Колоректальный рак меняется ради устойчивости к иммунотерапии
Ученые из института исследований рака и фонда Royal Marsden NHS в Великобритании обнаружили, что опухолевые образования при колоректальном раке способны выключать экспрессию молекулы на поверхности клетки, которая является ключевой мишенью для таргетной иммунотерапии, что препятствует лечению. Используя миниатюрные опухоли, полученные у пациентов и выращенные в лаборатории, известные как органоиды (patient-derived organoids — PDOs) в качестве модели колоректального рака, исследователи также продемонстрировали, как экспрессия мишени для таргетной иммунотерапии может быть реактивирована путем блокирования определенного молекулярного пути и, таким образом, потенциально повышать чувствительность опухолей к лечению.
«Рак очень хорошо прячется от иммунной системы организма», — прокомментировал руководитель исследования Марк Герлингер, доктор медицины, лидер группы трансляционной онкогеномики в Институте исследований рака. «Последние успешные иммунопрепараты работают как маркер для узнавания рака иммунной системой, тогда иммунная система обнаруживает рак и борется с ним. Наше исследование выяснило, что рак кишечника способен избегать влияния даже новейших иммунопрепаратов, изменяя уровни ключевой молекулы на поверхности клеток так, что их становится труднее распознать».
Об исследовании Герлингера и его коллег написано в журнале «Иммунотерапия рака».
Ученые заявили, что колоректальный рак это третья по распространенности онкологическая причина смерти в мире, и хотя противоопухолевые препараты могут увеличить продолжительность жизни пациентов, для дальнейшего улучшения результатов необходимы новые методы лечения. Терапия с использованием ингибиторов контрольной точки может увеличить выживаемость у некоторых пациентов с опухолями колоректального рака с гипермутационной микросателлитной нестабильностью (МСН), но неэффективна в большинстве случаев, включая микросателлитный стабильный (МСС) колоректальный рак (КРР). «Таким образом, польза от ингибиторов контрольных точек в настоящее время ограничена небольшой подгруппой пациентов с КРР», — отметили авторы.
Cibisatamab (CEA-TCB) — это новая иммунотерапия биспецифичными антителами, которая эффективно объединяет раковые клетки и разрушающие рак Т-клетки иммунной системы. Одно плечо антитела связывается с карциноэмбриональным антигеном (СЕА), гликопротеином, который экспрессируется на клеточной поверхности различных типов опухолей. Другое плечо антитела связывается с Т-клетками, которые убивают раковые клетки. Cibisatamab показал многообещающие результаты в ранних клинических испытаниях, но некоторые опухоли устойчивы к терапии, и исследования линий раковых клеток показали, что эффективность cibisatamab зависит от экспрессии CEA на опухолевых клетках. «Они определили экспрессию СЕА в качестве основной детерминанты чувствительности к Cibisatamab (CEA-TCB), поскольку только клеточные линии, экспрессирующие умеренные и высокие уровни СЕА, были чувствительны к опосредованному Т-клетками уничтожению», — прокомментировали исследователи.
Чтобы исследовать резистентность колоректального рака к Cibisatamab (CEA-TCB) в соответствующей лабораторной модели, исследователи создали PDO из биоптатов, взятых у восьми пациентов с КРР, в том числе у семи с резистентным к лечению метастатическим КРР и у другого с первичным КРР, получавшим лечение, и совместно культивировали органоиды вместе с CD8 Т-клетками. «Мы использовали новую технологию для выращивания миниатюрных моделей опухолей, чтобы разработать способ проверки реакции на иммунотерапию», — заявил Герлингер.
Первоначальные тесты с новой системой сначала подтвердили, что «как и ожидалось», в то время как органоиды, экспрессирующие высокие уровни CEA (CEAhi), были высокочувствительными к лечению CD8 T-клетками и Cibisatamab (CEA-TCB), PDA CEAlo, которые экспрессировали только низкие уровни гликопротеина, были устойчивы к терапии. Также выяснилось, что, в отличие от линий раковых клеток, PDO были способны демонстрировать смешанную экспрессию CEA, и они показали частичный ответ на cibisatamab. «Экспрессия CEA часто была неоднородной, демонстрируя бимодальный паттерн у 50 % PDO, который не наблюдался в линиях раковых клеток, и это явление было связано с плохой восприимчивостью к лечению cibisatamab», — заявили исследователи.
Интересно, что когда отдельные клетки CEAhi и CEAlo культивировались раздельно, полученные популяции клеток снова демонстрировали смешанную экспрессию CEA, то есть раковые клетки могут включать и выключать экспрессию CEA. «Этот эксперимент показывает, что экспрессия CEA является высокопластичной во многих PDO, что способствует популяционной гетерогенности и устойчивости к cibisatamab ... Эти результаты, вероятно, очень важны для иммунотерапии, нацеленной на CEA, поскольку все 4/8 PDO со смешанными профилями экспрессии CEA были, по крайней мере, частично устойчивы к лечению cibisatamab в пробирке».
Изучение экспрессии РНК в отдельных клетках CEAhi и CEAlo показало, что экспрессия CEA зависит от передачи сигналов WNT / β-catenin, которая генетически активируется в большинстве случаев при КРР, отмечают ученые. Обнадеживает то, что обработка линий PDO, которые демонстрировали смешанную экспрессию CEA, с использованием двух разных ингибиторов передачи сигналов WNT, приводила к увеличению экспрессии CEA и популяций клеток CEAhi. «Мы надеемся, что в будущем это исследование, сделав раковые клетки более видимыми для иммунных клеток, позволит вылечить большее количество пациентов методом иммунотерапии», — сказал Герлингер.
Авторы предполагают, что наблюдаемая пластичность CEA может быть чувствительной к комбинированной терапии на основе cibisatamab, которая либо увеличивает экспрессию CEA в клеточной популяции CEAlo, либо нацелена на другую уязвимость субпопуляций CEAlo. Опубликованные исследования также продемонстрировали, что ингибиторы WNT могут быть использованы для увеличения экспрессии CEA и повышения эффективности иммунотерапии, такой как cibisatamab.
«Наши результаты подтвердили принцип, что экспрессия CEA может быть фармакологически нарушена, и указывают на то, что ингибиторы пути WNT, которые находятся в клинической разработке, являются потенциальной стратегией для повышения экспрессии CEA и увеличения терапевтического эффекта от биспецифических антител, направленных на CEA», — пишут исследователи. Определение уровней экспрессии CEA в опухоли может дополнительно указывать на прогностические биомаркеры для иммунотерапии, нацеленной на CEA, и, таким образом, демонстрировать, какие терапевтические методики будут эффективными.
«Поскольку мы отказываемся от универсальной терапии рака, очень важно, чтобы мы могли определить, какие пациенты с наибольшей вероятностью отреагируют на лекарство, и сделать все возможное, чтобы избежать резистентности к лечению», — отметил Пол Воркман, генеральный директор Института исследования рака. «Это исследование показывает, каким образом рак способен скрыться от нового многообещающего иммунотерапевтического метода. Хотя работа все еще находится на ранних стадиях, ее можно использовать для разработки теста на то, кто наиболее вероятно отреагирует на препарат, и указать на возможные комбинации препаратов, которые могут предотвратить или отсрочить резистентность».
Авторы заявили, что отдельно представленные исследования продемонстрировали полезность их технологии PDO для моделирования опухолей КРР и реакции иммунотерапии. «Это исследование демонстрирует потенциал PDO и аллогенных Т-клеток в качестве новых инструментов для изучения механизмов устойчивости к иммунотерапии in vitro. … Это отвечает главной потребности в исследованиях трансляционной иммунотерапии, в частности, поскольку исследования на иммунокомпетентных моделях животных часто медленны и дороги, а иногда даже невозможны, так как модели на животных не доступны для всех типов опухолей или несовместимы со специфическими для человека реагентами, включая многие моноклональные антитела».
«Мини-опухоли, выращенные в лаборатории, могут изменить методы тестирования лекарств перед клиническими испытаниями, — прокомментировал Эндрю Беггс, доктор философии, британский эксперт по исследованиям рака, специализирующийся в области онкологических заболеваний кишечника. «С помощью крошечной биопсии мы можем воссоздать опухоль в лаборатории, что позволит более точно создать модель рака конкретного пациента, чем с помощью традиционных способов выращивания клеток… мы можем использовать органоиды, чтобы узнать больше о том, как рак может реагировать на лекарства, тестируя одновременно множество методов лечения, чтобы найти слабые места, на которые мы могли бы воздействовать. Модели органоидов все чаще используются таким образом, чтобы помочь исследователям изучать, разрабатывать и совершенствовать возможные методы лечения и проводить клинические испытания».
