DOI: 10.24075/vrgmu.2018.094

МНЕНИЕ

Использование моноклональных антител для терапии аутоиммунных заболеваний

Информация об авторах

1 Группа структурной организации Т-клеточного иммунитета, отдел геномики адаптивного иммунитета, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, Москва

2 Отдел молекулярных технологий, НИИ трансляционной медицины, Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова, Москва

Для корреспонденции: Екатерина Марковна Мерзляк
ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10, г. Москва, 117997; ur.liam@99niretake

Информация о статье

Финансирование: работа выполнена при поддержке Минобрнауки России, идентификатор соглашения RFMEFI60716X0158.

Статья получена: 06.12.2018 Статья принята к печати: 27.12.2018
|

По мере углубления наших знаний о природе адаптивного иммунитета, формируются представления о тех ключевых точках, в которых может происходить сбой работы иммунной системы, приводящий к развитию аутоиммунных заболеваний. Спектр аутоиммунных расстройств крайне широк и затрагивает практически все ткани организма. Патогенез этих заболеваний обусловлен как появлением аутоиммунных антител, так и размножением эффекторных Т-клонов, узнающих собственные антигены и, как следствие, провоцирующих воспалительные процессы, в отдельном органе или в целой системе. Аутореактивные Т-клоны могут присутствовать в крови и здоровых доноров [1], но находятся в состоянии иммунологической толерантности — анергии, контролируемой регуляторными Т-клетками (Тregs). Нарушение численности Tregs или их функциональной активности наблюдается при многих аутоиммунных заболеваниях и может служить одной из причин развития воспалительных процессов.
На сегодняшний день для лечения аутоиммунных нарушений применяют подходы, которые обеспечивают общую иммуносупрессию за счет препаратов, напрямую или косвенно снижающих воспаление (рисунок). В данной работе рассмотрены виды терапии аутоиммунных заболеваний с применением моноклональных антител (МА). В англоязычной литературе такие МА вместе с другими генно-инженерными препаратами для клинических целей получили название «биологиксы». Целый ряд МА эффективно применяют для лечения разных аутоиммунных заболеваний. Многие препараты еще находятся на стадии клинических испытаний.

Терапевтические МА могут значительно различаться по способу действия. Они могут связываться с растворимым лигандом, ингибируя его активность, или с рецептором на мембране клетки-мишени, блокируя взаимодействие рецептора с лигандом, модулируя поступающий через этот рецептор сигнал или вызывая апоптоз (рисунок).

Механизм деплеции целевой популяции клеток с помощью МА различен. Деплеция, обусловленная Fc- фрагментом антитела, может вызывать апоптоз целевой клетки, гибель клетки по механизму антителозависимой или комплементзависимой цитотоксичности (ADCC/CDC), либо антигензависимый фагоцитоз. Принципиально иные механизмы запускаются при блокировке поверхностных костимуляторных рецепторов, что приводит к отсутствию сигнала в ответ на стимуляцию антигеном, либо к «перепрограммированию» эффекторных Т-клеток в Tregs.

Ремиссии при терапии, приводящие к снижению уровня воспалительных цитокинов (IFNɣ, TNF, IL17 и т. п.) или экранированию рецепторов цитокинов, носят временный характер и зависят от скорости выведения терапевтического антитела. Подходы, основанные на деплеции популяции, обогащенной аутореактивными Т-клетками, нам кажутся наиболее перспективными, так как устраняют причину заболевания. Внимания заслуживает также стратегия функциональной активации регуляторных Т-клеток, ведущая к увеличению экспрессии супрессорных цитокинов (IL10).

Общие представления о структуре терапевтических антител и их применении

За последние несколько лет значительно расширился список терапевтических антител, относящихся к препаратам, модифицирующим течение заболевания (DMT) и обладающим селективным механизмом действия. Около 40 МА одобрено Управлением по контролю качества продуктов питания и лекарственных средств США (FDA) для лечения различных заболеваний, в том числе аутоиммунных.
Как правило, первично полученные МА требуют дальнейшей оптимизации. Существуют разные стратегии оптимизации антител: модификация Fc-фрагмента для увеличения времени полужизни антитела, гуманизация (т. е. введение аминокислотных замен, которые делают антитела похожими на человеческие для снижения риска иммунного ответа на вводимый препарат), наработка антител в специализированных клеточных линиях, дефицитных по ферментам гликозилирования для усиления цитотоксических свойств. Так, терапевтические нефукозилированные антитела обладают в 500–1000 раз более высокой цитотоксичной активностью, чем такие же антитела с высокой степенью гликозилирования [2]. В последнее время в литературе обсуждается вопрос об использовании антител с нарушенным Fc-фрагментом, так как при гибели большого количества эффекторных клеток (например, при использовании антител к поверхностным маркерам, которые представлены на широком спектре клеток) наблюдается выброс воспалительных цитокинов, приводящий к проявлению широкого спектра неблагоприятных побочных реакций.

Моноклональные антитела против цитокинов и факторов воспаления

Первыми МА, одобренными FDA для лечения воспалительных заболеваний, в основном аутоиммунных (2002 г.), были препараты, содержащие МА к фактору некроза опухоли (ФНО). За последнее время список терапевтических мишеней пополнился целым рядом цитокинов (такими как IL1, IL6, IL12, IL15, IL17, IL18 и IL23), ассоциированных с патогенезом аутоиммунных заболеваний. Эффективность этих препаратов в отношении различных аутоиммунных заболеваний подробно описана в ряде обзорных работ [3, 4].
ФНО является одним из первых индукторов воспаления в цитокиновом каскаде, поэтому при использовании ингибиторов ФНО можно наблюдать неспецифическое снижение воспалительных реакций у пациентов, страдающих аутоиммунными расстройствами (ревматоидный артрит (РА), анкилозирующий спондилит, псориаз, болезнь Крона и др.). На сегодняшний день доступно четыре препарата МА к ФНО, отличающиеся степенью гуманизации и сайтом посадки МА (инфликсимаб, голимумаб, цертолизумаб, адалимумаб). Данные препараты широко используются при ревматоидных аутоиммунных заболеваниях, в том числе для лечения пациентов с болезнью Бехтерева. Применение ингибиторов ФНО позволяет замедлить развитие анкилоза, но не предотвратить его. Однако не у всех пациентов можно наблюдать эффективный ответ на анти-ФНО терапию. Так, у трети людей с РА не произошло улучшения состояния, а при рассеянном склерозе терапия блокаторами ФНО оказалась неэффективной.

Использование анти-ФНО МА повышает риск возникновения онкологических и инфекционных заболеваний. На модели экспериментального РА у мышей были получены данные о том, что блокировка ФНО не приводит к снижению уровня IL1, который активно вовлечен в процессы деструкции хрящевой ткани и эрозии суставов [5].
Провоспалительный цитокин IL1 тоже служит мишенью для направленной терапии. Но, на наш взгляд, использование антител против IL1 не может иметь широкого применения, в отличие от анакинра (аnakinra) — антагониста IL1-рецептора. Так, препарат гевокизумаб (gevokizumab), МА против IL1β, был признан неэффективным для лечения неинфекционных увеитов при болезни Бехчета. В то же время недавно была проведена III фаза клинических испытаний полностью человеческого МА против IL1β, канакинумаба (IgG1, canakinumab) [6]. В ходе испытаний на терапию ответили менее половины пациентов с РА и ювенильным идиопатическим артритом (ЮИА) [7]. Тем не менее препарат был разрешен FDA для лечения ЮИА, а также некоторых аутовоспалительных синдромов (cryopyrin-associated periodic syndrome (CAPS)). У 97% пациентов с CAPS уже после однократного введения препарата развивалась полная и стойкая ремиссия на фоне незначительных побочных эффектов [8, 9].

Другой эффективной стратегией лечения аутоиммунных заболеваний является блокировка цитокинов, которые вовлечены в активацию или дифференцировку популяций Th1- и Th17-лимфоцитов, ассоциированных с патогенезом многих аутоиммунных болезней. К таким провоспалительным факторам относится IL6, который в совокупности с IL23 и TGFβ запускает дифференцировку наивных CD4+-лимфоцитов в Th17-клетки [10]. В норме Th17-клетки участвуют в иммунном ответе на бактериальные и грибковые инфекции, но чрезмерная активность Th17, которая выражается в виде суперпродукции IL17, GM-CSF, IL21, вызывает воспаление. Нарушение баланса Th17/ Treg наблюдается при системной волчанке (systemic lupus erythematosus, SLE), в периферической крови пациентов с РА, в местах воспаления при ЮИА, при диабете 1-го типа и болезни Крона [11, 12].

К одним из эффективных препаратов, блокирующих действие IL6, относится тоцилизумаб (IgG1, tocilizumab). Это моноклональное антитело к β-цепи рецептора IL6, действие которого обусловлено конкурентным связыванием с рецептором и экранированием места посадки IL6. Доказаны его высокая эффективность и безопасность при лечении РА и ЮИА. С такой же эффективностью работает гуманизированное антитело олокизумаб (olokizumab) против самого цитокина IL6, прошедшее в 2017 г. II фазу клинических испытаний, для терапии РА.

Блокировка IL6 как на мышиной модели EAE, так и у пациентов с РА, приводит к увеличению процентной доли Tregs в популяции CD4+-лимфоцитов, что коррелирует с выраженной ремиссией у пациентов и является следствием воздействия препарата тоцилизумаб [13]. Такое действие МА против IL6 связано с тем, что IL6 вызывает метилирование промотора Foxp3, в результате чего снижается функциональная активность Tregs [14]. В норме IL6 играет важную роль в иммунном ответе организма на бактериальные инфекции, кроме того, обладает защитными свойствами при травмах печени и нервной ткани. При долгом приеме МА против IL6 могут возрасти чувствительность организма к бактериальным и вирусным инфекциям, а также риск смертельного исхода у людей с циррозом печени и при инсультах.

Применение МА, блокирующих интерлейкины и их рецепторы, может быть более эффективным, чем лечение метотрексатом или другими иммунодепрессантами, но ассоциировано с рядом нежелательных побочных эффектов (инфекционными заболеваниями, фарингитами и др.). Описанные выше препараты снимают симптомы заболевания, в некоторых случаях значительно замедляют его развитие, однако не устраняют причину возникновения болезни и приводят лишь к временной ремиссии.

Блокада клеточного ответа

Ингибирование аутоиммунной реакции на клеточном уровне осуществляется с помощью МА, специфично узнающих уникальные рецепторы, выделяющие определенные клеточные популяции (CD2, CD3, CD4, CD8, CD19, CD20, CD22). Данная стратегия, однако, ведет к ингибированию целой популяции лимфоцитов, затрагивая в большой степени нормально функционирующий клеточный компартмент, и приводит к значительной иммуносупрессии.

CD3

Использование МА против CD3, в модельных мышиных системах аутоиммунных заболеваний, таких как аутоиммунный энцефалит, TNP-KLH-индуцированный колит, коллаген-индуцированный артрит, показало хорошие результаты. Для объяснения появления терапевтического эффекта МА против CD3 было предложено несколько не противоречащих друг другу механизмов. МА анти-CD3 связывает ξ-субъединицу CD3, после чего CD3-комплекс интернализуется или экранируется. В результате Т-клетка временно перестает отвечать на представляемые ей антигены. Было также показано, что это антитело вызывает апоптоз активированных Т-клеток [15].
Применение таких МА, как теплизумаб (teplizumab) и отеликсизумаб (ChAglyCD3, otelixizumab), способствовало временной приостановке гибели продуцирующих инсулин β-клеток при диабете 1-го типа [16]. Проходит III фаза клинических испытаний (TrialNet) теплизумаба для профилактики диабета, в которой участвуют более 500 человек со 2-й стадией диабета.

Недеплецирующие антитела к CD4 и CD8

Недавно появились работы, в которых показано использование недеплецирующих моноклональных антител к корецепторам иммунного ответа CD4 и CD8. Их эффективность была показана в отношении диабета 1-го типа в модельной мышиной системе [17]. В основе действия МА лежит специфичное взаимодействие с поверхностным рецептором лимфоцита, которое препятствует активации иммунного ответа. Отсутствие деплецирующего эффекта связано с тем, что Fc-фрагмент МА не способен связываться с Fc-рецептором реципиента и, соответственно, оно не вызывает гибели клетки. В описанном эксперименте у мышей, получавших МА, наблюдалась длительная ремиссия (более 200 дней), в течение которой снизилась супер-продукция цитокинов: IL2 и IFNγ.

Анти-CD20

Высокоэффективным в отношении некоторых аутоиммунных заболеваний, например аутоиммунных васкулитов, антифосфолипидного синдрома, миастении, РА, системной волчанки и рассеянного склероза, оказался препарат на основе МА к CD20 ритуксимаб (rituximab, мабтера). Эффект препарата, заключающийся в деплеции В-клеток, длится временно (в среднем 6 месяцев). Терапия ритуксимабом у многих пациентов имела отложенный эффект: ответ мог наблюдаться через несколько месяцев после введения препарата. Предложено несколько объяснений: 1) скорость выведения В-клеток из организма может варьировать от пациента к пациенту; 2) время полужизни плазматической клетки может влиять на скорость ответа, так как она не несет CD20 на поверхности и продолжает секретировать антитела; 3) у некоторых пациентов аутоиммунные антитела могут приводить к патологизации даже в очень низких концентрациях, что может отсрочить ответ на терапию, пока антитела не будут выведены. Эффективность ритуксимаба оценивается как такая же, а в некоторых случаях даже выше, чем эффективность химических иммунодепрессантов (циклофосфамида, азотиоприна и др.). Однако длительная ремиссия наблюдается только у 20% пациентов. В качестве побочных эффектов описаны повышенная чувствительность к различным инфекциям, гипогаммаглобулинемия, нейтрофилопения [18, 19]. Стоит отметить, что препарат назначали при тяжелых формах РА в тех случаях, когда базисная терапия (глюкокортикоидная и цитотоксическая) не давала положительного эффекта. Одно из возможных объяснений действия ритуксимаба при РА может заключаться в том, что помимо деплеции В-клеток элиминируются также CD20+-Th17-эффекторные клетки, процент которых достаточно высок в крови пациентов с РА [20]. Другой механизм действия анти-CD20-терапии заключается в том, что В-клетки также могут активно продуцировать IL6, который приводит к дифференцировке предшественников Т-клеток в Th17 и блокирует созревание предшественников в Тreg [21, 22]. Гуманизированное МА анти-CD20 окрелизумаб (ocrelizumab) прошло клинические испытания и одобрено FDA для лечения рассеянного склероза; при его приеме показано значимое снижение очагов поражения и замедление развития заболевания [23].

Иммунокоррекция: «перепрограммирование» Т-лимфоцитов в Tregs

Клетки Тreg обеспечивают толерантность на периферии, т. е. «заглушают» иммунный ответ и соответственно останавливают аутоиммунные реакции [24]. Они секретируют ингибирующие воспаление цитокины IL10, TGFβ, IL35, индуцируют гранзим/перфориновый апоптоз эффекторных клеток, ингибируют функции дендритных клеток. C одной стороны, одним из подходов к лечению аутоиммунных заболеваний можно считать увеличение Тreg в крови, либо к увеличению суперпродукции супрессионных цитокинов. С другой стороны, высокая активность Тreg ведет к супрессии иммунного ответа и способствует злокачественному росту. В 2016 г. опробирован препарат трегализумаб (tregalizumab), недеплецирующее МА, которое связывает уникальный эпитоп на молекуле CD4, в результате чего CD4+-лимфоциты дифференцируются в Treg.

Предпочтительной стратегией при лечении аутоиммунных заболеваний, по нашему мнению, может быть комбинированная терапия, включающая таргетную элиминацию Т- или В-клеточных клонов, ассоциированных с аутоиммунными процессами. Такая терапия может сочетать последовательное применение нескольких биологиксов, воздействующих на различные звенья иммунного ответа. Например, в качестве первой линии было предложено использовать цитокиновые блокаторы или МА, деплецирующие патогенные клеточные популяции, а в качестве второй линии — агенты, блокирующие медиаторы CD28 костимуляции или ингибирующие гомеостатические цитокины [25]. Недавно проведенные исследования показывают, что ингибирование таких гомеостатических цитокинов, как IL15, IL7, может оказаться перспективным подходом к терапии аутоиммунных заболеваний [26].

До настоящего времени не решена проблема идентификации уникальных маркеров аутоиммунного воспаления. Такими маркерами могут служить Т- и В-клеточные рецепторы (ТКР и ВКР) на поверхности аутоиммунных лимфоцитов. Секвенирование репертуаров ТКР и ВКР лимфоцитов периферической крови, а также лимфоцитов, выделенных из области воспаления, и последующий сравнительный анализ репертуаров здоровых и больных доноров — это пути к решению задачи по поиску сцепленных с заболеванием иммунных рецепторов. На сегодняшний день удалось установить структуру потенциально аутоиммунных ТКР для двух заболеваний: целиакии и анкилозирующего спондилита [2729]. Так, нашим научным коллективом получена структура ТКР, ассоциированного с анкилозирующим спондилитом [28], которая была независимо подтверждена результатами исследования, проведенного английскими коллегами [29]. Патологический Т-клеточный клон содержит вариабельный генный сегмент TRBV9. Мы получили МА, специфично узнающие и деплецирующие in vitro Т-клетки, несущие на своей поверхности ТКР, ассоциированные c анкилозирующим спондилитом [30]. Описанный выше подход к разработке новых препаратов и собственно описанное нами МА, кажется нам хорошей платформой для создания новых лекарственных средств для лечения аутоиммунных заболеваний и болезни Бехтерева, в частности.

ВЫВОДЫ

Широкомасштабное массированное секвенирование иммунных репертуаров здоровых доноров и пациентов с такими тяжелыми аутоиммунными заболеваниями, как рассеянный склероз, диабет 1-го типа, а также последовательное HLA-типирование открывают возможности к идентификации новых мишеней для направленной иммунотерапии.

КОММЕНТАРИИ (0)