Преодолевая барьеры опухоли: синергия фотодинамической терапии и иммунотерапии

Иммунотерапия – революционный метод лечения, который усиливает иммунную систему для борьбы с раком и демонстрирует впечатляющие результаты лечения многих видов злокачественных новообразований (ЗНО) на поздних стадиях [1]. Получены значительные клинические успехи при терапии с блокадой иммунных контрольных точек (ИКТ), таких как ингибиторы белка запрограммированной клеточной смерти 1 (PD-1) и его основного лиганда – белка запрограммированной клеточной смерти 1 (PD-L1), или ингибиторы ассоциированного с цитотоксическими Т-лимфоцитами антигена 4 (CTLA-4) [2, 3]. Многие пациенты не реагируют на эти методы лечения или у них развивается резистентность к ним. Клиническая эф- фективность иммунотерапии часто ограничивается такими факторами, как гетерогенность опухоли, обилие макрофагов M2, гипоксия в сосудах опухоли и иммуносупрессивное микроокружение, создаваемое комплексами ИКТ [4]. Поэтому крайне важно расшифровать механизмы действия иммунных контрольных точек и понять, как на иммунные клетки влияет передача сигналов, чтобы решить проблему резистентности к иммунотерапии (ИТ) [5].

Аномалии или недостаток Т-клеток в микроокружении опухоли (Tumor Microenvironment, ТМЕ) снижают противоопухолевый эффект, вызывают определенные патологические явления и становятся одной из основных причин неэффективности иммунотерапии ЗНО [6]. Разумной стратегией является использование фотодинамической терапии

(ФДТ) для стимуляции выработки и активации эффекторных Т-клеток. Среди индукторов иммунного ответа ФДТ превосходит другие по своей неинвазивности и высокой эффективности в выработке активных форм кислорода (АФК). При этом появление систем доставки лекарств, чувствительных к АФК, представляет собой гигантский шаг на пути к персонализированной медицине в лечении рака. Эти системы предназначены для использования уникальной окислительно-восстановительной среды в опухолях для избирательной активации терапевтических средств, что представляет собой парадигму интеллектуальной терапии, адаптированной к признакам окислительного стресса в раковых клетках [7].

Фотодинамическая терапия: ключ к пониманию клеточной гибели и новым стратегиям лечения

В последнее время ФДТ набирает популярность по всему миру, в том числе и в России [8]. Суть этой фототераностической технологии заключается в применении света определенной длины волны, ФС и атомарного кислорода (O2), что приводит к образованию АФК [9]. Эффективность ФДТ доказана в экспериментальных и клинических исследованиях [10–14]. Способность фотосенсибилизаторов (ФС) индуцировать локализованные повреждения в клеточных компартментах в ходе ФДТ представляет значительный интерес для фундаментальных исследований феномена клеточной гибели. Это также позволяет идентифицировать оптимальные мишени для оптимизации противоопухолевой стратегии. Повреждение таких органелл, как митохондрии, лизосомы или эндоплазматический ретикулум, может инициировать апоптоз, некроз, аутофагию или параптоз. Общая эффективность терапии напрямую зависит от поддержания адекватного баланса между этими путями клеточной гибели [15].

Фотодинамическая терапия зарекомендовала себя как эффективный метод лечения широкого спектра предраковых состояний и злокачественных новообразований. Среди них такие заболевания, как актинический кератоз, лейкоплакия полости рта, различные виды рака (базальноклеточный рак кожи, грибовидный микоз, болезнь Боуэна, рак шейки матки, рак легких, холангиоцеллюлярный рак и др.), а также опухоли головного мозга, такие как менингиома и глиобластома, и другие [16–25]. Сочетанное применение ФДТ с адъювантными модальностями, включая химиотерапию (ХТ) [26], радиотерапию [27, 28] и ИТ, может представлять собой более эффективную терапевтическую стратегию для лечения резистентных форм злокачественных новообразований. Комбинирование систем доставки нанопрепаратов для ФДТ с ХТ и ИТ открывает перспективные направления в лечении опухолей, стимулируя иммунный ответ [29].

Иммунотерапевтический потенциал фотодинамической терапии:

ключевые механизмы и перспективы

Фотодинамическая терапия усиливает реакцию опухолей на иммунотерапию, инициируя локальное воспаление и стимулируя Т-клетки [30, 31]. Этот процесс приводит к гибели опухолевых клеток, что, в свою очередь, активирует Toll-подобные рецепторы. Активация этих рецепторов запускает каскад реакций, связанных с окислительным стрессом, и повышает выработку белков теплового шока, NF-κB и активаторного белка-1 [32]. Эти белки способствуют экспрессии иммуномодулирующих и провоспалительных молекул, включая интерлейкины (IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-6, IL-8, IL-11, IL-12), фактор некроза опухоли, хемокины и интерферон (IFN-α/β) [33]. В результате, вызванное ФДТ острое воспаление способствует созреванию и активации дендритных клеток. Эти клетки затем перемещаются в регионарные лимфатические узлы, где активируют CD4+ и CD8+ Т-клетки, направляя их на уничтожение опухолевых клеток [34, 35].

Для успешного запуска Т-клеточного иммунного ответа с помощью ФДТ необходимо, чтобы в опухоли накопилось достаточное количество ФС. Мицеллярные системы доставки представляют собой перспективный метод, позволяющий повысить стабильность лекарств и обеспечить их целенаправленное накопление в опухолевой ткани. В большинстве современных исследований ФС и иммунотерапевтические средства объединяли в один состав для одновременного воздействия на опухоль [36]. Однако такой подход не учитывает два важных фактора:

• 1.    Время играет ключевую роль. Для активации Т-клеток после ФДТ требуется от 3 до 7 дней. Одновременное введение препаратов может не обеспечить оптимального терапевтического эффекта [37].

• 2.    Необходима стабильность препаратов. АФК и высокая температура, возникающие во время ФДТ, могут негативно влиять на стабильность α-PD-L1, если ФС и ИКТ находятся в одном месте и действуют одновременно [38].

Теоретическая основа для клиники: значение времени в сочетании ФДТ и иммунотерапии

Отмечается важность фактора «времени» при сочетании ФДТ и α-PD-L1. HIM (мицеллы, нагруженные индоцианином зеленым с оболочкой из гиалуроновой кислоты) содержат амфифильный полимер DSPE-PEG-HA в качестве средства доставки для инкапсуляции индоцианина зеленого (ICG) с целью повышения его растворимости и стабильности. Направленность HIM на опухоль подтверждена с помощью проточной цитометрии, конфокального лазерного сканирующего микроскопа и системы визуализации in vivo .

Анализировалось время проведения терапии с использованием HIM и α-PD-L1, а для оценки противоопухолевой эффективности и эффективности в борьбе с метастазами использовалась ортотопическая модель рака молочной железы 4T1. При этом изучены процессы созревания, инфильтрации и истощения Т-клеток в опухоли после ФДТ. Процесс уничтожения опухолевых клеток в ортотопической опухоли и метастазах при оптимальном времени комбинированной терапии изучался с помощью 3D-анализа истощения стимулированной эмиссии. Результаты исследования показали, что время является решающим фактором при сочетании ФДТ и α-PD-L1 и закладывает важную теоретическую основу для клинического применения ФДТ и ИТ [39].

Обсуждение

За последние 10 лет иммунотерапия рака, направленная на активацию собственных иммунных клеток для борьбы с опухолями, получила значительное развитие и стала важным методом лечения, особенно при метастатическом раке [40, 41]. В случае метастатического тройного негативного рака молочной железы (mTNBC) ингибиторы ИКТ, в частности блокировка сигнального пути PD-1/PD-L1, стали основным направлением ИТ [42]. Тем не менее применение только блокаторов PD-L1 показывает ограниченную эффективность: частота полного или частичного ответа на лечение составляет около 40 %, а продолжительность этого ответа в среднем не превышает 12 мес, даже у пациентов с экспрессией PD-L1 [43, 44].

Полученные результаты свидетельствуют о возможности усиления иммунного ответа под воздействием ФДТ. Однако следует подчеркнуть, что подавляющее большинство этих исследований носит доклинический характер и проводилось на животных моделях [45]. Предварительные исследования на животных моделях различных видов (меланома [46], рак легких [47] и поджелудочной железы [48]) выявили, что одновременное применение иммуногенного воздействия и блокады PD-L1 позволяет преодолеть резистентность к терапии и стимулировать более мощный иммунный ответ организма. Фотодинамическая терапия играет ключевую роль в этом процессе, поскольку она не только разрушает сосуды опухоли, но и улучшает доставку антител, нацеленных на α-PD-L1, внутрь опухоли [49]. Существуют также данные, указывающие на то, что ФДТ может как повышать экспрессию PD-L1 и PD-1 в лимфоцитах [50], так и снижать ее в раковых клетках [51]. Но для уточнения роли ФДТ в стимуляции иммунитета при клинических состояниях необходимы высококачественные данные, полученные в ходе рандомизированных контролируемых исследований.

В то же время результаты применения комбинации ИТ и ХТ неоднозначны. В исследовании

В исследовании Y. Chen et al. [54] выдвинута гипотеза о том, что опухолевая мутационная нагрузка (TMB) может служить адъювантным биомаркером в сочетании с экспрессией PD-L1 для прогнозирования клинических исходов. Поскольку большинство участников исследования с немелкоклеточным раком легкого (НМРЛ) получали таргетную терапию, авторы сосредоточились на оценке прогностической значимости комбинации TMB и PD-L1 для общей выживаемости. Выявлено значимое улучшение выживаемости у пациентов с аденокарциномой легкого в подгруппе с низким/ умеренным уровнем TMB и отрицательной экспрессией PD-L1 по сравнению с другими группами [54]. Это коррелирует с данными ряда недавних клинических исследований, демонстрирующих ассоциацию TMB с ответом на ингибиторы PD-L1 при распространенном раке легкого [55, 56]. При этом некоторые перспективные исследования показали сопоставимую или более высокую эффективность ингибиторов контрольных точек у пациентов с НМРЛ и драйверными мутациями [57].

Уникальные характеристики ФДТ и ИТ делают их подходящими для комбинированной терапии рака. Это подчеркивает прогресс ФДТ при лечении рака в сочетании с ИТ (фотоиммунотерапия). Доклинические исследования показывают, что фотоиммунотерапия обладает большим потенциалом в лечении рака, поскольку может напрямую уни- чтожать раковые клетки с помощью ФДТ, а также стимулировать противораковый иммунитет за счет одновременной доставки агентов ИТ [60].