CC BY
41
адъюванты в вакцинотерапии опухолей
м.А. Барышникова, B.C. Косоруков
ФБГУ«НМИЦонкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478 Москва, Каширское шоссе, 24
Контакты: Мария Анатольевна Барышникова [email protected]
Адъюванты — важные составляющие противоопухолевых вакцин, поскольку они усиливают иммунные ответы на вакцинацию. Однако разрешенные к применению адъюванты, например соли алюминия, недостаточно эффективно стимулируют иммунный ответ. Поиск и изучение свойств новых адъювантов, часто сочетающих в себе функции стимуляторов иммунитета с доставкой антигена к иммунным клеткам, на сегодняшний день являются актуальными задачами иммунотерапии. Клинические испытания иммуностимулирующих веществ, в частности лигандов Толл-лайкрецепторов (TLR), выявили их терапевтический потенциал не только как противоопухолевых агентов, но и как адъювантов к вакцинам.
Ключевые слова: вакцинотерапия опухолей, неоантигены, адъюванты, лиганды TLR
DOI: 10.17650/1726-9784-2018-17-4-36-44
CANCER VACCINE ADJUVANTS
M.A. Baryshnikova, V.S. Kosorukov
N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia; 24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478, Russia
Adjuvants are important components of cancer vaccines because they enhance immune responses to vaccination. However, adjuvants licensed for clinical use, e. g. aluminum salts, fail to stimulate an effective immune response. Research and development of new adjuvants with combinedfunctions, including immune stimulation and antigen delivery, are a vital task for antitumor immunotherapy. Clinical trials of immune stimulating compounds, in particular Toll-like receptor (TLR) ligands, reveal their therapeutic potential as both antitumor agents and vaccine adjuvants.
Key words: cancer vaccine therapy, neoantigens, adjuvants, TLR ligands
Введение
Несмотря на интенсивные исследования рака и развитие новых эффективных методов терапии, онкологические заболевания остаются одной из главных проблем здравоохранения, поражая миллионы людей во всем мире, что подтверждает необходимость разработки новых подходов к противоопухолевой терапии. Среди развивающихся терапевтических стратегий передовым подходом к лечению является иммунотерапия рака, которая использует собственные иммунные клетки организма для борьбы с опухолью.
Одним из ключевых признаков рака является его способность к ускользанию от иммунной системы [1], и главная цель иммунотерапии рака — преодоление иммуносупрессии в опухолевом микроокружении, чтобы иммунные клетки могли эффективно удалять опухоль, не вызывая при этом непереносимых побочных эффектов.
Первые успешные попытки иммунотерапии опухолей были сделаны врачом Вильямом Коли, который в 1891 г. установил взаимосвязь между перенесенной инфекцией (скарлатина, рожа) и регрессией
опухоли у пациентов и начал вводить в неоперабельные саркомы инактивированные бактерии (Streptococcus pyogenes и Serratia marcescen), так называемый токсин Коли [2]. Через многие годы обнаружили, что противоопухолевый эффект токсина Коли обеспечивался стимуляцией паттернраспознающих рецепторов (PRPs), к которым относятся и TLR (tolllike receptors) [3].
Сегодня для иммунотерапии опухолей используют различные средства, включая цитокины (например, ГМ-КСФ и интерлейкин 2), онколитические вирусы, адоптивный клеточный перенос (например, адоптивная Т-клеточная терапия), ингибиторы контрольных точек иммунной системы (например, CTLA-4, PD-1), и терапевтические противоопухолевые вакцины (дендритноклеточные, ДНК- или РНК-вакцины, пептидные вакцины) [4].
Генетически нестабильные опухоли с большим числом мутаций содержат опухолеспецифичные неоантигены, способные индуцировать противоопухолевый иммунный ответ. Вакцины, усиливающие иммунное распознавание опухолевых неоантигенов, сегодня представляются многообещающим альтернативным
подходом к лечению злокачественных новообразований и могут стать важной частью комбинированной терапии, включающей также лучевую терапию, химиотерапию и хирургию [5]. Ряд таких противоопухолевых вакцин проходят клинические испытания [6—8].
Исследования последних десятилетий показали, что большинство противоопухолевых вакцин сами по себе слабо иммуногенны и требуют применения адъювантов, повышающих эффективность анти-генспецифических иммунных ответов [9]. Анализ результатов исследований противоопухолевой вакцинотерапии с использованием разных типов вакцин, выполненный в 2004 г. S.A. Rosenberg и соавт. [10], показал, что клиническая эффективность вакцинотерапии была чрезвычайно низкой, это могло быть связано с выбором неиммуногенных антигенов или отсутствием сильных адъювантов, способных преодолеть иммуносупрессию у больных раком. Таким образом, мощные адъюванты являются ключевым компонентом противоопухолевых вакцин, так как преодолевают иммунотолерантность опухолевого микроокружения, приводя к генерации выраженных противоопухолевых иммунных ответов.
Адъюванты — вещества, которые усиливают иммунную реакцию на чужеродные антигены или собственные опухолеассоциированные антигены [11]. Термин адъювант происходит от латинского слова «adjuvare», означающего «помогающий» или «способствующий». Классическими считаются адъюванты бактериального происхождения — бациллы Кальмет-та—Герена (БЦЖ) и Corynebacterium parvum, компоненты клеточной стенки микроорганизмов (липид А, эндотоксин, мурамил-дипептид, димеколат трега-лозы), иммуногенные белки (гемоцианин лимфы улитки), химически синтезированные соединения (DETOX), цитокины (интерлейкины 1, 2, фактор некроза опухоли, интерферон (ИФН), колониести-мулирующий фактор) и некоторые другие. Эти вещества в качестве адъювантов стимулируют активную неспецифическую иммунную реакцию, как гуморальную, так и клеточную, и таким образом помогают вакцинам улучшать антигенспецифические иммунные ответы [11]. Помимо этого, к адъювантам относят и вещества, образующие в месте введения вакцины депо с медленно высвобождающимся антигеном, и системы доставки, которые могут эффективно доставлять антиген к антигенпрезентирующим клеткам и тем самым обеспечивать развитие анти-генспецифических иммунных ответов.
Поиск и изучение свойств новых адъювантов, часто сочетающих в себе функции стимуляторов иммунитета с доставкой антигена к иммунным клеткам, на сегодняшний день являются актуальными задачами в области иммунотерапии. Требования
к перспективным адъювантам включают безопасность, эффективность и экономическую целесообразность [12].
Адъюванты как системы доставки антигена
К традиционным адъювантам, функционирующим в качестве системы доставки антигенов, относят масляные эмульсии, минеральные соли, липосомы. В ряде исследований показано, что некоторые системы доставки обладают также иммуногенными свойствами.
Алюминий и его производные используются в качестве адъювантов уже более 80 лет. Среди ограниченного количества традиционных адъювантов, разрешенных к применению, они применяются наиболее часто, в частности в противомикробных вакцинах от дифтерии, коклюша и столбняка, от па-пилломавируса человека, гриппа типа В и вируса гепатита А. Известно, что производные алюминия очень эффективны в обеспечении гуморальных иммунных ответов, но не индуцируют клеточно-опо-средованный иммунитет, который является ключевым в удалении опухоли [13]. Несмотря на это, продолжаются исследования производных алюминия в качестве адъювантов противоопухолевых вакцин. Например, в работе S. Alfonso и соавт. описаны результаты клинического испытания противоопухолевой терапевтической вакцины с алюминием, направленной на опухолеассоциированный ганглиозид NeuGcGM3, у больных немелкоклеточным раком легкого [14]. Традиционно предполагалось, что адъ-ювантные свойства солей алюминия реализуются за счет формирования депо в месте инъекции, из которого постепенно высвобождается антиген, что обеспечивает пролонгированное взаимодействие антигена с клетками иммунной системы. Однако S. Hutchison и соавт. показали, что это не так, алюминий не влиял на величину и последовательность иммунных ответов на антиген [15]. T. Marichal и со-авт. обнаружили, что в результате клеточной гибели, индуцированной алюминием или его солями, высвобождается ДНК, которая выступает в качестве DAMP (молекулярного паттерна, ассоциированного с повреждением/опасностью) и запускает врожденные иммунные ответы [16].
В последние годы значительно возрос интерес к липосомосодержащим вакцинам. Липосомы — синтетические фосфолипидные везикулы и их производные наночастицы, такие как археосомы и виро-сомы, активно используются в вакцинотерапии в качестве систем доставки [17].
Способность липосом индуцировать иммунные ответы к включенным в них антигенам была впервые описана G. Gregoriadis и A Allison в 1970-е годы [18, 19]. К достоинствам липосом относятся их универсальность,
биосовместимость и биоразлагаемость [20]. Ключевым преимуществом липосомальных систем доставки вакцин является их разнообразие и пластичность. Состав и способы приготовления липосом можно варьировать в зависимости от желаемых свойств, которые зависят от выбора липида, заряда, размера, распределения размера, загрузки и расположения антигенов или дополнительных адъювантов [17]. Водорастворимые антигены (белки, пептиды, нуклеиновые кислоты, углеводы, гаптены) можно включать во внутреннее гидрофильное пространство липосом, тогда как липофильные компоненты (липопептиды, антигены, адъюванты, линкерные молекулы) интер-калируют в липидный бислой; также антигены или адъюванты могут быть присоединены к поверхности липосом [21, 22].
К липосомальным системам, проходящим доклинические и клинические испытания или одобренным для использования в качестве адъювантов в ряде противомикробных вакцин, относятся виро-сомы, содержащие фосфолипиды и белки оболочки вируса гриппа; липосомы, содержащие натуральные и синтетические нейтральные или анионные фосфо-липиды, холестерол, натуральный или синтетический монофосфорил липид А и QS21 сапотин; не-фосфолипидные катионные липосомы, комбинации и смеси липосом с иммуностимулирующими комплексами [23].
В исследованиях на животных показана более высокая противоопухолевая эффективность липосо-мальных вакцин по сравнению с нелипосомальны-ми. Например, на мышиной модели нейробластомы липосомальная доставка CpG ODNs (цитозин-гуа-нин динуклеотид олигодеоксинуклеотидов) в опухоль привела к выраженному противоопухолевому эффекту [24]. Липосомальные вакцины, содержащие основной фактор роста фибробластов и монофосфо-рил липид А, индуцировали противоопухолевый иммунитет, вызывали продукцию опухолеспецифич-ных антител и иммунные ответы Thl-типа у мышей с карциномой легкого Льюиса [25]. Липосомальная доставка липидного антигена а-галактозилцерамида обеспечивала противоопухолевые иммунные ответы, предотвращающие метастазы в легкие у 65 % мышей с меланомой B16F10 [26]. Клинические исследования, в которых липосомы использовали для доставки опухоль-специфичного антигена, показали, что липосо-мальные вакцины потенциально безопасны и способны индуцировать длительные антиген-специфичные CD4+ и CD8+ Т-клеточные ответы у пациентов с фолликулярной лимфомой [27].
Ряд публикаций посвящен исследованию в качестве адъювантов противоопухолевых вакцин виро-сом, сферических вирусных частиц без генетического материала вируса и нуклеокапсида, неспособных
к репликации и инфицированию, но сохраняющих способность родительского вирусного штамма к проникновению в клетки [28, 29]. Впервые виросомы были созданы в 1975 г. J.D. Almeida и соавт. из липосом и частиц вируса гриппа [30]. Помимо того, что виросомы способствуют адресной доставке антигена, они могут стимулировать иммунную систему, в частности, вакцинация комплексом из ДНК плазмиды и катионных виросом индуцировала активацию ци-тотоксических Т-лимфоцитов [31]. В настоящее время виросомы на основе ряда вирусов (вируса гриппа, гепатита В, иммунодефицита, болезни Ньюкасла и вируса Сендай) изучают в качестве векторов для доставки лекарств, в том числе различных терапевтических молекул, таких как ДНК, РНК и пептиды [29].
На основе липидов созданы и другие адъюванты. Например, в работе X. Yang и соавт. описан новый иммунный адъювант мицеллы M-COSA, созданный для направленной доставки в цитозоль дендритных клеток (ДК) антигена овальбумина и плазмиды ДНК, кодирующей CCR7, (CCR7 DNA), обеспечивая миграцию ДК в лимфатические узлы для усиления презентации антигена MHC-I. M-COSA показали более высокую эффективность в сравнении с неми-целлярной формой. M-COSA увеличил экспрессию костимуляторных молекул и секрецию цитокинов, приводя к активации и созреванию ДК. Антигены и плазмидная ДНК, инкапсулированные в мицеллы, выходили из эндосом в цитоплазму и улучшали MHC-I презентацию антигена и увеличивали экспрессию CCR7. В результате вакцинации подавлялся рост опухоли и возрастало число CD8+ T-клеток, которые положительно коррелировали с уменьшением опухоли [32].
F. Qiu и соавт. описали стратегию простой и быстрой упаковки пептидных антигенов в рН-чувстви-тельные наночастицы с возможностью эндосомаль-ного высвобождения их содержимого для улучшения иммунного ответа на противоопухолевые персонализированные вакцины, направленные на индивидуальные опухолевые неоантигены [33]. Неоантигенные пептиды обычно вызывают слабые CD8+Т-клеточ-ные ответы и нуждаются в адъювантах для увеличения иммуногенности. Вакцины, направленные на неоантигены, создаются с использованием химически синтезированных пептидных антигенов, присущих индивидуально каждому пациенту. F. Qiu и соавт. изучили электростатически стабильные полиплексные наночастицы (наноплексы), которые получали при смешивании декализинмодифицированных антигенных пептидов и полипропилакриловой кислоты (pPAA), полианиона с рН-зависимой мембрано-дестабилизирующей активностью. Эти наноплексы увеличивали и пролонгировали захват антигена и его презентацию MHC-I молекулами, экспрессируемыми
ДК, приводя к увеличению активации CD8+ Т-кле-ток. При интраназальном пути иммунизации нано-плексные вакцины ингибировали формирование метастазов в легкие на модели мышиной меланомы В16. Кроме того, наноплексные вакцины синергич-ны с адъювантом а-галактозилкерамидом (a-GalCer) в стимуляции выраженных CD8+ Т-клеточных ответов, они значительно увеличивали время выживаемости мышей с развившейся меланомой [33]. Таким образом, пептид/рРАА наноплексы могут быть перспективны при разработке неоантигенных противоопухолевых вакцин.
Еще один вид адъювантов на основе липидов — иммуностимулирующие комплексы, состоящие из сапонинов растения Quillajia saponaria, холестерина и фосфолипида, которые имеют клеткоподобную структуру диаметром около 40 нм. Из-за удобной структуры они могут обеспечивать эффективную доставку антигена в клетки, приводя к индукции антигенспецифичного клеточного и длительного гуморального иммунного ответов [34]. Механизм действия иммуностимулирующих комплексов включает прямое взаимодействие с ДК для обеспечения кросс-презентации антигена, вызывая индукцию сильных антигенспецифичных CD4+ и CD8+ Т-кле-точных ответов. Иммуностимулирующие комплексы ISCOMATRIX использовали как адъюванты в клинических испытаниях противоопухолевых вакцин у пациентов с NY-ESO+-опухолями [35, 36]. В 2015 г. A. Silva и соавт. показали, что вакцины с иммуностимулирующим комплексом ISCOMATRIX в комбинации с агонистами TLR3 и TLR9 могут быть перспективной иммунотерапетической противоопухолевой стратегией, поскольку такая комбинация приводила к снижению роста опухолей на мышиных моделях меланомы, карциномы поджелудочной железы и предстательной железы, причем для терапевтического эффекта было важно наличие в качестве адъю-ванта именно ISCOMATRIX [37].
Адъюванты-стимуляторы врожденного иммунитета
Исследования последних лет выявили необходимость активации врожденного иммунитета для развития противоопухолевого иммунного ответа [38]. Распознавание чужеродных антигенов, а также опу-холеассоциированных антигенов, врожденной иммунной системой обеспечивается группой паттернрас-познающих рецепторов (PRRs), экспрессирующихся в ДК и макрофагах. PRRs распознают чужеродные молекулы, такие как патогенассоциированные молекулярные паттерны (PAMPs), и молекулярные паттерны, ассоциированные с повреждением/опасностью (DAMPs), высвобождающиеся при смерти клеток или клеточном стрессе. Это приводит к индукции воспалительного ответа с продукцией про-
воспалительных цитокинов, которая вызывает генерацию выраженного врожденного и приобретенного иммунных ответов против опухоли. Механизмы, с помощью которых сигнальные пути PPRs могут разрушить иммунотолерантность антигенпрезенти-рующих клеток к опухолеассоциированным антигенам, включают увеличение количества костимуля-торных молекул, таких как CD80, CD86, CD40, и индукцию ИФН 1-го типа [39].
PPRs разделяют на семейства согласно их структурной гомологии: TLRs (toll-like receptors), RLRs (retinoic acid-inducible gene I (RIG-1) — like receptors), NLRs (nucleotide-binding oligomerization domain (NOD) — like receptors) и CLRs (C-type lectin receptors). Семейство TLR — одно из самых больших и хорошо изученных с точки зрения известных лигандов, сигнальных путей и функциональной значимости [3]. Лиганды TLR приобрели большое значение в иммунотерапии опухолей как адъюванты вакцинотерапии и как самостоятельные лекарственные препараты.
В связи с тем, что PAMPs и DAMPs имеют высокую способность стимулировать клеточно-опосредо-ванный иммунитет, они широко исследуются в качестве адъювантов для противоопухолевых вакцин. Например, агонист TLR4 — монофосфорил липид А, модифицированное производное липополисахарида, обеспечивает усиление иммунного ответа и является компонентом разрешенной к применению вакцины против рака шейки матки [40, 41].
Проведено много исследований агонистов TLR7/ TLR8 в качестве адъювантов противоопухолевых вакцин. TLR7 распознает вирусную одноцепочечную РНК и производные имидазоквинолина, к которым относятся препараты ресиквимод и имиквимод.
Имиквимод разрешен к применению для антивирусной терапии генитальной кандиломы, а также для лечения предраковых повреждений кожи (актинического кератоза) [42]. Жидкая лекарственная форма на основе имиквимода — TMX-101 (Vesimune) — проходила в 2015 г. II фазу клинических испытаний для лечения неинвазивного рака мочевого пузыря [43]. Механизм действия имиквимода не до конца изучен, известно, что он вызывает индукцию ИФН 1-го типа через активацию TLR7-MyD88-IRF7 сигнальных путей. При изучении комбинированного эффекта агониста TLR7 имиквимода и дендритнокле-точной вакцины против мышиной меланомы S. Ren и соавт. обнаружили, что нанесение имиквимода в виде крема на кожу вызывает воспаление и увеличение поступления ДК в дренирующие лимфатические узлы. Имиквимод усиливал эффективность дендритноклеточной вакцины против B16-OVA меланомы. Сочетанное использование имиквимода и дендритноклеточной вакцины усиливало цитоток-сичность лимфоцитов селезенки в отношении
опухолевых клеток и ингибировало продукцию CD4+FOXP+Tper-KreTOK. Экспрессия мРНК TLR7 была подтверждена в MC/9 тучных клетках и в ДК. Клетки MC/9, обработанные растворимой формой имиквимода R837, увеличивали экспрессию на ДК CD80, CD86, MHC-II и CCR7. Также R837 ингиби-ровал рост клеток B16-OVA in vitro. Полученные в результате этой работы данные подтвердили, что имиквимод может быть использован как потенциальный адъювант для противоопухолевых дендритно-клеточных вакцин [44]. D. Paftlick и соавт. выявили, что комбинация производного имидазоквинолина ресиквимода (R848) и мурамилдипептида (MDP) обладает дополняющим друг друга иммуностимулирующим эффектом [45]. Этой группой ученых были созданы нанокапсулы на основе сперминмодифици-рованных декстрановых наночастиц, содержащие антиген с комбинацией адъювантов. Данная нано-вакцина вызывала стимуляцию ДК и антигенспеци-фическую пролиферацию CD4+ и CD8+ Т-клеток.
В исследовании [46] показали, что агонист TLR7/8 ресиквимод (R848) значительно снижал рост клеток острого миелоидного лейкоза человека у иммуноде-фицитных мышей, вызывая активацию TLR8, которая приводила к дифференцировке и ингибированию роста клеток по сигнальному пути TLR8/MyD88/p38.
K. Chen и соавт. исследовали индукцию специфических Т-клеток у больных гепатоцеллюляр-ной карциномой при использовании нановакцины LPMan-GPC3/CL097 на основе маннозилированных липосом с глипиканом-3 (GPC3), одним из ключевых тканевых маркеров, который помогает отличать злокачественные и доброкачественные изменения печени у больных циррозом. В качестве адъюванта использовали агонист TLR7/8 CL097 [47]. Иммунизация LPMan-GPC3/CL097 вызывала образование GPC3-специфичных CD4+ ИФНу-и CD8+ ИФНу-продуцирующих T-клеток в селезенке и печени, которые удаляли GPC3-экспрессирующие опухолевые клетки.
TLR9 — эндосомальный TLR, распознающий внутриклеточные молекулы ДНК микробного происхождения по наличию неметилированных повторов CpG. CpG ODN (олигодинуклеотид, содержащий неметилированные CpG повторы) — синтетический лиганд TLR9, способный активировать сигнальный путь TLR9-MyD88-IRF7, приводящий к индукции ИФН 1-го типа, и через активацию сигнального пути TLR9-MyD88-NFkB индуцирующий продукцию провоспалительных цитокинов иммунными клетками [48].
Клинические испытания CpG ODN в качестве иммунотерапевтического агента у онкологических больных при меланоме или немелкоклеточном раке легкого подтвердили, что комбинация с химиотера-
пией или монотерапия CpG ODN может индуцировать противоопухолевые иммунные ответы, которые коррелируют с клиническим исходом [49]. B. Temizoz и соавт. изучили возможность применения в качестве адъюванта противоопухолевых вакцин комбинацию CpG ODN и стимулятора гена ИФН STING, и показали синергизм их действия; в комбинации адъюван-ты индуцировали иммунный ответ и уменьшали рост опухоли у мышей [50]. Однако раскрытие потенциала CpG ODN в качестве адъюванта для противоопухолевых вакцин или противоопухолевого агента требует дальнейших исследований [49].
Большой интерес как адъюванты противоопухолевых вакцин представляют агонисты TLR3: в ряде работ как в доклинических исследованиях на животных моделях, так и в клинических испытаниях показано, что они повышают вакциноиндуцированные противоопухолевые иммунные ответы и обеспечивают удаление опухоли [51].
Лиганды TLR3 — полирибоинозиновая-полири-боцитидиловая кислота (Polyriboinosinic — polyribocy-tidylic acid, poly(I:C) и ее производное poly-ICLC (Хилтонол, Hiltonol™), представляющий собой poly(I:C), стабилизированную поли^-лизином и карбоксиме-тилцеллюлозой, — синтетические имитаторы полимеров вирусной двуцепочечной РНК со схожим механизмом действия. Они включены в перечень иммунотерапевтических агентов Национального института рака (National Cancer Institute, США) как агенты с высоким потенциалом к усилению эффекта противоопухолевой иммунотерапии [52]. В настоящее время проходят испытания различные стратегии, включающие poly(I:C)/poly-ICLC в вакцинотерапию рака, цель которых максимально стимулировать противоопухолевый иммунный ответ.
Исследования in vitro показали, что poly(I:C) эффективно способствует созреванию и активации ДК, стимулирует Т-клетки, обеспечивает цитоток-сичность NK-клеток, повышает кросс-презентацию ДК и стимулирует ДК^К-взаимодействие. Кроме того, poly(I:C) индуцирует секрецию провоспали-тельных цитокинов как опухолевыми клетками, так и различным иммунными клетками [51]. В экспериментах на мышах было показано, что из всех агони-стов TLR poly(I:C) является наиболее эффективным индуктором ИФН 1-го типа [53].
Кроме того, оказалось, что некоторые опухолевые клетки имеют рецепторы TRL3, RIG-I и MDA5, на которые может воздействовать poly(I:C) и вызывать ингибирование опухолевого роста и индукцию апо-птоза [54]. Однако в работе [55] показано, что in vitro гибель опухолевых клеток была вызвана poly(I:C) — опосредованным воздействием цитокинов и активацией моноцитов. При внутриопухолевом введении poly(I:C) мышам наблюдали гибель опухолевых клеток
и снижение роста опухоли, независимо от активации TLR-сигнальных путей в опухолевых клетках.
Многочисленные доклинические исследования показали, что использование poly(I:C)/poly-ICLC как отдельного адъюванта в различных антигенсодержа-щих вакцинах приводило к усилению индукции Т-клеток, специфичных к опухолеассоциированным антигенам. Ро1у(1:С)/ро1у-1^С-содержащие вакцины снижали опухолевый рост во всех исследованиях, независимо от пути введения. Также эффект poly(I:C)/ poly-ICLC изучали в комбинации с другими адъю-вантами. B. Bayyurta соавт. разработали липосомаль-ную систему доставки белкового антигена, в которую включили poly(I:C) и агонист TLR9 CpG ODN, экспрессирующий неметилированные CpG повторы) [56]. Исследование противоопухолевого потенциала вакцины показало, что она значительно увеличивает продукцию цитокинов в клетках селезенки мышей, вызывает активацию и созревание ДК; иммунизация мышей обеспечивала длительный противоопухолевый постинъекционный иммунитет и снижение прогрессии опухоли [56].
В работе H.T.T. Duong и соавт. описана система доставки ДНК вакцин, в которой наноинженерная ДНК-вакцина с адъювантом poly(I:C) загружена в микроиглы из двуслойных ультра-рН-чувствитель-ных компонентов [57]. В испытаниях на мышах показали, что вакцина с новой системой доставки более эффективна по сравнению со свободной формой, она вызывала отторжение опухолей у мышей и активировала гуморальный и клеточный иммунитет.
Первые клинические исследования poly(I:C) в качестве препарата для лечения рака проводили в 1970 годы, но они показали отсутствие положительного эффекта на исход заболеваний, возможно, из-за короткого времени полувыведения [51]. Стабилизированная форма — poly-ICLC — обеспечивала 5- или 10-кратную устойчивость к гидролизу в сыворотке приматов и индуцировала значимые уровни сывороточного ИФН [58]. Однако увеличение стабильности привело к усилению токсичности, которая проявлялась лихорадкой, гипотензией, синдромом артралгии-миалгии, снижением количества клеток крови, гриппо-подобными симптомами, почечной недостаточностью, болью в костях, изменениями в печени, костном мозге и центральной нервной системе. Токсические эффекты poly-ICLC были облегчены снижением внутривенных дозировок или внутримышечным введением. Пилотное исследование, проведенное A.M. Salazar и соавт., показало безопасность и эффективность низких доз poly-ICLC при внутримышечном введении пациентам со злокачественной глиомой [59].
Созданы модификации poly(I:C) с более оптимизированной доставкой и минимизированными побочными эффектами [60]. Амплиген, poli-I:C —
Poly(I:C12C), нетоксичный аналог poly(I:C) с замененными однонуклеотидными основаниями (G и U), что повысило его устойчивость к гидролизу и снизило токсичность [61].
В противоположность применению poly(I:C) и его модификаций в качестве лекарственных препаратов, клиническая оценка их как адъювантов противоопухолевых вакцин был начата только около 10 лет назад. В ряде исследований poly-ICLC использовали в качестве адъюванта в дендритноклеточных вакцинах для лечения больных глиомой [62, 63]. В работах 2017 г. приводятся многообещающие результаты клинических испытаний неоантигенных персонализированных пептидных или РНК-вакцин для лечения меланомы, в которых в качестве адъюванта использовали лиганд TLR3 poly-ICLC (Хилтонол) [6, 7].
В ряде исследований poly-ICLC сочетали с другими стимуляторами иммунитета, например ГМ-КСФ или агонистом TLR7/8 ресиквимодом [64, 65], мон-танидом ISA-51 [66]. Результаты клинических испытаний poly-ICLC в вакцинотерапии опухолей показывают, что этот адъювант безопасен и хорошо переносим [51].
Заключение
Адъюванты — ключевые компоненты противоопухолевых вакцин, так как они усиливают иммунные ответы на вакцинацию. Помимо использования в качестве вспомогательных компонентов вакцин, некоторые адъюванты, например лиганды TLR3 или TLR7/8, могут быть использованы в качестве противоопухолевых агентов для иммунотерапии рака. Несмотря на многообещающие результаты клинических испытаний новых противоопухолевых вакцин, на данный момент существует только несколько адъювантов, разрешенных к использованию.
Механизмы, с помощью которых адъюванты обеспечивают противоопухолевый иммунный ответ, основываются на стимуляции врожденного иммунитета через паттернраспознающие рецепторы, через которые реализуется развитие приобретенных иммунных ответов против опухоли. При этом некоторые адъюванты могут обеспечивать развитие противоопухолевого иммунного ответа путем эффективной доставки антигена и/или адъюванта в опухоль или в антигенпрезентирующие клетки. Сегодня существует 2 направления развития адъювантов для противоопухолевых вакцин: 1-е — поиск новых соединений с адъювантной активностью, 2-е — оптимизация известных сегодня адъювантов и исследование различных комбинаций адъювантов. Исследования на животных, а также клинические испытания подтвердили, что комбинации адъювантов, способных активировать множественные PRRs, гораздо более эффективны, чем их одиночное применение.
42 Обзоры литературы
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 2011;144(5):646-74. PMID: 21376230. DOI: 10.1016/j.cell.2011.02.013.
2. McCarthy E.F. The toxins of William B. Coley and the treatment of bone and soft-tissue sarcomas. Iowa Orthop
J 2006;26:154-8. PMID: 16789469.
3. Kawai T., Akira S. The role of pattern-recognition receptors in innate immunity: update on Toll-like receptors. Nat Nat Immunol 2010;11(5):373-84. PMID: 20404851.
DOI: 10.1038/ni.1863.
4. Zhou J. Advances and prospects
in cancer immunotherapy. New J Sci 2014; Article ID 745808. DOI: 10.1155/2014/745808.
5. Барышникова М.А., Кособокова Е.Н., Косоруков В.С. Неоантигены в иммунотерапии опухолей. Российский биотерапевтический журнал 2018;17(2):6-14. [Baryshnikova M.A., Kosobokova E.N., Kosorukov V. S. Neoantigens in tumor immunotherapy. Rossiysky Bioterapevtichesky Zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2018;17(2):6-14. (In Russ.)].
DOI: 10.17650/1726-9784-2018-17-2-6-14.
6. Ott P.A., Hu Z., Keskin D.B. et al. An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients with melanoma. Nature 2017;547:217-21.
PMID: 28678778. DOI: 10.1038/nature22991.
7. Sahin U., Derhovanessian E., Miller M. et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer. Nature 2017;547:222-6.
PMID: 28678784. DOI: 10.1038/nature23003.
8. Sonntag K., Hashimoto H., Eyrich M. et al. Immune monitoring and TCR sequencing of CD4 T cells in a long term responsive patient with metastasized pancreatic ductal carcinoma treated with individualized, neoepitope-derived multipeptide vaccines: a case report.
J Transl Med 2018;16(1):23.
PMID: 29409514.
DOI: 10.1186/s12967-018-1382-1.
9. Temizoz B., Kuroda E., Ishii K.J. Vaccine adjuvants as potential cancer immunotherapeutics. Int Immunol 2016;28(7):329-38. PMID: 27006304. DOI: 10.1093/intimm/dxw015.
10. Rosenberg S.A., Yang J.C.,
Restifo N.P. Cancer immunotherapy: moving beyond current vaccines. Nat Med 2004;10(9):909-15. PMID: 15340416. DOI: 10.1038/nm1100.
11. Барышников А.Ю. Принципы
и практика вакцинотерапии рака. Бюллетень СО РАМН 2004;112(2):59-63. [Baryshnikov A.Yu. Principles and practice of cancer vaccinotherapy. Byulleten SO RAMN = Bulletin of the Siberian Division of Russian Medical Sciences Academy 2004;112(2):59—63. (In Russ.)].
12. Banday A.H., Jeelani S., Hruby V.J. Cancer vaccine adjuvants — recent clinical progress and future perspectives. Immunopharmacol Immunotoxicol 2015;37(1):1—11. PMID: 25318595. DOI: 10.3109/08923973.2014.971963.
13. Brewer J.M. (How) do aluminium adjuvants work? Immunol Lett 2006;102(1):10-5. PMID: 16188325. DOI: 10.1016/j.imlet.2005.08.002.
14. Alfonso S., Valdes-Zayas A., Santiesteban E.R. et al. A randomized, multicenter, placebo-controlled clinical trial of racotumomab-alum vaccine as switch maintenance therapy in advanced non-small cell lung cancer patients. Clin Cancer Res 2014;20(14):3660-71. PMID: 24788102. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-13-1674.
15. Hutchison S., Benson R.A., Gibson V.B. et al. Antigen depot is not required for alum adjuvanticity. Fed Am Soc Exp Biol 2012;26:1272. PMID: 22106367.
DOI: 10.1096/fj.11-184556.
16. Marichal T., Ohata K., Bedoret D. et al. DNA released from dying host cells mediates aluminum adjuvant activity. Nat Med 2011;17:996. PMID: 21765404. DOI: 10.1038/nm.2403.
17. Schwendener R.A. Liposomes as vaccine delivery systems: a review of the recent advances. Ther Adv Vaccines 2014;2(6):159-82. PMID: 25364509. DOI: 10.1177/2051013614541440.
18. Allison A., Gregoriadis G. Liposomes as immunological adjuvants. Nature 1974;252(5480):252. PMID: 4424229.
19. Allison A., Gregoriadis G. Liposomes as immunological adjuvants. Recent Results Cancer Res 1976;(56):58-64. PMID: 188085.
20. Райков А.О., Хашем А., Барышникова М.А. Липосомы
для направленной доставки противоопухолевых препаратов. Российский биотерапевтический журнал 2016;15(2):90-6. [Raikov A.O., Hashem A., Baryshnikova M.A. Liposomes as target delivery of antitumor drugs. Rossiysky Bioterapevtichesky Zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2016;15(2):90-6. (In Russ.)]. DOI: 10.17650/1726-9784-2016-15-290-96.
21. Барышникова М.А., Барышников А.Ю. Иммунолипосомы и мишени их действия. Российский химический журнал 2012;LVI(3-4):60-6. [Baryshnikova M.A., Baryshnikov A.Yu. Immunoliposomes and their targets. Rossiyskiy Khimicheskiy Zhurnal = Russian Journal of General Chemistry 2012; LVI(3-4):60-6. (In Russ.)].
22. Афанасьева Д.А., Барышникова М.А., Щербаков А.И. и др. Разработка модели противоопухолевой липосомаль-ной вакцины. Иммунология 2014:35(6):317-21. [Afanasieva D.A., Baryshnikova M.A., Scherbakov A.I.
et al. The development of anticancer liposomal vaccine model. Immunologiya = Immunology 2014;35(6):317-21. (In Russ.)].
23. Alving C.R., Beck Z., Matyas G.R., Rao M. Liposomal adjuvants for human vaccines. Expert Opin Drug Deliv 2016;13(6):807-16. PMID: 26866300. DOI: 10.1517/17425247.2016.1151871.
24. Brignole C., Marimpietri D., Di Paolo D. et al. Therapeutic targeting
of TLR9 inhibits cell growth and induces apoptosis in neuroblastoma. Cancer Res 2010;70(23):9816-26. PMID: 20935225. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-10-1251.
25. Zhong Z., Wei X., Qi B. et al. A novel liposomal vaccine improves humoral immunity and prevents tumor pulmonary metastasis in mice. Int J Pharm 2010;399(1—2):156—62.
PMID: 20692327. DOI: 10.1016/j. ijpharm.2010.07.053.
26. Nakamura T., Yamazaki D., Yamauchi J., Harashima H. The nanoparticulation by octaarginine-modified liposome improves a-galactosylceramide-mediated antitumor therapy via systemic administration. J Control Release 2013;171(2):216-24. PMID: 23860186. DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.07.004.
27. Neelapu S.S., Baskar S., Gause B.L.
et al. Human autologous tumor-specific T-cell responses induced by liposomal delivery of a lymphoma antigen. Clin Cancer Res 2004;10(24):8309-17. PMID: 15623607. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-04-1071.
28. Saga K., Kaneda Y. Virosome presents multimodel cancer therapy without viral replication. Biomed Res Int 2013;2013:764706. PMID: 24369016. DOI: 10.1155/2013/764706.
29. Trovato M., De Berardinis P. Novel antigen delivery systems. World J Virol 2015;4(3):156-68. PMID: 26279977. DOI: 10.5501/wjv.v4.i3.156.
30. Almeida J.D., Edwards D.C., Brand C.M., Heath T.D. Formation
of virosomes from influenza subunits and liposomes. Lancet 1975;2:899-901. PMID: 53375. DOI:10.1016/s0140-6736(75)92130-3.
31. Jamali A., Holtrop M., de Haan A. et al. Cationic influenza virosomes as an adjuvanted delivery system for CTL induction by DNA vaccination. Immunol Lett 2012;148(1):77-82. PMID: 22981929.
DOI: 10.1016/j.imlet.2012.08.006.
32. Yang X., Lian K., Meng T. et al. Immune adjuvant targeting micelles allow efficient dendritic cell migration to lymph nodes for enhanced cellular immunity. ACS Appl Mater Interfaces 2018;10(39): 33532-44. PMID: 30192498.
DOI: 10.1021/acsami. 8b10081.
33. Qiu F., Becker K.W., Knight F.C. et al. Poly(propylacrylic acid) - peptide nanoplexes as a platform for enhancing the immunogenicity of neoantigen cancer vaccines. Biomaterials 2018;182:82-91. PMID: 30107272. DOI: 10.1016/j.biomaterials. 2018.07.052.
34. Wilson N.S., Duewell P., Yang B. et al. Inflammasome-dependent and -independent IL-18 production mediates immunity to the ISCOMATRIX adjuvant. J Immunol 2014;192(7):3259-68. PMID: 24610009.
DOI: 10.4049/jimmunol.1302011.
35. Davis I.D., Chen W., Jackson H. et al. Recombinant NY-ESO-1 protein with ISCOMATRIX adjuvant induces broad integrated antibody and CD4(+) and CD8(+) T cell responses in humans. Proc Natl Acad Sci USA 2004;101(29): 10697-702. PMID: 15252201.
DOI: 10.1073/pnas. 0403572101.
36. Davis I.D., Quirk J., Morris L. et al.
A pilot study of peripheral blood BDCA-1(CD1c) positive dendritic cells pulsed with NY-ESO-1 ISCOMATRIX™ adjuvant. Immunotherapy 2017;9(3):249-59. PMID: 28183192. DOI: 10.2217/imt-2016-0132.
37. Silva A., Mount A., Krstevska K. et al. The combination of ISCOMATRIX adjuvant and TLR agonists induces regression of established solid tumors in vivo. J Immunol 2015;194(5): 2199-207. PMID: 25646304.
DOI: 10.4049/jimmunol. 1402228.
38. Goldberg J.L., Sondel P.M. Enhancing Cancer Immunotherapy Via Activation of Innate Immunity. Semin Oncol 2015;42(4):562-72. PMID: 26320061. DOI: 10.1053/j.seminoncol.2015.05.012.
39. Gosu V., Basith Sh., Kwon O.P., Choi S. Therapeutic applications of nucleic acids and their analogues in toll-like receptor signaling. Molecules 2012;17:13503-29. PMID: 23151919.
DOI: 10.3390/molecules171113503.
40. Schwarz T.F. Clinical update of the AS04-adjuvanted human papillomavirus-16/18 cervical cancer vaccine. Cervarix Adv Ther 2009;26(11):983-98. PMID: 20024678. DOI: 10.1007/s12325-009-0079-5.
41. Ferreira Costa A.P., Gonjalves A.K., Machado P.R. L. et al. Immune response to human papillomavirus one year after prophylactic vaccination with AS04-adjuvanted HPV-16/18 vaccine: HPV-specific IgG and IgA antibodies
in the circulation and the cervix. Asian Pac J Cancer Prev 2018;19(8):2313-7. PMID: 30141308.
DOI: 10.22034/APJCP.2018.19.8.2313.
42. Huen A.O., Rook A.H. Toll receptor agonist therapy of skin cancer and cutaneous T-cell lymphoma. Curr Opin Oncol 2014;26(2):237-44.
PMID: 24441505.
DOI: 10.1097/CTO.0000000000000048.
43. Junt T., Barchet W. Translating nucleic acid-sensing pathways into therapies. Nat Rev Immunol 2015;15(9):529-44. PMID: 26292638.
DOI: 10.1038/nri3875.
44. Ren S., Wang Q., Zhang Y. et al. Imiquimod enhances the potency of an exogenous BM—DC based vaccine against mouse melanoma. Int Immunopharmacol 2018;64:69-77. PMID: 30149266.
DOI: 10.1016/j.intimp.2018.08.026.
45. Paßlick D., Piradashvili K., Bamberger D. et al. Delivering all in one: Antigen-nanocapsule loaded with dual adjuvant yields superadditive effects
by DC-directed T cell stimulation. J Control Release 2018;289:23-34. PMID: 30219277.
DOI: 10.1016/j.jconrel.2018.09.008.
46. Ignatz-Hoover J.J., Wang H., Moreton S.A. et al. The role of TLR8 signaling in Acute Myeloid Leukemia Differentiation. Leukemia 2015;29(4):918-26. PMID: 25283842. DOI: 10.1038/leu.2014.293.
47. Chen K., Wu Z., Zang M. et al. Immunization with glypican-3 nanovaccine containing TLR7 agonist prevents the development of carcinogen-induced precancerous hepatic lesions
to cancer in a murine model. Am J Transl Res 2018;10(6):1736-49. PMID: 30018715.
48. Krieg A.M. Therapeutic potential
of Toll-like receptor 9 activation. Nat Rev Drug Discov 2006;5(6):471-84. PMID: 16763660. DOI: 10.1038/nrd2059.
49. Temizoz B., Kuroda E., Ishii K.J. Combination and inducible adjuvants targeting nucleic acid sensors. Curr Opin Pharmacol 2018;41:104-13.
PMID: 29870915.
DOI: 10.1016/j.coph.2018.05.003.
50. Temizoz B., Kuroda E., Ohata K. et al. TLR9 and STING agonists synergistically induce innate and adaptive type-II IFN. Eur J Immunol 2015;45(4):1159-69. PMID: 25529558. DOI: 10.1002/eji.201445132.
51. Ammi R., De Waele J., Willemen Y. et al. Poly(I: C) as cancer vaccine adjuvant: knocking on the door of medical breakthroughs. Pharmacol Ther 2015;146:120-31. PMID: 25281915. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2014.09.010.
52. Cheever M.A. Twelve immunotherapy drugs that could cure cancers. Immunol Rev 2008;222:357-68. PMID: 18364014. DOI: 10.1111/j.1600-065X.2008.00604.x.
53. Longhi M.P., Trumpfheller C., Idoyaga J. et al. Dendritic cells require a systemic type I interferon response to mature and induce CD4+ Th1 immunity with poly IC as adjuvant.
J Exp Med 2009;206(7):1589-602.
PMID: 19564349.
DOI: 10.1084/jem.20090247.
54. Cheng Y.S., Xu F. Anticancer function of polyinosinic-polycytidylic acid. Cancer Biol Ther 2010;10(12):1219-23. PMID: 20930504.
55. Klein J.C., Wild C.A., Lang S., Brandau S. Differential immunomo-dulatory activity of tumor cell death induced by cancer therapeutic toll-like receptor ligands. Cancer Immunol Immunother 2016;65(6):689-700. PMID: 27034235.
DOI: 10.1007/s00262-016-1828-3.
56. Bayyurt B., Tincer G., Almacioglu K.
et al. Encapsulation of two different TLR ligands into liposomes confer protective immunity and prevent tumor development. J Control Release 2017;247:134-44. PMID: 28069554. DOI: 10.1016/j. jconrel. 2017.01.004.
57. Duong H.T. T., Yin Y., Thambi T. et al. Smart vaccine delivery based on microneedle arrays decorated with ultra-pH-responsive copolymers for cancer immunotherapy. Biomaterials 2018;185:13-24. PMID: 30216806. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2018.09.008.
58. Levy H.B., Baer G., Baron S. et al.
A modified polyriboinosinic-polyribo-cytidylic acid complex that induces interferon in primates. J Infect Dis 1975;132(4):434-9. PMID: 810520.
59. Salazar A.M., Levy H.B. et al. Long-term treatment of malignant gliomas with intramuscularly administered polyinosinic-polycytidylic acid stabilized with polylysine and carboxymethylcellu-lose: an open pilot study. Neurosurgery 1996;38(6):1096-103; discussion 1103-4. PMID: 8727138.
60. Hafner A.M., Corthésy B., Merkle H.P. Particulate formulations for the delivery of poly (I: C) as vaccine adjuvant. Adv
Drug Deliv Rev 2013;65(10):1386-99.
PMID: 23751781.
DOI: 10.1016/j.addr.2013.05.013.
61. Jasani B., Navabi H., Adams M. Ampligen: a potential toll-like 3 receptor adjuvant for immunotherapy of cancer. Vaccine 2009;27:3401. PMID: 19200817. DOI: 10.1016/j.vaccine.2009.01.071.
62. Okada H., Kalinski P., Ueda R. et al. Induction of CD8+ T-cell responses against novel glioma-associated antigen peptides and clinical activity by vaccinations with {alpha} -type 1 polarized dendritic cells and polyinosinic — polycytidylic acid stabilized by lysine and carboxymethyl-cellulose in patients with recurrent
malignant glioma. J Clin Oncol 2011;29(3):330—6. PMID: 21149657. DOI: 10.1200/JCO.2010.30.7744.
63. Prins R.M., Soto H., Konkankit V. et al. Gene expression profile correlateswith T-cell infiltration and relative survival in glioblastoma patients vaccinated with dendritic cell immunotherapy. Clin Cancer Res 2011;17(6):1603—15. PMID: 21135147.
DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-10-2563.
64. Morse M.A., Chapman R., Powderly J. et al. Phase I study utilizing a novel antigen-presenting cell-targeted vaccine with Toll-like receptor stimulation
to induce immunity to self-antigens in cancer patients. Clin Cancer Res
2011;17(14):4844-53. PMID: 2163285. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-11-0891.
65. Dhodapkar M.V., Sznol M., Zhao B. et al. Induction of antigen-specific immunity with a vaccine targeting NY-ESO-1 to the dendritic cell receptor DEC-205. Sci Transl Med 2014;6(232):232-51. PMID: 24739759. DOI: 10.1126/scitranslmed.3008068.
66. Sabbatini P., Tsuji T., Ferran L. et al. Phase I trial of overlapping long peptides from a tumor self-antigen and poly-ICLC shows rapid induction
of integrated immune response in ovarian cancer patients. Clin Cancer Res 2012;18(23):6497-508. PMID: 23032745. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-12-2189.
ORCID авторов/ORCID of authors
М.А. Барышникова/M.A. Baryshnikova: https://orcid.org/0000-0002-6688-8423 В.С. Косоруков/V.S. Kosorukov: https://orcid.org/0000-0002-8462-2178
конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
