Клетки приобретают раковый фенотип из-за множества аберрантных изменений, которые проявляются на уровне белков, РНК или ДНК. В 2020 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) представила ошеломляющую статистику: одна шестая часть смертей в мире вызвана раком, что подчеркивает острую необходимость в более безопасных, персонализированных и эффективных методах лечения. В то время как традиционные противораковые методы, такие как хирургия, радиотерапия и гормональная терапия [1], демонстрируют успехи, в области терапии рака ведутся активные исследования, направленные на повышение уровня выживаемости. В этом ландшафте многообещающие перспективы открывают такие новые направления лечения, как иммунотерапия, генотерапия и молекулярная таргетная терапия. Эти инновационные терапевтические парадигмы имеют исторические корни, но именно доступность всеобъемлющих геномных и индивидуализированных данных позволила по-настоящему усовершенствовать их применение. Основная цель этих новаторских методов лечения - преодолеть ограничения, присущие традиционным противораковым подходам, - побочные эффекты и долгосрочные побочные эффекты.

Несмотря на эти успехи, рак остается второй основной причиной смертности, что заставляет срочно искать точные, целенаправленные противораковые вмешательства для улучшения переносимости и смягчения как немедленных, так и долгосрочных побочных эффектов. Стремление к улучшению результатов направляет онкологов к стратегии комплексного ведения болезни, подразумевающей динамические схемы лечения, которые оптимизируют управление раком (рис. 1).

Концепция иммунотерапии основана на направлении собственного иммунного ответа именно на раковые клетки [2]. Благодаря меньшему количеству нежелательных мишеней по сравнению с химиотерапией, иммунотерапия притягивает к себе внимание при лечении рака. Были разработаны различные стратегии, направленные на активацию или усиление иммунной системы для борьбы с раком.



Histological milestones in immunotherapy: a chronological exploration of groundbreaking concepts

Иммуностимуляторы действуют, возбуждая иммунную систему посредством различных динамик, таких как выработка цитокинов и специфических антител, высвобождение α и γ интерферонов, активация В- и Т-лимфоцитов [3]. В начале XX века Coley наблюдал уменьшение размеров саркомы после введения ей грамположительных бактерий. Это наблюдение привело к открытию токсина Коули - бактериального препарата, который стал первым известным иммуностимулятором при раковых заболеваниях [4] (рис. 2). Однако его признание в медицинском сообществе и широкое применение было затруднено по ряду причин, таких как противоречивые результаты и неадекватно спланированные исследования.

figure 2 Different immunotherapeutic strategies. This figure illustrates diverse immunotherapeutic approaches for combating cancer: immunostimulants, certain bacterial, plant, or animal products enhance the immune response against cancer; cancer vaccination, stimulates the immune response by presenting tumor antigens through either MHC-I or MHC-II molecules; monoclonal antibodies, synthesized to target angiogenesis, checkpoint and growth factors, or deliver radioactive isotopes to cancerous cells; ex-vivo induction of dendritic cells, amplifies the immune response by mobilizing CD8+ T cells and macrophages to eliminate cancer cells and engineered dendritic cells also activate B cells for antibody production; reprogramming of macrophages, through pan programming and function-based programming, shifts macrophages from a pro-cancerous to an anti-cancerous role, genetic immunization strategy, introduces exogenous plasmids for cytokine production and antigen delivery to cancerous cells; chimeric antigen receptor (CAR) therapy, utilizes genetically modified immune cells expressing synthetic receptors that bind to tumor cells. MHC-I major histocompatibility molecule 1, MHC-II major histocompatibility molecule 2, Th helper T cells, PD-1 programmed death-1, PD-L programmed death ligand, CTLA-4 cytotoxic T-lymphocyte antigen-4

Позднее, в 1960-х годах, признание эффективности иммуностимуляторов, таких как Bacillus Calmette-Guerin (BCG), в лечении солидных опухолей и их последующее одобрение для некоторых злокачественных новообразований, таких как рак мочевого пузыря, вызвало интерес к изучению потенциала иммунотерапии в лечении рака [5]. Последующие исследования интерферона-α (IFN-α), цитокина, продемонстрировали противоопухолевую активность при меланоме, hairy cell лейкозе, почечно-клеточной карциноме (RCC) и других солидных опухолях [6]. В 1986 году IFN-α2 был одобрен для лечения hairy cell лейкемии, а в 1995 году он был разработан в США в качестве первой иммунотерапии для адъювантного лечения меланомы IIB/III стадии [7]. Вскоре после этого другой цитокин, интерлейкин-2 (IL-2), был одобрен FDA благодаря своей противораковой активности в отношении RCC и меланомы (табл. 1). Однако было установлено, что высокие дозы IL-2 ассоциируются с серьезными побочными эффектами, такими как гемодинамические осложнения, требующие госпитализации в отделение интенсивной терапии [8].

Table 1 List of chemotherapeutic agents for cancer treatment and their constraints

Bacterial products such as BCG, recombinant cytokines like interleukin and interferons, animal and plant-originated products, and synthetic drugs including levamisole, immunocynin, bestatin, and CpG oligonucleotides, as well as imiquimod, are being utilized for their immunostimulating function in cancer treatment [3] (Fig. 3).

Использование противоопухолевых пептидов для вакцинации против рака возникло после идентификации различных опухолевых антигенов (ОА), обладающих способностью стимулировать Т-клетки против рака [9]. Соматические мутации приводят к образованию опухоль-специфических антигенов, также известных как неоантигены, в то время как не мутировавшие, но аномальные белки вследствие неправильной укладки, усечения или аномальной пост-трансляционной модификации выделяются как опухоль-ассоциированные белки [10]. Эти ТА стимулируют клеточные и/или гуморальные реакции, приводя к появлению антигенных детерминант, представленных в виде молекул главного комплекса гистосовместимости (MHC) класса I на поверхности опухолевых клеток, которые стимулируют CD8+ Т-клетки [11]. Кроме того, фрагменты MHC класса II, представленные либо антиген-презентирующими клетками (APC), либо опухолевыми клетками, распознаются и реагируют на них CD4+ Т-клетки. Однако, будучи фрагментом MHC класса I или класса II, ТАs могут связываться с определенными молекулами MHC и имеют большое клиническое значение только для тех, кто экспрессирует именно эту молекулу MHC [9]. Некоторые пептиды из ТАs могут связываться с молекулами MHC класса I и MHC класса II, что создает основу для разработки вакцин на основе пептидов и белков против множества видов рака [11] (рис. 3).

Был синтезирован ряд вакцин, которые прошли испытания на эффективность при различных видах рака. Ограниченная клиническая значимость вакцин первого поколения наблюдалась у небольшой группы пациентов на поздних стадиях рака [12]. Однако они позволили получить полезные сведения о реактивности опухолевых клеток, чтобы нивелировать эффект иммунизации, вызванный белковыми и пептидными вакцинами.

Для достижения максимальной специфичности и эффективности было предложено множество модификаций пептидных и белковых вакцин, например, использование иммунологических адъювантов, которые способствуют постепенному выделению и последующему усилению антигенов, вызывая иммунный ответ. К часто используемым адъювантам относятся соли алюминия, эмульсия масло-в-воде (MF59), нетоксичные производные сальмонеллы (MPL), эмульсии вода-в-масле (Montanide ISA 51 и ISA 720), а также сапонины (ISCOM, QS-21, AS01 и AS02) [13].

Другой модификацией, предложенной в вакцинах на основе белков и пептидов, является встраивание лигандов toll-подобных рецепторов (TLRL), таких как TLR3L, TLR4L, TLR7/8L (imiquimod, resiquimod) и TLR9L (CpG), активирующих APC [14]. Некоторые TLRL, такие как TLR3L, проявляют стимулирующий потенциал для APC и естественных клеток-киллеров (NK), инициируя гибель опухолевых клеток [14]. Было установлено, что TLR9L эффективно стимулирует индукцию TA-специфических CD8+ T-клеток у больных раком в поздней стадии [15]. Также было установлено, что гранулоцит-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) ослабляет иммунный ответ, вызванный вакцинацией мультипептидными вакцинами [16].

В 1986 году из фибросаркомы мышей после стимуляции methylcholanthrene А был выделен gp96 - член HSP90 (белки теплового шока), обитающий в эндоплазматическом ретикулуме, и было установлено, что он функционирует как антиген отторжения опухоли [17]. Было установлено, что внеклеточные HSPs играют стимулирующую роль для иммунной системы против опухолевых тканей, либо отображая иммуногенные пептиды, происходящие из опухолей, либо объединяя врожденный и адаптивный иммунитет через секрецию хемокинов, цитокинов и оксида азота [18]. Вакцины на основе пептидов gp96 и HSP70, выделенных из лизата аутологичной опухоли, были введены пациентам с меланомой на поздних стадиях, метастатическим коло-ректальным раком, глиомой и почечно-клеточной карциномой [19].

Хотя лечение HSP-пептидным комплексом вызывало иммунный ответ у большинства пациентов, однако он оставался ограниченным в некоторых подгруппах пациентов. В клиническом исследовании с участием двенадцати пациентов с опухолями головного мозга, получавших рекомбинантный HSP70 внутри-опухолевым способом после операции, был отмечен полный клинический ответ (CR), а также усиление Th1-клеточного иммунного ответа и снижение популяции иммуносупрессивных Treg-клеток [20]. В другом клиническом исследовании с участием двенадцати пациентов с не операбельной или рецидивирующей гепатоцеллюлярной карциномой, связанной с HCV, подтверждается эффективность лечения [21].

Разработка моноклональных антител (mAbs) представляет собой ключевой аспект иммунотерапевтических стратегий, направленных на подавление иммуносупрессивного влияния раковых клеток [22] (рис. 3). Köhler and Milstein [23] продемонстрировали получение большого количества mAbs, отображающих идентичные антигены, в 1975 году. С тех пор были разработаны mAbs с различными механизмами действия, в том числе противостоящие неопластической активности, нейтрализующие трофическую сигнализацию или стимулирующие иммунную систему против опухолевых клеток [24]. Первые исследования терапевтической роли mAbs не увенчались успехом, возможно, из-за несовместимости мышиных mAbs с человеческими иммунными эффекторными молекулами [22]. Первоначальные исследования терапевтической роли mAbs столкнулись с трудностями, возможно, из-за несовместимости мышиных mAbs с человеческими иммунными эффекторными молекулами [22].

Однако разработка химерных или полностью гуманизированных mAbs повысила их эффективность, а исследования подтвердили их эффективность при гематологических и солидных опухолях [25]. Частота ответа на опухоль-ассоциированные специфические mAbs (например, trastuzumab) при самостоятельном назначении составила 35 % у пациентов с распространенным метастатическим раком молочной железы [25]. Однако при сочетании trastuzumab с химиотерапией и/или лучевой терапией наблюдалось заметное увеличение выживаемости и продолжительности ответа [25].

Bevacizumab, рекомбинантные гуманизированные mAbs, связывает фактор роста эпителия сосудов (VEGF) и ингибирует ангиогенез [26]. Он одобрен для лечения колоректального рака, глиобластомы (GB), несквамозного немелкоклеточного рака легкого (NSCLC) и рака молочной железы [26]. Cetuximab, рекомбинантный химерный mAb, воздействует на EGFR, HER-1 и c-ErbB-1, препятствуя связыванию EGF с его лигандом и способствуя опухолевому генезу [27]. Panitumumab, рекомбинантный человеческий анти-EGFR mAb, конкурентно связывается с EGFR, ингибирует связывание EGF и TGF с рецептором [28]. Trastuzumab связывается с внеклеточным доменом белка EGFR-2 (HER-2) и рекомендован для лечения больных раком молочной железы [25]. Rituximab нацелен на антиген CD20 В-лимфоцитов и показан для лечения non-Hodgkin лимфомы (NHL), лимфомы Ходжкина и хронического лимфоцитарного лейкоза (CLL) [22] (табл. 1).

Белки иммунной контрольной точки, такие как антиген цитотоксических Т-лимфоцитов-4 (CTLA-4) и программируемой смерти (PD-1), играют важнейшую роль в регуляции активации Т-клеток, балансируя между провоспалительной и противовоспалительной сигнализацией [29]. PD-1 имеет два лиганда, PD-L1 и PD-L2, причем PD-L1 экспрессируется как на опухолевых, так и на иммунных клетках. При соединении с PD-1 он подавляет размножение и цитотоксичность Т-клеток [29]. Блокирование этих ингибиторов с помощью антител приводило к удовлетворительным результатам в исследованиях in-vivo.

С 2010 года в число одобренных FDA mAb-препаратов входят Ipilimumab (анти-CTLA-4), Nivolumab, Pembrolizumab и Cemiplimab (анти-PD-1), а также Atezolimumab, Durvalumab, and Avelumab (анти-PD-L). Ipilimumab и tremelimumab - это mAbs, созданные для противодействия активности CTLA-4 (молекулы, понижающей активацию Т-клеток через гомеостатическую петлю обратной связи), что позволяет продлить активацию Т-клеток, восстановить пролиферативный потенциал Т-клеток и усилить Т-клеточно-опосредованный иммунитет, а также противоопухолевый иммунный ответ пациента [30]. Однако данные клинических исследований свидетельствуют о низкой эффективности и высокой токсичности у пациентов, получавших анти-CTLA-4 [31], и развитии резистентности у пациентов, получавших терапию анти-PD-1 [32] (табл. 1). Механизмы невосприимчивости к ингибиторам иммунных контрольных точек включают мутационное бремя опухоли, экспрессию PD-L, сигнализацию интерферона и потерю MHC-1 [29].

Радиоконъюгаты Ibritumomab и tositumomab доставляют радиоактивные изотопы в целевые клетки [33]. Радиоконъюгат Tositumomab, представляющий собой мышиный IgG2a-λ mAb, связывает антиген CD20, экспрессируемый на В-лимфоцитах [33]. Iodine-131 tositumomab представляет собой радиоактивно йодированный продукт tositumomab, ковалентно присоединенный к йоду-131 [33]. Ibritumomab, анти-CD20 mAb, связан с хелатором tiuxetan, действующим как специфический сайт хелатирования для иттрия-90 [33]. Alemtuzumab, который связывается с CD52 и приводит к клеточному лизису [34]. Он рекомендован FDA для лечения CLL рефрактерного к fludarabine, и имеет клиническое значение для кожной Т-клеточной лимфомы, периферической Т-клеточной лимфомы и Т-клеточного пролимфоцитарного лейкоза.

Ipilimumab и tremelimumab - mAbsс, созданные для противодействия активности CTLA-4, обеспечения длительной активации Т-клеток, восстановления пролиферативного потенциала и усиления Т-клеточного опосредованного иммунитета [30].

При увеличении частоты ответов и выживаемости без заболевания по сравнению с химиотерапией наблюдаются более легкие побочные эффекты, как правило, вызванные аллергической реакцией из-за введения чужеродных белков [35]. Однако нередки случаи острых побочных эффектов, таких как артериальная тромбоэмболия у пациентов, получавших Bevacizumab - mAb, направленный против VEGF [36], и аутоиммунный колит, вызванный CTLA4-специфичными mAbs ipilimumab и tremelimumab [37].

Дендритные клетки играют ключевую роль в опосредовании врожденного иммунитета и стимуляции адаптивного иммунитета (рис. 3). Дисфункция эндогенных DCs у онкологических больных послужила толчком к созданию ex-vivo DCs с контролируемой загрузкой антигенами, что повышает специфичность и величину Т-клеточного ответа [38]. Генерация DCs ex-vivo позволяет включать дополнительные функции, такие как сигналы хоминга, связанные с опухолью, которые направляют движение иммунных клеток к потенциальным метастатическим участкам. DCs in-vivo способны приобретать устойчивость к таким ингибирующим факторам, как IL-10, TGF-β, VEGF и IL-6 [38]. Однако в ответ на противораковые вакцины наблюдается заметное увеличение количества Tregs, что снижает эффективность вакцины [38].

После успешного применения в меланоме и фолликулярной лимфоме клиническое использование частично зрелых DCs "первого поколения" было изучено при различных типах опухолей [38]. Однако экспрессия ко-стимуляторных молекул и иммуногенов оставалась ниже оптимального уровня по сравнению с экспрессией, возникающей в зрелых DCs "второго поколения". Для решения этой проблемы была усовершенствована среда, кондиционированная макрофагами, и коктейль цитокинов, включающий IL-1α, фактор некроза опухоли-α (TNF-α), IL-6 и PGE2, чтобы стимулировать DCs и способствовать высокой экспрессии ко-стимулирующих молекул [38]. По сравнению с незрелыми ДК этот коктейль продемонстрировал повышенную иммуногенную функцию и улучшенный миграционный ответ в лимфатические узлы [38].

Для генетической иммунизации солидных опухолей были предложены различные стратегии, включая генотерапию цитокинами и иммунизацию на основе плазмид (рис. 3). Предыдущие попытки, такие как введение плазмидной ДНК, кодирующей цитокины, для стимуляции иммунного ответа против опухолевых клеток, столкнулись с проблемами из-за ограниченного иммуногенного ответа [39]. Однако процесс иммунизации на основе плазмид, при котором антигены доставляются через вирусные и микробные векторы, показал многообещающие результаты, вызвав у мышей как антитела, так и клеточный ответ [40].

Клинические испытания, оценивавшие эффективность самоактивируемых TAs, таких как карциноэмбриональный антиген (CEA), против колоректального рака, подтвердили безопасность ДНК-иммунизации [41]. Однако реакция на CEA у разных пациентов была разной: только у четырех из семнадцати наблюдался иммунный ответ, что свидетельствует о неадекватности иммунизации плазмидной ДНК для стимуляции Т-клеточного ответа [41]. Аналогичным образом, в исследовании с внутримышечным введением плазмиды MART-1 пациентам с меланомой не было отмечено повышения иммунитета [42]. Проблема заключается в достижении сбалансированного ответа между нейтрализующими антителами и растущей популяцией Treg-клеток на самоантигены, что препятствует улучшению иммунитета против рака [43]. Исследование, в котором использовалась альфа-вирусная плазмида, несущая ген антигена CEA, заключенная в вирусоподобные частицы-репликоны (VRP), показало снижение эффекта нейтрализации, вызванного антителами и Treg-клетками, что привело к улучшению иммунотерапевтического лечения и повышению общей выживаемости [43].

Опухоль-ассоциированные макрофаги (TAMs) - это иммунные клетки, в изобилии присутствующие в микроокружении опухоли (TME) [44]. Они играют двойную роль, выступая в качестве ингибиторов опухоли на начальных стадиях и промоторов опухоли на поздних стадиях [44]. Присутствие макрофагов вносит синергетический вклад в терапевтический ответ, например, повышает чувствительность к адъювантной терапии 5-FU [44]. Хотя применялись стратегии инактивации или истощения макрофагов, эти попытки были безуспешными из-за ослабления иммунного ответа и значительного подавления внутри-опухолевых нейтрофилов [44]. Поэтому идея перестройки макрофагов из про-опухолевого в противоопухолевое состояние набирает обороты.

Две категории перепрограммирования макрофагов включают пан-программирование и функциональное перепрограммирование (рис. 3) [44]. Пан-программирование направлено на сигнальные пути, способствующие поляризации в про-опухолевое состояние, или на те, которые преимущественно экспрессируются в ТАМs. В этом подходе используются гистоновые деацетилазы (HDACs), фосфоинозитид-3-киназа гамма (PI3Kγ), лейкоцитарные иммуноглобулиноподобные рецепторы B-2 (LILRB-2) и макрофагальные рецепторы с коллагеновой структурой (MARCO) [44]. С другой стороны, перепрограммирование на основе функций нацелено на специфические роли макрофагов, такие как иммуносупрессия и фагоцитоз [44]. Стратегия перепрограммирования на основе функций нацелена на ось опухоль-макрофаг, такую как антифагоцитарный сигнал CD47-SIRP1α, β2-M-LILRB1 и CD24-SIGLEC-10, что доказало свою эффективность при различных видах рака [44].

Терапия химерными антигенными рецепторами (CAR-T) Т клеток получает широкое признание благодаря своим долговременным и эффективным CRs. Созданные синтетические рецепторы направляют лимфоциты, как правило, Т-клетки, на распознавание и уничтожение клеток, экспрессирующих специфические антигены (рис. 3). С 2017 года различные препараты CAR-T получили одобрение FDA. Axicabtagene ciloleucel (axi-cel) и tisagenlecleucel (tisa-cel) нацелены на антиген CD19 у пациентов с большой В-клеточной лимфомой (табл. 1). Однако бегство антигена - феномен, наблюдаемый у пациентов, получающих CAR-T, нацеленные на один антиген, - приводит к полной или частичной потере этого антигена в 30% случаев рецидива/рецидивов [45]. Антиген созревания В-клеток (BCMA) и CD38 определены как антигены-мишени для множественных миелом. Лечение пациентов с рецидивом и рефрактерной множественной миеломой с помощью терапии BCMA-CD38-CAR-T дало высокую частоту ответов и низкую частоту рецидивов [46]. В настоящее время проводятся клинические исследования различных солидных злокачественных опухолей, включая GB, почечно-клеточную карциному, рак легкого и гепатокарциному.

CAR-T-клетки второго, третьего и четвертого поколений не только созданы, но и постоянно совершенствуются и улучшаются. Эти итерации CAR-T-клеточных терапий представляют собой прогрессивные достижения в дизайне и функциональности CAR-T-клеток. CAR-T-клетки второго поколения характеризуются добавлением одного ко-стимуляторного домена к оригинальной структуре CAR, что повышает их эффективность. CAR-T-клетки третьего поколения включают несколько ко-стимуляторных доменов, что еще больше усиливает их активацию и персистенцию в TME. В четвертом поколении появились дополнительные функции, такие как секреция цитокинов или генетические модификации, направленные на решение таких проблем, как выход антигена и враждебные условия TME. Эти достижения свидетельствуют о динамичной области исследований и разработок, постоянно расширяющей границы CAR-T клеточной терапии для улучшения результатов лечения рака.

Несмотря на попытки стимулировать иммунную систему с помощью различных подходов, существуют проблемы в виде возникновения аутоиммунных расстройств. В то время как CAR-T демонстрирует многообещающие результаты при гематологических злокачественных опухолях, ее эффективность при солидных опухолях остается под вопросом. Синдром высвобождения цитокинов и токсичность вне опухоли являются основными проблемами, которые необходимо решить для эффективной CAR-T терапии. Современные исследования направлены на совершенствование иммунотерапии и решение проблем аутоиммунных заболеваний. Кроме того, при успешной иммунотерапии вероятность рецидива рака уменьшится, что сделает мечту о выживании без рака реальностью. Однако высокая стоимость и трудоемкость процесса создания CAR-T-клеток делают его недоступным для многих пациентов.

Генотерапия открывает большие перспективы в лечении рака, используя различные подходы, которые стимулируют иммунный ответ против раковых клеток, используют онколитические вирусы для уничтожения раковых клеток, а также подавляют выживаемость и жизнедеятельность клеток рака.

В исследовании I фазы, изучавшем безопасность и эффективность лечения на основе pox-вирусной вакцины, содержащей гены CEA и MUC-1 вместе с TRICOM (триадой ко-стимулирующих молекул), включающей B7-1, ICAM-u1 и LFA-3, созданных на основе вакцины и птичьей оспы, было установлено, что иммунная система усиливает ответную реакцию у пациентов с раком яичников и раком молочной железы [47].

В литературе описаны многочисленные попытки манипулирования иммунным ответом [48]. Усиление иммунного ответа предполагает направление иммунных клеток против раковых клеток путем усиленной выработки провоспалительных, иммуностимулирующих молекул, инициируемой встраиванием одного или нескольких генов в раковые клетки [48]. Переливание в организм пациента мононуклеарных клеток циркулирующей крови, модифицированных иммуностимулирующим геном или ТА, запускает ответ иммунной системы, направленный против раковых клеток [49]. Например, исследование с использованием TG01 (первого иммунотерапевтического препарата, направленного против мутаций KRAS) вместе с GM-CSF и гемцитабином в адъювантной терапии пациентов с резецированной аденокарциномой поджелудочной железы продемонстрировало усиление активации иммунного ответа, увеличение общей выживаемости и выживаемости без заболевания с улучшением переносимости [50]. В исследовании I фазы оценивались безопасность и эффективность лечения на основе poxviral вакцины. Эта терапия включала гены CEA и MUC-1, а также TRICOM (триада ко-стимулирующих молекул: B7-1, ICAM-u1 и LFA-3), созданные на основе vaccinia и fowlpox (оспы птиц). В ходе исследования был установлен усиленный и устойчивый иммунный ответ у пациентов с раком яичников и раком молочной железы [47].

Онколитическая генотерапия подразумевает введение в организм генетически модифицированных вирусов для уничтожения раковых клеток либо за счет экспрессии цитотоксических белков, либо за счет цитолиза, индуцированного размножением вируса (рис. 3). Такие вирусы, как vaccinia, аденовирус, вирус простого герпеса типа I (HSV-1), реовирус и вирус болезни Ньюкасла, выбирают за их способность инфицировать раковые клетки или из-за простоты генетических манипуляций [51]. В различных животных моделях, включая мышиные и собачьи исследования, было отмечено значительное увеличение выживаемости в сочетании с уменьшением метастазирования, что свидетельствует о потенциале онколитической генотерапии [52]. Обзор онколитических генных терапевтических агентов, одобренных FDA или находящихся в стадии исследования, представлен в таблице 1.

Онколитический аденовирус (OAd) Delta-24-RGDOX, экспрессирующий OX40L (иммунный ко-стимулятор) вместе с анти-PD-L1-антителом в организме мышей, переносящих глиому, значительно увеличил выживаемость до 85 % по сравнению с контрольной выживаемостью в 28 % [53]. Использование гуманизированного моноклонального антитела CTLA-4, экспрессирующего онколитический аденовирус Ad5/3-δ24aCTLA4 в мононуклеарных клетках периферической крови (PBMC) четырех больных раком на поздних стадиях, позволило добиться усиления активации Т-клеток, о чем свидетельствует повышение уровня IL-2 [54]. Недавнее исследование с использованием rAd.sT (онколитического аденовируса, регулируемого промотором обратной транскриптазы теломеразы) в сочетании с геном растворимого рецептора трансформирующего фактора роста II и Fc-фрагмента IgG человека (sTGFβRIIFc) продемонстрировало дозозависимую цитотоксичность у пациентов с раком молочной железы и почки [55]. Кроме того, внутри-опухолевое введение rAd.sT в модели иммунокомпетентных мышей с раком молочной железы препятствовало прогрессии опухоли и метастазированию в легкие и печень, синергично сочетаясь с анти-CTLA-4 и анти-PD-1 антителами [55].

Моделирование HSV-1 позиционирует его как эффективный и избирательный eradicator раковых клеток. Недавнее исследование, посвященное метастатически прогрессирующей детской глиоме, показало эффективность G207 (генетически модифицированного HSV-1), как отдельно, так и в сопровождении облучения с управляемыми последствиями [56]. В исследовании фазы I/II с использованием NV1020 (рекомбинантного HSV-1) на больных коло-ректальным раком с метастазами высокой степени тяжести он продемонстрировал потенциал для стабилизации печеночного метастазирования и усиления реакции на раковые заболевания путем повышения чувствительности опухолевых клеток к химиотерапии и стимулирования опухолелитического иммунного ответа [57]. Усиление контролируемой цитотоксичности достигается путем оснащения онколитического вируса (HSV-1) биспецифическим энхансером Т-клеток (BiTE), соединяющим PD-L1 (экспрессируется на опухолевых клетках) и CD3 (экспрессируется на Т-клетках) при злокачественной hydroperitoneum (асците), полученном от пациентов с различными видами рака [58].

Перенос генов предлагает еще один путь для лечения рака, облегчая введение чужеродных генов либо в раковые клетки, либо в окружающие ткани. Гены-самоубийцы, гены анти-ангиогенеза и гены, способствующие клеточному стазу, были предложены в качестве благоприятных вариантов для препятствования прогрессии рака [59]. Различные методы, включая вирусный перенос, перенос голой ДНК, покрытие олигодендромерами ДНК и электропорацию, признаны практичными [59]. Однако выбранный метод доставки влияет на продолжительность экспрессии и характеристики терапии переноса генов. Например, аденовирусные векторы обычно выбирают для доставки гена HSVtk для преходящей экспрессии, необходимой для вызывания клеточной гибели. В отличие от этого, для противодействия ангиогенезу необходима длительная экспрессия генов sFLT-1 и статинов-AE. Поэтому их доставка осуществляется с помощью плазмид, содержащих транспозоны для вставки генов в клеточную ДНК [60]. Клиническое исследование с использованием биопрепарата TNFerade (аденовектор, доставляющий фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α) в опухолевые клетки) у больных локально распространенным раком поджелудочной железы подтвердило его безопасность, но не показало увеличения выживаемости [61].

Rexin-G - это генотерапия с широким спектром противоопухолевой активности, предназначенная для поражения опухолей путем связывания с необычными сигнатурными белками (SIG) в опухолевом микроокружении. Он кодирует цитоцидную доминантно-отрицательную мутантную конструкцию циклина G1 (dnG1) в опухолевых клетках, нарушая активность циклина G1 дикого типа, что в конечном итоге приводит к остановке роста клеток [62].

Другой подход к переносу генов предполагает введение HSV-tk с последующим введением ganciclovir (GCV), способствующего противогерпетическому действию лекарства, которое не проявляет токсичности для клеток человека, если не фосфорилируется HSVtk [63]. В исследовании 1 фазы при местном рецидивирующем раке предстательной железы был установлен профиль безопасности этого препарата, а также его противоопухолевая активность [64]. Кроме того, не систематическое исследование глиомы высокой степени тяжести показало улучшение выживаемости на 81 % без серьезного вреда для здоровья [65].

Примерно 50 % раковых опухолей несут мутировавшие гены р53, чтобы избежать апоптоза [66]. Для доставки р53 в раковые клетки был разработан аденовектор INGN-201. Клинические испытания INGN-201 при раке простаты показали высокий профиль безопасности, а также увеличение экспрессии р53 в раковых тканях, что заставляет их подвергаться апоптозу [64]. Кроме того, эффективность Ad-p53 была отмечена в NSCLC со значительной регрессией заболевания как при самостоятельном применении, так и в комбинации с лучевой и химиотерапией [67]. Gendicine, рекомбинантный аденовирус, переносящий р53, в сочетании с химиотерапией усилил терапевтическую значимость и снизил вредные последствия применения химиотерапевтических препаратов у пациентов с раком головы и шеи [68].

Нацеливание на молекулы, имеющие решающее значение для прогрессирования и выживания рака, позволяет проводить специфическое лечение рака. Многочисленные молекулярные мишени прошли клиническую оценку на предмет их противоракового потенциала, что привело к одобрению различных молекулярных терапий Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США. Эти препараты продемонстрировали значительный успех в лечении различных видов рака, включая рак груди, легких, яичников, лейкемию и коло-ректальный рак [69].

Для индукции апоптоза в раковых тканях были определены несколько молекул в качестве потенциальных мишеней. HER2 имеет решающее значение в 15-20% случаев рака молочной железы, регулируя ключевые пути клеточной пролиферации, такие как митоген-активируемая протеинкиназа (MAPK) и фосфатидилинозитол-3-киназа (PI3K)-AKT [70]. Молекулярная терапия, направленная на HER2, включает mAbs (Trastuzumab and Pertuzumab), конъюгат антитело-лекарство (T-DM1) и небольшие молекулярные ингибиторы тирозинкиназы (Lapatinib, Neratinib и Afatinib), одобрены FDA (табл. 1). Совместное назначение Trastuzumab с химиотерапевтическими препаратами в адъювантном режиме улучшает показатели выживаемости [71].

Фосфоинозитид-3-киназы альфа и дельта (PI3Kα, PI3δ) играют важнейшую роль в регуляции клеточной гибели и роста. Idelalisib, ингибитор PI3Kδ, был одобрен FDA в 2004 году для лечения пациентов с CLL Copanlisib, ко-ингибитор PI3Kα и PI3δ, получил одобрение FDA в 2017 году для пациентов с фолликулярной лимфомой [72]. Ингибирование AKT достигается с помощью MK-2206 (ингибитор AKT). Everolimus и Temsirolimus, ингибиторы mTOR, показали эффективность в лечении определенных видов рака [73, 74].

Crizotinib,, ингибитор киназы, одобрен для NSCLC пациентов с ALK- и ROS1-позитивными опухолями. Он продемонстрировал увеличение выживаемости при ALK-позитивном прогрессирующем NSCLC [75]. Ингибирование Poly (ADP-ribose) polymerases (PARP) имеет большое значение для лечения рака, несущего мутации BRCA. Olaparib, Niraparib, Talazoparib и Rucaparib разработаны для ингибирования PARP при раке с мутировавшим геном BRCA [76] (табл. 1).

Наши недавние результаты свидетельствуют о нетипичном участии киназ PI3K-Akt и p53 в запуске клеточной гибели и резистентности, чему способствует одобренный FDA препарат thymosin beta 4 (Tβ4) в клетках медуллобластомы (MB) [77, 78]. Успех этих новаторских исследований, раскрывающих влияние Tβ4 на клетки MB и GB, закладывает основу для будущих исследований сложных ролей p53 и PI3K/AKT в раковых клетках, характеризующихся повышенным уровнем p53 [79]. Это исследование может стать основой для разработки методик оценки уровня р53 в образцах пациентов и потенциально проложить путь к клиническому применению Tβ4.

В-клеточная лимфома 2 (BCL2) является важнейшим регулятором клеточной гибели. Ингибиторы BCL2 были протестированы на предмет их клинической значимости при NHL, хроническом лимфоидном лейкозе (CLL) и острой миелоидной лимфоме (AML). В 2016 году FDA одобрило венетоклакс для пациентов с CLL, имеющих делецию короткого плеча хромосомы 17. Были разработаны ко-ингибиторы BCL2 и BCLX, включая ABT-737 и ABT-263 [80]. Монотерапия ABT-737 эффективно подавляет опухолевую прогрессию в NSCLC и лимфомах [81]. Клинические испытания ABT-263 привели к ответу у 34,6% пациентов, а его комбинация с ритуксимабом значительно повысила частоту ответов [82].

Ингибирование мышиной double minute (MDM2), ингибитора TP53, представляет особый интерес для разработки противораковых терапий. Такие молекулы, как Nutlin 3a, RG7112, RG7388, AMG-232, APG-115, BI-907828, CGM097, DS-3032 и HDM201, были синтезированы для разрушения регуляторной петли MDM2-TP53, вызывая гибель раковых клеток [83] (табл. 1). Эти таргетные препараты демонстрируют многообещающие возможности для точного лечения рака.

Целенаправленное воздействие на ангиогенез с целью лишить раковые клетки необходимых питательных ресурсов стал эффективной стратегией уничтожения рака. Bevacizumab, первый гуманизированный mAB, связывается с циркулирующей изоформой VEGF-A, предотвращая ее взаимодействие с VEGFR и ингибируя активацию VEGF-сигнализации, имеющей решающее значение для неоваскуляризации. Сочетание Bevacizumab с химиотерапией показало многообещающие результаты при лечении различных солидных опухолей, включая коло-ректальный рак [84], NSCLC [84], рак молочной железы [84], почечно-клеточную аденокарциному [84], опухоль яичников [85] и GB [86]. Другой гуманизированный mAB, Ramucirumab, воздействует на VEGFR, что приводит к ингибированию неоваскуляризации. Клинические исследования, такие как REACH для злокачественной гепатомы, RAINBOW и REGARD для рака желудка, продемонстрировали обнадеживающие результаты при сочетании Ramucirumab с химиотерапевтическими препаратами [87].

Все большее внимание привлекают ингибиторы, направленные на биомаркеры, избыточно экспрессирующиеся в раковых клетках, в частности EGFR. Широко используются такие ингибиторы EGFR, как Erlotinib, Afatinib, Gefitinib, and Cetuximab (табл. 1). Исследование, в котором Erlotinib назначался пациентам с NSCLC, ранее получавшим химиотерапию, выявило преимущество в выживаемости при значительном улучшении качества жизни [88]. Пациенты с карциномой поджелудочной железы, получавшие Erlotinib плюс gemcitabine, продемонстрировали клинически благоприятные исходы по сравнению с gemcitabine [89]. Исследование LUX-Lung 5 продемонстрировало улучшение результатов, когда пациенты с резистентностью к Erlotinib или Gefitinib получали лечение Afatinib and Paclitaxel [90]. Было отмечено, что Cetuximab повышает выживаемость и качество жизни у пациентов с коло-ректальным раком, не реагирующих на другие варианты терапии [91] (табл. 1). Таргетинг этих ключевых молекул, участвующих в ангиогенезе, открывает перспективы для эффективного лечения рака.

Интересная противораковая стратегия заключается в препятствовании прогрессированию клеточного цикла путем ингибирования белков-регуляторов клеточного цикла. Были разработаны ингибиторы CDK, включая Palbociclib, Ribociclib и Abemaciclib, которые в настоящее время оцениваются с точки зрения их клинического потенциала [92]. Например, Palbociclib, анти-CDK4/6 ингибитор, в комбинации с letrozole (гормональным терапевтическим препаратом) демонстрирует задержку прогрессирования заболевания по сравнению с тем, что достигается при использовании только letrozole при ER+HER2 метастатическом раке молочной железы (табл. 1). Однако необходимо отметить, что комбинированное лечение сопровождается выраженной миелосупрессией [93]. Тем не менее FDA одобрило Palbociclib для лечения HER2- и HR-положительного метастазирующего рака молочной железы в комбинации с гормональной терапией, что подчеркивает его клиническую значимость [92].

Аналогичным образом были разработаны ингибиторы WEE, такие как AZD1775 и ZN-c3, которые в настоящее время оцениваются в клинических испытаниях [94]. Хотя молекулярная таргетная терапия способствовала персонализации медицины, сохраняется проблема лекарственной устойчивости. Кроме того, она может приводить к клональной селекции, позволяя развиваться другим молекулярным подтипам, что в конечном итоге приводит к быстрой прогрессии рака. Решение этих проблем имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной эффективности таргетной пролиферативной терапии.

До сих пор для лечения рака было разработано множество терапевтических стратегий. Хотя традиционные методы лечения служат краеугольным камнем в лечении рака, их недостатки, такие как развитие резистентности к лечению и рецидивы опухоли, проложили путь к созданию передовых терапевтических подходов. Эти инновационные стратегии направлены на решение проблем, возникающих при традиционном лечении. Признавая ключевую роль иммунной системы в прогрессировании рака, ученые изучают модуляцию иммунных клеток для достижения целевого иммунного ответа против циркулирующих раковых клеток. Присущая раковым клеткам гетерогенность и концепция персонализированной медицины послужили дополнительным стимулом для использования генных и целевых молекулярных терапий в лечении рака. Интеграция передовых методов лечения не только расширила возможности клиницистов по эффективному лечению рака, но и предоставила исследователям возможность усовершенствовать эти подходы для получения оптимальных противораковых решений. Несмотря на недостатки, присущие каждому из предложенных решений, современное лечение рака предполагает разумное использование как традиционных, так и передовых подходов к лечению различных форм рака. Применение передовых методов лечения позволило значительно улучшить ситуацию с раком, что привело к увеличению показателей выживаемости. Однако конечная цель - добиться выживания без болезни для всех онкологических пациентов, независимо от степени и стадии опухоли, - остается сложной задачей, которую еще предстоит решить.