19.5: Імунобіологія раку та імунотерапія

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3906

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Поясніть, як адаптивна специфічна імунна відповідь реагує на пухлини
Обговоріть ризики та переваги пухлинних вакцин

Рак передбачає втрату здатності клітин контролювати свій клітинний цикл, етапи, через які кожна еукаріотична клітина проходить у міру зростання, а потім ділиться. Коли цей контроль втрачається, уражені клітини швидко діляться і часто втрачають здатність диференціюватися на тип клітин, відповідний їх розташуванню в організмі. Крім того, вони втрачають гальмування контактів і можуть почати рости один на одного. Це може закінчитися утворенням пухлини. Тут важливо розрізнити: Термін «рак» використовується для опису захворювань, що виникають внаслідок втрати регуляції клітинного циклу та подальшої проліферації клітин. Але термін «пухлина» більш загальний. «Пухлина» - це аномальна маса клітин, а пухлина може бути доброякісною (НЕ ракової) або злоякісної (ракової).

Традиційне лікування раку використовує радіацію та/або хіміотерапію для знищення ракових клітин; однак ці методи лікування можуть мати небажані побічні ефекти, оскільки вони шкодять нормальним клітинам, а також раковим клітинам. Нові, перспективні методи терапії намагаються заручитися імунною системою пацієнта спеціально орієнтуватися на ракові клітини. Відомо, що імунна система може розпізнавати і знищувати ракові клітини, і деякі дослідники та імунологи також вважають, виходячи з результатів своїх експериментів, що багато видів раку усуваються власними захисними силами організму, перш ніж вони можуть стати проблемою зі здоров'ям. Однак ця ідея не є загальноприйнятою дослідниками і потребує подальшого дослідження для перевірки.

Клітинно-опосередкована відповідь на пухлини

Клітинні імунні реакції можуть бути спрямовані проти ракових клітин, багато з яких не мають нормального доповнення самобілків, що робить їх мішенню для елімінації. Аномальні ракові клітини також можуть містити пухлинні антигени. Ці пухлинні антигени не є частиною процесу скринінгу, який використовується для усунення лімфоцитів під час розвитку; Таким чином, незважаючи на те, що вони є самоантигенами, вони можуть стимулювати та керувати адаптивними імунними реакціями проти аномальних клітин.

Представлення пухлинних антигенів може стимулювати наївних помічників Т-клітини активуватися цитокінами, такими як IL-12, і диференціюватися в _Т-Н 1 клітини. T _H 1 клітини вивільняють цитокіни, які можуть активувати природні клітини-кілери (NK) і посилювати вбивство активованих цитотоксичних Т-клітин. Як клітини NK, так і цитотоксичні Т-клітини можуть розпізнавати і цільові ракові клітини, а також індукувати апоптоз за допомогою дії перфорінів і гранзимів. Крім того, активовані цитотоксичні Т-клітини можуть зв'язуватися з білками поверхні клітин на аномальних клітинам і індукувати апоптоз за допомогою другого механізму вбивства, який називається цитотоксичним шляхом CD95 (Fas).

Незважаючи на ці механізми виведення ракових клітин з організму, рак залишається частою причиною смерті. На жаль, злоякісні пухлини мають властивість активно пригнічувати імунну відповідь різними способами. При деяких ракових захворюваннях імунні клітини самі по собі є раковими. При лейкемії лімфоцити, які зазвичай полегшують імунну відповідь, стають ненормальними. При інших ракових захворюваннях ракові клітини можуть стати стійкими до індукції апоптозу. Це може відбуватися через експресію мембранних білків, які перекривають цитотоксичні Т-клітини або індукують регуляторні Т-клітини, які можуть закрити імунні реакції.

Механізми, за допомогою яких ракові клітини змінюють імунні реакції, ще не до кінця вивчені, і це дуже активна область досліджень. Оскільки розуміння вченими адаптивного імунітету покращується, терапія раку, яка використовує імунний захист організму, коли-небудь може бути більш успішним у лікуванні та усуненні раку.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Як ракові клітини пригнічують імунну систему?
Опишіть, як імунна система розпізнає і знищує ракові клітини.

Вакцини проти раку

Існує два види вакцин проти раку: профілактична і лікувальна. Профілактичні вакцини використовуються для запобігання виникненню раку, тоді як лікувальні вакцини використовуються для лікування хворих на рак. Більшість профілактичних вакцин проти раку спрямовані на вірусні інфекції, які, як відомо, призводять до раку. До них відносяться вакцини проти вірусу папіломи людини (ВПЛ) і гепатиту В, які допомагають запобігти раку шийки матки і печінки відповідно.

Більшість лікувальних вакцин проти раку знаходяться в експериментальній стадії. Вони використовують пухлиноспецифічні антигени, щоб стимулювати імунну систему вибірково атакувати ракові клітини. Зокрема, вони спрямовані на посилення функції T _H 1 та взаємодії з цитотоксичними Т-клітинами, що, в свою чергу, призводить до більш ефективної атаки на аномальні пухлинні клітини. У деяких випадках дослідники використовували генну інженерію для розробки протипухлинних вакцин у підході, подібному до того, який використовується для вакцин ДНК (див. Мікроз'єднання: вакцини ДНК). Вакцина містить рекомбінантну плазміду з генами пухлинних антигенів; теоретично ген пухлини не викликав би нового раку, оскільки він не є функціональним, але він може обдурити імунну систему націлювати на генний продукт пухлини як іноземного загарбника.

Першою терапевтичною вакциною проти раку, затвердженою FDA, була Sipuleucel-T (Provenge), схвалена в 2010 році для лікування певних випадків раку передміхурової залози. ¹ Ця нетрадиційна вакцина розроблена на замовлення з використанням власних клітин пацієнта. БТР видаляють у пацієнта і культивують пухлиноспецифічною молекулою; клітини потім повертаються пацієнту. Такий підхід, як видається, посилює імунну відповідь пацієнта проти ракових клітин. Інша терапевтична вакцина проти раку (talimogene laherparepvec, також називається T-VEC або Imlygic) була схвалена FDA в 2015 році для лікування меланоми, форми раку шкіри. Ця вакцина містить вірус, який вводиться в пухлини, де він заражає і лізує пухлинні клітини. Вірус також індукує відповідь на ураження або пухлини, крім тих, в які вводять вакцину, вказуючи на те, що він стимулює більш загальну (на відміну від місцевої) протипухлинну імунну відповідь у пацієнта.

Вправа\(\PageIndex{2}\)

Поясніть різницю між профілактичними та терапевтичними вакцинами проти раку.
Опишіть щонайменше два різних підходи до розробки лікувальних протиракових вакцин.

Використання вірусів для лікування раку

Віруси зазвичай руйнують клітини, які вони заражають - факт, відповідальний за будь-яку кількість захворювань людини. Але сили вірусів, що вбивають клітини, можуть ще виявитися ліками від деяких видів раку, який, як правило, лікується, намагаючись позбавити організм від ракових клітин. Кілька клінічних випробувань вивчають вплив вірусів, орієнтованих на ракові клітини. Реолізин, препарат, який зараз перебуває у фазах тестування, використовує реовіруси (дихальні кишково-сиротинні віруси), які можуть інфікувати та вбивати клітини, які мають активований RAS-сигнальний шлях, поширену мутацію ракових клітин. Такі віруси, як рубеола (вірус кору), також можуть бути генетично сконструйовані для агресивного нападу на пухлинні клітини. Ці модифіковані віруси не тільки більш конкретно зв'язуються з рецепторами, надмірно вираженими раковими клітинами, вони також несуть гени, керовані промоторами, які включаються лише всередині ракових клітин. Герпесвірус та інші також були модифіковані таким чином.

Ключові поняття та резюме

Рак виникає внаслідок втрати контролю над клітинним циклом, що призводить до неконтрольованої проліферації клітин і втрати здатності до диференціації.
Адаптивними і вродженими імунними відповідями займаються пухлинні антигени, самомолекули, виявлені лише на аномальних клітині. Ці адаптивні реакції стимулюють допоміжні Т-клітини для активації цитотоксичних Т-клітин і NK-клітин вродженого імунітету, які будуть шукати і руйнувати ракові клітини.
Нові протипухлинні терапії знаходяться в розробці, які будуть використовувати природні адаптивний імунітет протипухлинні реакції. До них відносяться зовнішня стимуляція цитотоксичних Т-клітин і лікувальні вакцини, які сприяють або посилюють імунну відповідь.

Виноски

1 Національний інститут охорони здоров'я, Національний інститут раку. «Вакцини проти раку». www.cancer.gov/про-рак/с... -інформаційний аркуш #q8. Доступ 20 травня 2016 року.