Двое ученых – американец и японец – открыли белки, воздействуя на которые, можно заставить иммунитет самостоятельно уничтожить опасную опухоль Двое ученых – американец и японец – открыли белки, воздействуя на которые, можно заставить иммунитет самостоятельно уничтожить опасную опухоль
Двое ученых – американец и японец – открыли белки, воздействуя на которые, можно заставить иммунитет самостоятельно уничтожить опасную опухоль
В понедельник, 1 октября, стали известны имена первых нобелевских лауреатов этого года. Ими стали 70-летний профессор Техасского университета в Остине (США) Джеймс Эллисон и его 76-летний коллега Тасуку Хондзё из Киотского университета (Япония). «Лауреаты этого года показали, как разные стратегии сдерживания подавления иммунной системы могут быть использованы в лечении рака. Их открытия – знаменательная веха в нашей борьбе против рака», — говорится в заявлении Шведской королевской академии наук. Приводим пояснение Нобелевского комитета, чем занимаются ученые, в чем значение их работ и почему они уже стали настоящим прорывом в онкологии.
В этом нам поможет инфографика, созданная Нобелевским комитетом.
Слева вверху: Активация Т-лимфоцита требует, чтобы рецептор кровяного тельца связывался со структурами на других иммунных клетках, распознаваемых как «чужие». Для активации Т-лимфоцитов необходим белок, функционирующий, как их ускоритель. CTLA-4 же работает как тормоз, который блокирует функцию этого усилителя.
Слева внизу: Антитела (зеленого цвета) против CTLA-4 блокируют функцию торможения, что приводит к активации Т-лимфоцитов, которые начинают атаковать раковые клетки.
Справа вверху: PD-1 – еще один белок-тормоз, который подавляет активацию Т-лимфоцитов.
Справа внизу: Антитела к PD-1 подавляют функцию торможения, что ведет к активации Т-лимфоцитов и очень эффективной атаке на раковые клетки.
Рак ежегодно убивает миллионы людей. Для современного здравоохранения эта болезнь является одной из самых больших проблем и самых серьезных вызовов. Стимулируя свойственную нашей иммунной системе способность атаковать клетки опухоли, Нобелевские лауреаты этого года основали принципиально новый подход к лечению рака.
Джеймс П. Эллисон изучал определенный белок, который функционирует как тормоз иммунной системы. Именно ему пришла в голову революционная идея: если заставить организм отпустить этот тормоз, наши собственные иммунные клетки смогут активизироваться и начать атаковать опухоли. А затем он развил свою концепцию в совершенно новый подход к лечению пациентов.
Параллельно с ним Тасуку Хондзё обнаружил на иммунных клетках еще один особый белок, тщательно изучил его и в конце концов обнаружил, что он также действует на них, как тормоз, но с другим механизмом действия. Методы лечения, основанные на его открытии оказались поразительно эффективными в борьбе с раком.
Эллисон и Хондзё показали, как различные способы ингибирования тормозов иммунной системы могут быть использованы для лечения рака. Выдающиеся открытия двух сегодняшних лауреатов стали вехой в нашей борьбе против рака.
Может ли наш собственный иммунитет участвовать в лечении рака?
Понятие «рак» включает в себя множество заболеваний, которые характеризуются неконтролируемым ростом аномальных клеток, способных распространяться на здоровые органы и ткани. Для лечения этих болезней применяют целый ряд методов, включая хирургический (непосредственное удаление опухоли), радиационное облучение пораженного участка, и другие стратегии, часть из которых ранее уже были отмечены Нобелевскими премиями. Среди таких методов – гормональная терапия рака простаты (Чарльз Хаггинс, премия за 1966 год), химиотерапия (Гертруда Элайон и Джордж Хитчингс, 1988 год) и трансплантация костного мозга для лечения лейкемии (Эдвард Томас, 1990 год). Однако прогрессирующий рак все еще остается тяжелым для лечения заболеванием и новые терапевтические стратегии по-прежнему крайне необходимы.
В конце 19 и в начале 20 века зародилась концепция, согласно которой активация собственной иммунной системы может быть эффективна против раковых клеток. Пациентов, к примеру, заражали болезнетворными бактериями, чтобы активировать защитные силы организма. Эти усилия давали лишь незначительный эффект, однако одну из вариаций такого метода сегодня применяют в лечении рака мочевого пузыря.
Становилось понятно, что ученым нужно больше знаний в этой области. Многие медики и биологи занимались интенсивными фундаментальными исследованиями, чтобы раскрыть основополагающие механизмы регуляции иммунитета. Кроме того, они показали, как иммунная система может распознавать раковые клетки. Несмотря на значительный научный прогресс, попытки создать обобщаемую новую стратегию борьбы с раком постоянно сталкивались с трудностями.
Ускорители и тормоза в нашей иммунной системе
Фундаментальным свойством нашей иммунной системы является способность распознавать «своих» и «чужих». «Своими» считаются собственные клетки организма, а «чужими» – бактерии, вирусы и другие угрозы, способные негативно воздействовать на организм. Иммунитет распознает их, быстро атакует и устраняет. Ключевыми «игроками» обороны тут выступают Т-лимфоциты – особая разновидность белых кровяных телец. Было показано, что эти тельца обладают рецепторами, которые связываются с «чужими», маркируют их и заставляют организм отвечать на этот вызов – вырабатывать защиту или убивать вторгшихся. Но дополнительные белки, которые действуют, как усилители Т-лимфоцитов, также нужны для запуска полномасштабного иммунного ответа (см. рисунок).
Многие ученые участвовали в этом важном фундаментальном исследовании, в результате им удалось определит также белки, которые действуют на Т-лимфоциты как тормоза и подавляют активацию иммунитета. Этот сложный баланс между усилителями и тормозами критически важен для контроля над работой иммунной системы. Он обеспечивает необходимый уровень ее вовлеченности в уничтожение «чужих» и, в то же время, не дает иммунитету работать слишком активно, поскольку в таком случае он может начать уничтожать клетки собственного организма и спровоцировать то, что в медицине называется аутоиммунным заболеванием.
Новый принцип иммунной терапии
В 1990 годах доктор Джеймс Эллисон вел свои лабораторные исследования в Калифорнийском университете в Беркли. Он изучал белок Т-лимфоцитов под названием CTLA-4 и был одним из нескольких ученых, которые пришли к выводу, что этот белок действует на Т-лимфоцит как тормоз, на автомобиль – блокирует его работу. Его коллеги использовали механизм действия CTLA-4 для лечения аутоиммунных болезней. Однако у Эллисона в голове была совершенно другая идея. Он уже выработал антитело, которое может связываться с CTLA-4 и блокировать его функцию (см. рисунок). Поэтому ученый взялся за исследование того, может ли блокирование этого белка отключить тормоз Т-лимфоцита и заставить иммунную систему атаковать раковые клетки.
Свой первый эксперимент Эллисон с коллегами поставил в конце 1994 года, а сразу после рождественских каникул повторил его. Результаты оказались впечатляющими. Больных раком лабораторных мышей удалось вылечить с помощью терапии антителами, которые подавляли торможение иммунного ответа и разблокировали противоопухолевую активность Т-лимфоцитов.
Успехи команды Эллисона не особо заинтересовали фармпромышленность, однако ученый продолжил свои исследования и занялся разработкой стратегии лечения уже не для мышей, а для людей. Перспективные результаты вскоре появились у нескольких исследовательских групп, а в 2010 году важное клиническое исследование показало выраженный эффект у пациентов с развитой меланомой – разновидностью рака кожи.
