После десятилетий разочарований и неудачных попыток ученые, возможно, наконец, находятся на пороге разработки терапии для восстановления иммунной "толерантности" при таких заболеваниях, как диабет, волчанка и рассеянный склероз.
В 2001 году иммунолог Пере Сантамария искал новый способ изучения диабета. Работая на мышах, он и его соавторы разработали метод, использующий наночастицы оксида железа для отслеживания ключевых иммунных клеток, участвующих в развитии заболевания. Но затем Сантамарии, работающему в Университете Калгари (Канада), пришла в голову смелая идея. Возможно, он сможет использовать эти частицы в качестве терапии, чтобы нацелить их на клетки, ответственные за развитие этого заболевания, - те, которые разрушают островковые клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин, - и заставить их замолчать или даже уничтожить. Идея казалась слишком надуманной, но он решил попробовать. "Я продолжал проводить эксперимент за экспериментом", - делится он. Теперь, более двух десятилетий спустя, терапия Сантамарии находится на пороге испытания на людях.
И он не одинок. Исследователи уже более 50 лет пытаются приручить клетки, ответственные за аутоиммунные расстройства, такие как диабет первого типа, волчанка и рассеянный склероз. Большинство одобренных препаратов для лечения этих заболеваний подавляют иммунный ответ. Это часто облегчает симптомы, но оставляет людей в группе повышенного риска инфекций и рака.
Но на протяжении десятилетий иммунологи надеялись восстановить так называемую толерантность - способность иммунной системы игнорировать антигены, которые должны присутствовать в организме, и при этом правильно атаковать те, которые не являются таковыми. В некоторых случаях это означает введение тех самых антигенов, которым обучены клетки-изгои, - такая стратегия позволяет депрограммировать клетки и подавить аутоиммунный ответ. Другие исследователи пытаются выборочно уничтожить проблемные клетки или ввести подавляющие иммунные клетки, которые были созданы для борьбы с ними. Один из подходов, основанный на использовании модифицированных иммунных клеток, был использован для лечения 15 человек с волчанкой или другими иммунными расстройствами с удивительным успехом. У одного из них симптомы не проявляются уже более двух с половиной лет.
Если испытания на людях покажут положительные результаты, это может изменить жизнь, считает Максимилиан Кениг, ревматолог из Университета Джона Хопкинса, специализирующийся на аутоиммунных заболеваниях. "Те методы лечения, которые мы имеем для этих заболеваний, ужасны, - говорит он. Они не всегда работают, и даже когда они работают, улучшение часто бывает незначительным". Говорить о терапии, которая может обеспечить излечение, - "почти кощунство", - говорит Кениг. Теперь же, с получением некоторых результатов, лечение кажется возможным. "Вопрос только в том, какой подход будет наилучшим?" - задается он вопросом.
Иммунная система известна своей ролью в атаке на патогены. Но у нее есть и другая, не менее важная задача: знать, когда нужно отступить. Если иммунные клетки воспринимают собственные ткани организма как угрозу, они могут причинить вред. В состав иммунной системы, занимающейся целенаправленными атаками, входят лимфоциты, которые дифференцируются в Т-клетки, обычно распознающие и атакующие чужеродные или больные клетки, и В-клетки, вырабатывающие антитела и поддерживающие иммунную систему другими способами. На ранних этапах своего развития эти клетки проходят процесс отсеивания тех, которые направлены против собственных тканей организма. Но этот процесс, известный как центральная толерантность, "негерметичен", поясняет Джеффри Хаббелл, инженер-химик из Чикагского университета в Иллинойсе. Некоторые клетки проскальзывают.
В организме есть резервная система - механизм, известный как периферическая толерантность. Она устраняет или дезактивирует "сбившиеся с пути" клетки или превращает их в так называемые регуляторные Т-клетки, которые подавляют иммунный ответ, не позволяя другим клеткам атаковать их. При аутоиммунных заболеваниях по непонятным причинам нарушается как центральная, так и периферическая толерантность, и иммунная система начинает атаковать антигены, находящиеся на собственных клетках и тканях организма. При рассеянном склерозе организм атакует миелиновую оболочку, изолирующую нервы. При целиакии глютен провоцирует иммунную систему атаковать выстилку кишечника.
Если бы ученым удалось успокоить или устранить неисправные клетки, восстановив толерантность к определенным антигенам, они смогли бы лечить заболевание, не препятствуя способности иммунной системы реагировать на реальные угрозы. На ранних этапах усилия были направлены на введение большого количества проблемного антигена в попытке истощить или деактивировать иммунные клетки, которые его распознают. Многие специалисты пробовали эту форму десенсибилизации с разной степенью успеха. Антиген должен быть введен правильным образом, чтобы повысить толерантность, а не активировать иммунитет, объясняет Джеффри Блустоун, иммунолог, руководитель и соучредитель компании Sonoma Biotherapeutics. "В этом и заключается вся область антиген-специфической терапии".
Выбор правильного антигена - дело непростое. Некоторые аутоиммунные заболевания вызываются реакцией только на один антиген. Но при многих заболеваниях - рассеянном склерозе, диабете, ревматоидном артрите и других - организм вырабатывает иммунный ответ против нескольких антигенов благодаря явлению, называемому распространением эпитопов. Исследователи могли бы попытаться вычислить все антигены, участвующие в этом процессе, говорит Блустоун. Но это сложная задача, особенно потому, что список может варьировать от человека к человеку. Другая возможность - поиск главного переключателя, который, если его переключить, выключит аутоиммунную реакцию, оставив иммунную систему в целости и сохранности.
Сантамария полагает, что ему удалось найти такой механизм. Наночастицы его лаборатории, которые он называет навацимами, декорированы молекулами основного комплекса гистосовместимости, которые выступают на поверхности частиц в виде шипов. Эти шипы должны имитировать те, что находятся на иммунных регуляторных клетках, известных как антигенпрезентирующие клетки, которые собирают антигены по всему организму, а затем доставляют их к Т-клеткам, сообщая клеткам, атаковать их или игнорировать. Сантамария сравнивает их с приманкой для Т-клеток.
После того как Сантамария обнаружил, как использовать навацимы для отслеживания Т-клеток, он начал работать над тем, как использовать их в качестве терапии. Он подозревал, что наночастицы могут заставить клетки погибнуть или перейти в спящий режим. В то время Сантамария работал с мышиной моделью диабета первого типа - заболевания, при котором, как известно, происходит распространение эпитопов. Поэтому он разработал коктейль из частиц, несущих восемь различных фрагментов антигена, или эпитопов. В качестве контроля он использовал наночастицы с одним эпитопом, полагая, что один из них не окажет никакого эффекта, поскольку Т-клетки распознают тысячи эпитопов при диабете. Однако, к удивлению, и контрольные, и экспериментальные наночастицы обратили вспять симптомы диабета. "Это было совершенно необъяснимо", - делится Сантамария.
Ему потребовались годы, чтобы понять, что происходит, но теперь он думает, что понимает это. Наночастицы побуждают Т-клетки размножаться и превращаться в регуляторные Т-клетки, которые направляются к месту воспаления. Там они связывают и деактивируют антигенпрезентирующие клетки, которые несут не только антиген, распознаваемый этими клетками, но и тысячи других антигенов, важных при диабете. Таким образом, эти клетки больше не могут активировать иммунные клетки, которые подпитывают болезнь. В каком-то смысле антиген, соединенный с наночастицами, работает как главный переключатель. " Это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, - говорит Сантамария. И это может быть правдой. Пока эта стратегия не была опробована в клинике. Сантамария основал компанию Parvus Therapeutics, в этом году она должна начать первое испытание на людях, начав с аутоиммунного заболевания, поражающего печень.
Печень - это место, где фильтруется вся кровь, несущая чужеродные антигены из кишечника. Туда же попадает весь клеточный мусор, остающийся после гибели клеток и тканей. Поэтому она играет важную роль в формировании иммунной толерантности. Хаббелл и его коллеги обнаружили, что клеточный мусор содержит специальную углеводную метку, которая направляет его в печень. Добавив эту метку к другим белкам, они поняли, что могут направить в печень практически любую молекулу, включая антигены, такие как белки миелина, которые активируют иммунную систему при рассеянном склерозе. В работе, опубликованной в 2023 году, они показали, что эта стратегия помогает обратить вспять симптомы заболевания, напоминающего рассеянный склероз, у мышей.
По словам Хаббелла, в этой работе интересно то, что у животных была прогрессирующее заболевание, а это значит, что их иммунная система, вероятно, реагировала на множество антигенов. Тем не менее, лечение только одним антигеном помогло остановить паралич. Компания Anokion из Кембриджа, одним из основателей которой является Хаббелл, работает над аналогичной стратегией. Она провела испытания первой фазы на людях с рассеянным склерозом, чтобы оценить их безопасность, и в настоящее время набирает участников для участия во второй фазе, в которой начнет оценивать эффективность. Генеральный директор компании Дебора Герагти не говорит, как именно работает терапия после того, как антиген попадает в печень. "Мы не раскрываем многие из этих сведений публично", - говорит она, но добавляет: "Мы считаем, что у нас сильный Т-регуляторный компонент".
Блустоун выбрал другой подход. Он и его коллеги берут Т-клетки из крови пациентов, выделяют регуляторные клетки и создают из них антиген, который при повторном введении направляет регуляторные Т-клетки в очаг заболевания. Там они должны успокоить все разъяренные Т-клетки, находящиеся поблизости, а не только те, которые распознают конкретный антиген, который они несут. Компания Sonoma уже тестировала регуляторные Т-клетки в клинических испытаниях, но пока не те клетки, которые были созданы для экспрессии конкретного антигена. Компания планирует ввести первую дозу человеку с ревматоидным артритом в начале 2024 года.
Блустоун считает, что такой подход менее рискован, чем введение людям антигенов, которые могут еще больше усугубить аутоиммунитет. А регуляторные Т-клетки вырабатывают факторы восстановления тканей, которые могут помочь обратить вспять некоторые повреждения, нанесенные заболеванием. Но клеточная терапия также сопряжена с трудностями, включая высокую стоимость и потенциальные побочные эффекты. "Это живые лекарства, - говорит Блустоун. "Как определить дозу для клеток, которые после введения начинают воспроизводиться в организме? Нам еще многое предстоит узнать".
Пока такие исследователи, как Блустоун и Хаббелл, работают над тем, чтобы подтолкнуть иммунную систему к толерантности, другие разрабатывают терапию, направленную непосредственно на уничтожение иммунных клеток, которые способствуют развитию заболевания. Одна группа в Германии пробует подход, обычно используемый для лечения рака крови, который оснащает Т-клетки так называемыми химерными антигенными рецепторами (CAR). Клиницисты берут Т-клетки из организма пациента и модифицируют их так, чтобы они экспрессировали на своей поверхности специализированный синтетический рецептор. Они могут создать CAR, который связывается с CD19, белком, присутствующим на всех B-клетках. Затем клиницисты вводят Т-клетки CAR в организм, где они начинают атаковать В-клетки.
На данный момент исследователи представили результаты обследования 15 человек: 8 - с волчанкой, 4 - с системным склерозом, поражающим соединительную ткань, и 3 - с идиопатическим воспалительным миозитом, вызывающим воспаление и слабость мышц. Симптомы у людей значительно улучшились. Но самое удивительное, что все они оставались в состоянии ремиссии даже после того, как начали вырабатывать новые В-клетки. Как будто уничтожение В-клеток произвело перезагрузку иммунной системы.
"Результаты потрясают и поражают воображение и являются выдающимися", - утверждает Лоуренс Стейнман, нейроиммунолог из Стэнфордского университета, которого многие называют отцом антиген-специфической терапии. Первый участник исследования, страдавший волчанкой, в декабре преодолел 1000-дневный рубеж без каких-либо признаков заболевания". Кениг согласен с тем, что результаты "невероятны": "Большинство людей не смогли бы предсказать степень долговечности". Но, добавляет он, "я не думаю, что мы можем ожидать, что болезнь навсегда исчезнет у каждого пациента". Т-клетки, которые способствуют развитию волчанки, все еще существуют.
CAR-T-терапия нацелена на уничтожение всех В-клеток, что не позволяет считать этот подход способом восстановления толерантности. Но при большинстве аутоиммунных заболеваний лишь небольшая часть В-клеток является источником проблем. Эйми Пейн, дерматолог из Колумбийского университета, хотела найти способ воздействовать именно на эти клетки. Она изучает редкое кожное заболевание под названием мукозальная вульгарная пузырчатка. У людей с этим заболеванием иммунная система вырабатывает антитела против белка в коже под названием десмоглеин 3. "Он отвечает за то, чтобы эпителиальные клетки держались вместе", - поясняет она. "Клетки распадаются, и вы получаете волдыри по всей слизистой [и] на коже".
Стандартная терапия пузырчатки - моноклональные антитела - действует путем уничтожения В-клеток. Когда В-клетки исчезают, антитела против десмоглеина 3 исчезают также, и у людей наступает ремиссия. "Наши нынешние методы лечения - это фактически тупое оружие", - говорит Пейн. Она поняла, что сможет разработать более эффективное оружие, изменив подход CAR-T. Вместо того чтобы разрабатывать Т-клеточный рецептор, который будет связываться со всеми В-клетками, она сможет создать Т-клетки, экспрессирующие белок десмоглеин 3, который будет связываться с антителами десмоглеина 3, прилипающими к поверхности только неконтролируемых В-клеток. Такая терапия известна как CAAR (chimeric autoantibody receptor) Т-клеток. "Это как лазер, - говорит она, - направленный на аутореактивные В-клетки, которые вызывают заболевание, но оставляющий в покое здоровые В-клетки". Пейн основала компанию Cabaletta Bio и в настоящее время проводит испытания этих клеток на людях с пузырчаткой и другим аутоиммунным заболеванием - миастенией гравис, вызывающим мышечную слабость.
В-клетки становятся многообещающей мишенью при многих аутоиммунных заболеваниях, отмечает Пейн. При некоторых из наиболее распространенных заболеваний В-клетки играют сложную роль. Они не только вырабатывают антитела, но и подают сигналы, которые вызывают воспаление и презентируют антигены Т-клеткам, помогая раздувать пламя, которое поддерживает аутоиммунные заболевания. В иммунологии "все фокусировались на Т-клетках, потому что они были самыми умными, а В-клетки были просто бедными родственникамт", - говорит Пейн, - но "возможно, именно В-клетки действительно являются ключом".
Стейнман старается не быть слишком оптимистичным. Он потратил десятилетия на разработку подходов, направленных на иммунную толерантность. "Каждый раз, когда их применяют в клинике, включая некоторые из моих собственных усилий, они не получают одобрения в качестве лекарственных препаратов", - говорит он. На данном этапе, - добавляет он, - я бы хотел застраховать свои ожидания".
Сантамария предполагает, что многие неудачи прошлого связаны с плохим пониманием основных механизмов. "Я думаю, что они потерпели неудачу, потому что их начали тестировать в клинических условиях до того, как мы поняли, что именно мы делаем", - говорит он. Теперь, спустя 18 лет исследований навацимов, он считает, что у его группы есть все шансы на успех.
Кениг отдает предпочтение подходам, предполагающим истощение В-клеток. Именно над этой стратегией работает его коллектив, поэтому он допускает, что может быть необъективен. "Прелесть в том, что в конечном итоге мы узнаем из данных, какой подход является самым правильным".
