синтез и презентация на поверхности АПК для индукции иммунного ответа. Если данная АПК будет толерогенной, то это приведет к иммунологической толерантности. Зачем такие сложности? При введении антигена (аллергена) в чувствительный организм всегда остается риск развития иммунных осложнений, т. к. организм чувствителен к данной молекуле. Однако вместо антигена есть стратегия лучше — ДНК с закодированной молекулой антигена! Как тебе такое, иммунитет? Этот метод снижает риски побочных эффектов. Но можно ведь пойти еще дальше. Толерогенным адъювантом может быть не только экзогенное соединение или метаболит. В организме есть множество цитокинов, обладающих толерогенным эффектом (например IL-10 или TGF-β). Их тоже можно закодировать в плазмиде и ввести вместе с плазмидой, кодирующий антиген. Более того, можно закодировать обе молекулы сразу на одной плазмиде, обеспечивая совместную доставку. Перечисленные подходы сейчас интенсивно развиваются. К примеру, была исследована методика ASIT, где использовали две плазмиды, на одной из которых был закодирован IL-4 (этот цитокин связан с подавлением аутоиммунитета при рассеянном склерозе), а вторая кодировала аутоантиген. Интересно отметить, что данная методика оказалась способна регрессировать сложившееся заболевание уже после появления симптомов EAE (но модель животная — экстраполировать результаты на человека рано). В нескольких исследованиях использовали плазмиды, в которых аутоантиген был закодирован вместе с IL-4 или проапоптотическим белком BAX для терапии аутоиммунного сахарного диабета. В обоих случаях плазмида, содержащая как аутоантиген, так и иммуномодулятор, была способна предотвращать и подавлять заболевание.

Толерогенные клеточные вакцины

Клеточные вакцины как метод иммунотерапии сейчас активно развивается. Применяется он на данном этапе в онкологической практике, где цель вакцины — инициация опухолеспецифичного иммунного ответа. Однако толерогенные вакцины также развиваются, хотя это направление еще только начинает свое становление в иммунотерапии. Здесь будут описаны толерогенные дендритноклеточные вакцины. Все эти методы протекают по единому сценарию: забирают клеточный материал пациента с клетками-прекурсорами; культивируют их в специальных условиях, для обретения ими толерогенных свойств; «нагружают» их определенным аутоантигеном и вводят обратно пациенту. Существенно различаются толерогенные клетки, культивированные в разных условиях. Для этого используют различные толерогенные адъюванты (витамин D3, TGF-β, дексаметазон и т. д.). Получившиеся при использовании того или иного модулятора клетки различаются по стабильности толерогенного фенотипа и активности индукции Treg. Наибольшей стабильностью и толерогенным эффектом в настоящее время обладают дендритные клетки, культивированные в среде с IL-10. Исследования, проведенные у пациентов с диабетом 1 типа, показали, что толерантные DC, культивированные при добавлении витамина D, либо IL-10 / TGF-β и нагруженные декарбоксилазой 65 глутаминовой кислоты (аутоантиген поджелудочной железы), вызывали снижение активации антигенспецифических Т-клеткок. Также толерогенные дендритные клетки были получены из моноцитов пациентов с системной красной волчанкой (СКВ). Моноциты обрабатывали дексаметазоном/розиглитазоном и «нагружали» аутоантигенами. Эти дендритные клетки также демонстрировали толерогенные эффекты и являются в настоящее время подходящим инструментом для антигенспецифической иммунотерапии СКВ.

Направления для исследований

ASIT — это широкое поле для исследовательской деятельности. Все перечисленные выше методики нуждаются в доработке и дальнейшем совершенствовании. К примеру, необходимы работы по оптимизации применения иммуномодулятора. Отмечается, что иммуномодулятор, зарекомендовавший себя в терапии одного аутоиммунного заболевания может не подходить для другого. Недавние успехи комбинаций иммуномодуляторов указывают на то, что такой подход может быть более эффективным для индукции антигенспецифической толерантности. Исследования средств доставки антигенов и иммуномодуляторов также необходимы в дальнейшем. Некоторые особенности для этих методик уже были установлены. Так, например, обнаружено, что частицы с молекулярной массой более 100 кДа и адсорбированными на них более чем 20 соединениями, обладают более иммуногенными свойствами, в то время как полимеры менее 100 кДа имели тенденцию быть более толерогенными. Пути введения антигенов также могут играть большую роль в установлении иммунологической толерантности (см. ASIT часть 2).

Заключение

ASIT — это одно из перспективных направлений иммунотерапии. Это масштабное поле для исследований, которые могут дать небывалые клинические успехи. Это терапия, которая подавляет аллергию или аутоиммунитет, не ослабляя при этом иммунный статус организма, несомненно приведет к прорыву в лечении широкого спектра патологий. Поэтому необходимо дальнейшее изучение вопросов формирования иммунологической толерантности, а также развитие отрасли клеточной терапии для увеличения доступности лечения широким группам пациентов. Все это позволит ASIT в будущем стать первым методом в терапии аутоиммунных и аллергических заболеваний.

Источники:

1. Northrup L. et al. Combining antigen and immunomodulators: Emerging trends in antigen-specific immunotherapy for autoimmunity //Advanced drug delivery reviews. – 2016. – Т. 98. – С. 86-98.
   
2. Domogalla M. P. et al. Tolerance through education: how tolerogenic dendritic cells shape immunity //Frontiers in immunology. – 2017. – Т. 8. – С. 1764.