Редкие дендритные клетки оказались ключом к работе противоопухолевых T-клеток

Они не просто запускают иммунную атаку на опухоль, а помогают T-клеткам продолжать ее внутри рака

Иммунотерапию рака часто представляют как попытку «разбудить» T-клетки, чтобы они снова увидели и уничтожили опухоль. Новое исследование показывает, что этой картины недостаточно.

Даже хорошо подготовленной T-клетке требуется поддержка. И одним из ключевых участников этой системы оказалась редкая группа активированных дендритных клеток, которую до сих пор было чрезвычайно трудно изучать непосредственно.

Почему одних T-клеток для борьбы с опухолью недостаточно

CD8+ T-лимфоциты, или цитотоксические T-клетки, способны распознавать клетки, несущие определенные чужеродные или измененные антигены, и уничтожать их. Именно на усиление такой реакции в значительной степени рассчитаны современные иммунные подходы к лечению рака.

Но T-клетка не начинает эффективную атаку сама по себе. Сначала ей нужно показать цель.

Эту работу выполняют антиген-презентирующие клетки. Одни из самых важных среди них — дендритные клетки: они получают материал опухоли, представляют соответствующие антигены T-лимфоцитам и тем самым помогают запустить адаптивный иммунный ответ. Предыдущие исследования уже связывали дендритные клетки с эффективностью противоопухолевого иммунитета и терапии ингибиторами контрольных точек.

Однако сами дендритные клетки неодинаковы.

Команда Марии Куфаки, Эрин Ричардсон, Эдуардо Бонавиты, Сантьяго Зеленая и коллег сосредоточилась не столько на отдельном типе дендритной клетки, сколько на ее состоянии — активированном состоянии, связанном с экспрессией рецептора CCR7. Работа опубликована в Immunity.

Что такое CCR7+ активированные дендритные клетки

Обычные конвенциональные дендритные клетки делят, в частности, на cDC1 и cDC2. Но при активации клетки обеих линий могут переходить в сходное состояние.

Авторы называют такие клетки activated dendritic cells — actDC.

Для них характерна экспрессия CCR7 и целого набора молекул, связанных с взаимодействием с T-клетками. Интересно, что на поверхности actDC одновременно присутствуют как стимулирующие молекулы — например CD80, CD86 и CD40, — так и тормозящие иммунный ответ, включая PD-L1. Поэтому раньше было неочевидно, какое влияние эти клетки в итоге оказывают на опухолевый иммунитет: усиливают его или ограничивают.

Проблема была еще и технической.

actDC сравнительно немного, их маркеры встречаются и на других клетках, а после перехода в активированное состояние они частично теряют признаки, по которым обычно различают cDC1 и cDC2. Поэтому просто увидеть такую клетку в опухоли еще не означало понять, что именно она делает.

Исследователи впервые смогли убрать именно эти клетки

Ключевая часть работы — создание новых генетически модифицированных линий мышей.

В одной модели CCR7+ активированные дендритные клетки можно было пометить флуоресцентным белком и проследить за ними. В другой — избирательно удалить после введения дифтерийного токсина.

Именно второй подход позволил перейти от наблюдения к эксперименту.

Если просто обнаружить определенную клетку рядом с активной T-клеткой, нельзя сказать, помогает ли она иммунному ответу. Но если удалить ее и посмотреть, что изменится, можно непосредственно проверить причинную роль.

Эксперименты показали: после удаления actDC противоопухолевый ответ существенно нарушался.

Самый важный результат оказался двойным

Исследование выявило две разные задачи actDC.

Первая происходит в лимфатических узлах, дренирующих опухоль. Там дендритные клетки помогают активировать наивные CD8+ T-клетки, которые еще не встречали соответствующий опухолевый антиген.

После удаления actDC такая ранняя активация резко снижалась.

Но затем обнаружилось не менее важное продолжение.

Когда T-клетка уже вошла в опухоль, помощь дендритных клеток ей все равно была нужна. При отсутствии actDC внутри опухоли становилось меньше функционально активных CD8+ T-клеток, а при адоптивной T-клеточной терапии перенесенные противоопухолевые клетки приобретали больше признаков дисфункции. Среди них повышалась экспрессия PD-1, CD39, LAG3, 2B4, TIGIT и TOX.

Именно здесь происходит ключевой момент.

Иммунная атака похожа не на выстрел, а на постоянно работающую систему

Это меняет удобную, но слишком простую модель противоопухолевого иммунитета.

Можно представить, что дендритная клетка дает T-лимфоциту задание, после чего тот самостоятельно отправляется уничтожать опухоль. Данные нового исследования показывают более сложную картину.

T-клетке требуется не только стартовый сигнал. Ей нужны взаимодействия, поддерживающие ее активность в очень неблагоприятной среде опухоли.

Ученые дополнительно блокировали выход лимфоцитов из лимфатических узлов. Результаты указали, что для устойчивого естественного контроля опухоли необходимы продолжающиеся активация T-клеток и их поступление из лимфатических узлов. А в экспериментах с уже предварительно активированными T-клетками роль actDC сохранялась даже тогда, когда начальное «обучение» T-клеток было фактически обойдено.

То есть actDC работают минимум на двух этапах одной иммунной цепочки.

Две разновидности actDC показывают опухоль T-клеткам по-разному

Одна из наиболее интересных механистических деталей работы касается происхождения actDC.

Они могут возникать как из cDC1, так и из cDC2. Авторы называют их соответственно actDC1 и actDC2.

Обе группы в некоторых экспериментах способны активировать опухолеспецифические CD8+ T-клетки, но делают это разными способами.

actDC1 используют кросс-презентацию. Проще говоря, дендритная клетка получает опухолевый материал, перерабатывает его и сама размещает опухолевый антиген на собственных молекулах MHC-I, чтобы показать его CD8+ T-клетке.

С actDC2 оказалось интереснее.

Они могут использовать механизм cross-dressing — буквально «переодевание». Вместо самостоятельной обработки антигена клетка получает уже готовые комплексы «пептид–MHC-I» с поверхности раковой клетки и демонстрирует их T-лимфоциту.

Это не универсальный механизм.

В одной модели меланомы actDC2 эффективно активировали CD8+ T-клетки, а в другой — нет. Когда исследователи повысили экспрессию MHC-I на опухолевых клетках с помощью интерферона-γ, способность actDC2 активировать T-клетки восстановилась. Если же опухолевую клетку лишали MHC-I, эффект исчезал.

Таким образом, вклад actDC2 зависит в том числе от свойств самой опухоли.

Иммунотерапия слабела, когда систему поддержки отключали

Дальше исследователи проверили две терапевтические ситуации.

Первая — блокада иммунных контрольных точек PD-1 и CTLA-4. Эти препараты снимают часть тормозящих сигналов, ограничивающих T-клеточный ответ.

У контрольных мышей комбинированная терапия уничтожала опухоли в использованной модели меланомы. При удалении actDC эффективность снижалась: примерно у 40% животных опухоли продолжали прогрессировать.

Вторая модель — adoptive cell therapy, или адоптивная клеточная терапия. Здесь противоопухолевые T-клетки заранее активировали вне организма и затем вводили животным.

Казалось бы, если функция дендритных клеток заключается только в первоначальном запуске T-клеток, после такой подготовки они уже не должны быть особенно важны.

Но это оказалось не так.

Удаление actDC заметно снижало эффективность клеточной терапии, а примерно две трети животных получали от нее небольшой эффект или практически не получали его. Оставшиеся в опухоли T-клетки демонстрировали больше признаков функционального истощения.

Это один из наиболее важных результатов всей работы: дендритные клетки нужны не только до того, как T-клетка отправилась в опухоль.

Они помогают ей продолжать работать после прибытия.

Почему иммунная терапия помогает далеко не каждому пациенту

Современные ингибиторы контрольных точек способны давать длительные ответы при ряде опухолей, но далеко не у всех пациентов.

Причин резистентности множество: свойства раковых клеток, отсутствие подходящих антигенов, состояние T-клеток, архитектура опухолевого микроокружения и другие факторы.

Новое исследование добавляет к этой системе еще один потенциально важный уровень — состояние дендритных клеток.

Авторы предполагают, что способность увеличить число или функциональную активность actDC в будущем может стать способом усиления существующих иммунных методов лечения. Однако это именно направление для дальнейших исследований, а не готовая терапевтическая стратегия.

Опухоль сама влияет на переход дендритных клеток в активное состояние

Исследователи также попытались понять, что заставляет обычные дендритные клетки переходить в состояние actDC.

В культурах клеток разные опухолевые линии вызывали такой переход с разной эффективностью. Одним из факторов оказался простагландин E2 — PGE2, сигнальная молекула, которую способны выделять опухолевые клетки.

Добавление PGE2 увеличивало образование actDC, а опухолевые клетки, неспособные нормально производить PGE2, вызывали этот процесс слабее.

Однако авторы специально подчеркивают, что это лишь один из участвующих сигналов. Полный набор механизмов, управляющих переходом дендритных клеток в actDC, пока неизвестен.

И это важная деталь: из эксперимента нельзя делать вывод, что стимулирование PGE2 будет полезно при лечении рака. Молекула выполняет множество функций в опухолевой среде, а данная работа лишь показывает ее вклад в формирование actDC в использованных лабораторных условиях.

До нового лечения еще далеко

Главное ограничение исследования принципиально: функциональные эксперименты проводились на мышах и в клеточных культурах.

Хотя сходные состояния CCR7+ активированных дендритных клеток ранее обнаруживали и в человеческих опухолях, эта работа не показывает, что искусственное увеличение actDC у пациентов улучшит результат иммунотерапии. Связь между присутствием таких клеток и ответом человека на лечение еще не равна доказательству того, что ими можно безопасно и эффективно управлять.

Есть и техническое ограничение самой мышиной модели.

Использованный авторами CD11c-Cre способен вызывать генетическую рекомбинацию не только в дендритных клетках, но и в некоторых CCR7+ лимфоцитах. Исследователи провели дополнительные эксперименты, чтобы снизить вероятность того, что основные результаты объясняются прямым удалением T-клеток, однако полностью исключить влияние на отдельные лимфоцитарные субпопуляции они не могут. В дальнейшем понадобятся еще более специфичные модели.

Главный вопрос теперь не только как активировать T-клетку

За последние годы онкологическая иммунология все сильнее переходит от представления об отдельных «хороших» и «плохих» иммунных клетках к изучению целых клеточных состояний и пространственных взаимодействий внутри опухоли.

CCR7+ дендритные клетки хорошо иллюстрируют этот сдвиг.

Важно не только, присутствует ли в опухоли определенный тип дендритной клетки. Важно, в каком функциональном состоянии она находится, с какими T-клетками контактирует и какие сигналы получает от самой опухоли.

Авторы нового исследования теперь получили модели, позволяющие экспериментально манипулировать этим состоянием. Поэтому следующий этап — разобраться, какие сигналы создают устойчивые и функционально полезные actDC, можно ли управлять ими и сохраняется ли обнаруженный механизм при разных опухолях и в иммунной системе человека.