Иммунотерапия меланомы

Что такое иммунотерапия?

Иммунотерапия злокачественных новообразований основана на способности иммунной системы пациента формировать специфический иммунный ответ против опухолевых клеток. Меланома относится к числу наиболее иммуногенных опухолей человека и служит классической моделью для разработки вакцинной терапии на иммунной основе. Ключевые достижения в области создания вакцин против меланомы включают:

Понимание механизмов презентации антигена и определяющей роли активации Т-лимфоцитов в индукции противоопухолевого ответа;
Идентификацию ряда меланома-специфических опухолевых антигенов, экспрессирующихся в опухолях у различных пациентов;
Расшифровку механизмов распознавания Т-клетками специфических пептидных фрагментов, представленных на поверхности опухолевых клеток.

Иммунотерапия меланомы объединяет различные терапевтические стратегии с применением вакцин на основе цельных опухолевых клеток, пептидов, дендритных клеток, стимулированных цитокинами, и моноклональных антител. Вакцины активно исследуются в терапии пациентов с распространенными стадиями заболевания (метастатическая меланома), как правило, III стадии (с метастазами в регионарные лимфатические узлы) или IV стадии (с отдаленной диссеминацией процесса).

См. также: Топическая и внутриочаговая иммунотерапия метастазов меланомы.

Иммунная система

Функционирование иммунной системы обеспечивается двумя взаимосвязанными механизмами: врожденным иммунитетом и приобретенным (адаптивным) иммунитетом.

Врожденный иммунитет

Врожденный иммунитет обеспечивает быстрый, неспецифический ответ, мобилизующий иммунокомпетентные клетки для атаки и сдерживания опухолевых клеток до момента формирования полноценного и высокоспецифического ответа.

Приобретенный иммунитет

Приобретенный (адаптивный) иммунитет представляет собой высокоспецифический долговременный ответ на конкретный антиген. Он не только элиминирует присутствующий антиген, но и формирует иммунологическую память, обеспечивая ускоренное распознавание и эффективный ответ при повторном контакте с тем же антигеном.

Дендритные клетки выступают ключевым связующим звеном между врожденным и адаптивным иммунитетом. Они захватывают антигены из окружающих тканей и после созревания и активации презентируют их клеткам адаптивного иммунитета — Т- и В-лимфоцитам.

В рамках адаптивного иммунного ответа В-лимфоциты синтезируют антигенспецифические иммуноглобулины (антитела), реализующие гуморальный ответ. Т-лимфоциты дифференцируются либо в эффекторные цитотоксические Т-лимфоциты (CTLs), способные напрямую вызывать лизис чужеродных или мутантных клеток, либо созревают в Т-хелперы, секретирующие цитокины, стимулирующие другие компоненты иммунного ответа.

Цельноклеточные опухолевые вакцины в иммунотерапии меланомы

Преимуществом цельноклеточных вакцин является иммунизация пациента широким спектром антигенов, экспрессирующихся на поверхности опухолевых клеток, без необходимости точной идентификации конкретных мишеней, ответственных за отторжение опухоли; в данном случае источником антигенов служат сами клетки опухоли.

Аутологичные опухолевые вакцины: персонализированные вакцины против меланомы

Аутологичные вакцины получают из опухолевого материала, удаленного хирургическим путем у конкретного пациента, для последующей иммунизации его собственными модифицированными клетками. Данные клетки подвергают радиационному облучению или иной инактивации для предотвращения пролиферации и повторно вводят пациенту изолированно либо в комбинации с иммуномодулирующими препаратами (адъювантами).

Существенным ограничением аутологичных вакцин является обязательное наличие достаточного объема опухолевой ткани. Методика требует резекции метастатического очага или опухоли с последующим облучением или механической дезинтеграцией биоматериала перед реинтродукцией для стимуляции иммунного распознавания.

Аллогенные клеточные вакцины против меланомы

Аллогенные вакцины создаются на основе стабильных культивируемых клеточных линий, полученных из опухолей других пациентов.

Такие клеточные линии несут меланома-ассоциированные антигены, общие для многих пациентов. Эти общие антигены обладают иммуногенностью и способны стимулировать иммунную систему реципиента к выработке противоопухолевого ответа. Кроме того, аллогенные вакцины стандартизированы и применимы у широкого круга больных независимо от доступности их собственного опухолевого материала. Две аллогенные вакцины прошли оценку в крупных рандомизированных исследованиях в качестве адъювантной терапии меланомы.

Canvaxin® (Cancer Vax Corp, Карлсбад, Калифорния, США) — аллогенная вакцина, состоящая из трех жизнеспособных облученных клеточных линий меланомы (цельные клетки). Клеточные линии отбирались по признаку высокой экспрессии иммуногенных опухолевых антигенов и содержали не менее 11 установленных мишеней, включая MAGE-1, MAGE-3, тирозиназу, gp100, gp75 и MART-1/Melan-A. В многоцентровых рандомизированных контролируемых исследованиях Canvaxin® в комбинации с БЦЖ сравнивали с плацебо плюс БЦЖ у пациентов с меланомой III и IV стадий после радикального хирургического лечения. Исследование фазы III у пациентов с III стадией завершило набор и было закрыто в сентябре 2004 года. Исследование фазы III при IV стадии было остановлено досрочно в апреле 2005 года. Разработка препарата Canvaxin в США была прекращена в связи с отсутствием данных об увеличении общей выживаемости при III стадии заболевания.

Melacine® (Ribi ImmunoChem Research, Inc., Гамильтон, Монтана, США) представляет собой лизат двух гомогенизированных клеточных линий меланомы в сочетании с адъювантом DETOX (детоксифицированный адъювант Фрейнда, содержащий монофосфорил-липид А и очищенный скелет клеточной стенки микобактерий). На основании клинических исследований у пациентов с IV стадией меланомы препарат Melacine был одобрен в Канаде в мае 2000 года для лечения распространенных форм заболевания.

Вакцины на основе идентифицированных антигенов в иммунотерапии меланомы

Хотя цельноклеточные вакцины содержат обширный набор потенциальных антигенов, наиболее клинически значимые из них долгое время оставались неустановленными, а мониторинг специфического ответа представлял значительные трудности. Использование очищенных или синтетических антигенов позволило количественно оценивать антигенспецифический иммунный ответ.

Ганглиозидные вакцины

Идентифицированные опухолевые антигены могут быть получены синтетическим путем. На поверхности клеток меланомы экспрессируется ряд молекул, способных служить мишенями для антител, при этом у части пациентов антитела к ним вырабатываются естественным путем.

Был проведен цикл клинических исследований вакцин, стимулирующих гуморальный (В-клеточный) ответ против ганглиозида клеточной мембраны GM2. В пилотном исследовании Livingston и соавторы выявили тенденцию к увеличению выживаемости у пациентов с III стадией при комбинации вакцины GM2/БЦЖ с низкодозовой химиотерапией, продемонстрировав индукцию титра специфических антител. Это послужило основанием для проведения крупного рандомизированного исследования фазы III группы ECOG, сравнивавшего конъюгат GM2/KLH (гемоцианин лимфы улитки с адъювантом QS-21) и высокие дозы интерферона-альфа-2b (ИФН-α2b). Исследование было досрочно завершено из-за явного преимущества по общей выживаемости в группе адъювантной терапии ИФН-α2b.

Пептидные вакцины

Пептидные вакцины разработаны для стимуляции клеточного (Т-клеточного) ответа на опухолеспецифические эпитопы, презентируемые на поверхности клеток молекулами главного комплекса гистосовместимости I класса (MHC I).

Большинство синтетических пептидов обладают слабой собственной иммуногенностью, в связи с чем они вводятся в сочетании с иммунологическими адъювантами. Адъюванты, такие как БЦЖ или неполный адъювант Фрейнда, индуцируют локальную воспалительную реакцию, необходимую для инициации эффективного иммунного ответа.

Для дополнительной иммуностимуляции одновременно с вакцинами исследовалось применение цитокинов, включая интерлейкин-12 (ИЛ-12) и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ).

Опухолевые клетки меланомы способны ускользать от иммунного надзора за счет снижения экспрессии антигенов («антигенный дрейф/маскировка»). Кроме того, антигенный профиль меланомы значительно варьирует у разных пациентов. Поэтому мультивалентные полипептидные вакцины рассматриваются как более перспективные по сравнению с моновалентными препаратами.

В клинических протоколах у пациентов с III и IV стадиями исследовались пептидные вакцины, включающие эпитопы MAGE-1, MAGE-3, MART-1, gp100, тирозиназы и gp75.

Вакцины на основе пептидов белков теплового шока

Перспективным направлением является применение комплексов «белок теплового шока – пептид» (HSPPC). Белки теплового шока представляют собой стрессовые шапероны, связывающие пептидные фрагменты внутри клетки и эффективно доставляющие их антигенпрезентирующим клеткам, что служит триггером иммунной элиминации.

Пептидные комплексы, экстрагированные из клеток меланомы, способны индуцировать экспансию антигенспецифических цитотоксических CD8+ Т-лимфоцитов в периферической крови. Предварительные данные подтвердили удовлетворительную переносимость, минимальную токсичность и объективный клинический ответ у 18% пациентов при формировании опухолеспецифического Т-клеточного ответа у 50–60% участников.

Проводились клинические исследования III фазы, в которых эффективность вакцины на основе аутологичного белка теплового шока HSPPC-96 сравнивалась со стандартными режимами терапии (ИЛ-2 и/или схемы на основе дакарбазина/темозоломида, а также хирургическая циторедукция) при меланоме IV стадии.

CpG-ДНК вакцины в иммунотерапии меланомы

TLR9 — это Toll-подобный рецептор, экспрессирующийся на мембранах дендритных клеток и В-лимфоцитов. Он распознает неметилированные мотивы динуклеотидов CpG, характерные для бактериальной и вирусной ДНК. Были синтезированы олигонуклеотидные агонисты TLR9, связывающиеся с рецептором и вызывающие его активацию.

Агонисты TLR9 запускают сигнальный каскад, индуцирующий высокоспецифический врожденный и адаптивный иммунный ответ против патогенов и опухолевых клеток посредством мобилизации цитотоксических Т-лимфоцитов и синтеза антител. Активация дендритных клеток предотвращает формирование опухоль-индуцированной иммунологической толерантности.

Олигодезоксирибонуклеотид CPG 7909 — одноцепочечный синтетический агонист TLR9, изучавшийся в качестве адъюванта к химиотерапии меланомы в рамках II и III фаз клинических испытаний при нерезектабельной меланоме стадий IIIb/c и IV.

Моноклональные антитела к CTLA-4 в иммунотерапии меланомы

Цитотоксический Т-лимфоцитарный антиген 4 (CTLA-4) является ингибиторным ко-рецептором, подавляющим активацию и пролиферацию Т-клеток, что снижает эффективность естественного противоопухолевого ответа и вакцин. Ипилимумаб — полностью человеческое моноклональное антитело, блокирующее рецептор CTLA-4, восстанавливающее противоопухолевый иммунитет у ранее леченных пациентов с метастатической меланомой IV стадии. К наиболее частым нежелательным реакциям ипилимумаба относятся кожная сыпь и зуд, возникающие примерно у трети больных.

В рандомизированном двойном слепом исследовании III фазы оценивалась эффективность монотерапии ипилимумабом или его комбинации с пептидной вакциной MDX-1379 (состоящей из двух эпитопов белка gp100). Поскольку презентация данных пептидов ограничена аллелем HLA-A2, в протокол включались только HLA-A*0201-позитивные пациенты с ранее леченной нерезектабельной меланомой III или IV стадий. Результаты исследования продемонстрировали статистически значимое увеличение общей выживаемости в группах применения ипилимумаба по сравнению с изолированной пептидной вакцинацией у больных метастатической меланомой, резистентных к предшествующей терапии алдеслейкином, дакарбазином, темозоломидом, фотемустином или карбоплатином.

В марте 2011 года на основании результатов данного исследования Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобрило ипилимумаб для лечения пациентов с поздними стадиями (диссеминированной/метастатической) меланомы. Ипилимумаб стал первым фармакопрепаратом, достоверно продемонстрировавшим увеличение продолжительности жизни при метастатической меланоме. Препарат зарегистрирован с обязательной программой оценки и снижения рисков (REMS) для информирования специалистов и пациентов о спектре потенциальных иммуноопосредованных нежелательных реакций.

Модуляция цитокинами и ростовыми факторами

Цитокины — это растворимые полипептидные медиаторы, регулирующие межклеточные взаимодействия и пролиферацию иммунокомпетентных клеток. В онкологии применяются такие цитокины, как ИЛ-2, ИФН-α, ИФН-β, ИФН-γ, ГМ-КСФ и фактор некроза опухоли (ФНО).

Внутривенное введение высоких доз рекомбинантного интерлейкина-2 (ИЛ-2) при метастатической меланоме позволяет достичь объективного ответа приблизительно в 20% случаев.
Добавление рекомбинантного человеческого (rh)ГМ-КСФ к аутологичной опухолевой вакцине при метастатической меланоме обеспечило частоту общего ответа до 20% с частотой полных ремиссий около 10%.
FDA одобрило ИЛ-2 и ИФН-α для лечения меланомы. Однако терапия сопровождается выраженной системной токсичностью: гриппоподобным синдромом, миалгиями, токсикодермией (кожной сыпью), лихорадкой, выраженной астенией, тошнотой и диареей.

Особенности введения противомеланомных вакцин

Рекомендации для медицинского персонала по протоколу введения вакцин против меланомы:

Избегать инъекций в конечность, на которой располагался первичный очаг меланомы;
Чередовать анатомические зоны введения (ротация мест инъекций);
Предупреждать пациента о возможном развитии преходящего гриппоподобного синдрома;
Контролировать место инъекции для своевременного выявления асептического абсцесса или вторичной бактериальной инфекции;
Информировать пациента об ожидаемых локальных реакциях: умеренной болезненности, гиперемии, отеке и дискомфорте в месте укола;
Тщательно собирать и документировать аллергологический анамнез;
Строго соблюдать правила асептики, разведения и протокол введения препарата;
Использовать строго предписанный путь введения: глубокий подкожный, внутримышечный или внутрикожный;
Подбирать калибр иглы строго в соответствии с требованиями клинического протокола;
В ряде протоколов предусмотрен запрет на сопутствующее применение системных глюкокортикостероидов и иммуносупрессивных препаратов во время курса вакцинации;
Осуществлять регулярный мониторинг состояния регионарных лимфатических узлов (контроль лимфаденопатии).

Заключение

Крупные научно-исследовательские консорциумы США и Европы объединяют усилия Национального института онкологии, фармацевтических компаний и ведущих клиник в области разработки терапевтических противоопухолевых вакцин. В разработке находится свыше 95 вакцинных препаратов, значительная часть которых ориентирована на терапию меланомы.

На момент 2011 года иммунотерапевтическими средствами, одобренными FDA для лечения меланомы, являлись ИЛ-2, ИФН-α2b и ипилимумаб. Ни одна терапевтическая вакцина против меланомы на тот период не получила окончательного одобрения регуляторных органов. Многочисленные клинические исследования I–III фаз продолжают изучение моновакцин и комбинированных схем иммунохимиотерапии.

По состоянию на середину 2011 года применение опухолевых вакцин не входило в стандартные клинические рекомендации National Comprehensive Cancer Network (NCCN). Эксперты Американского онкологического общества подчеркивали, что «вакцинотерапия остается экспериментальным методом, требующим подтверждения доказательной базы».

Примечание для читателей

Данный обзор составлен в июне 2011 года. Область иммунотерапии меланомы развивается крайне стремительно (включая внедрение анти-PD-1/PD-L1 моноклональных антител и ингибиторов BRAF/MEK), поэтому отдельные положения статьи отражают исторический контекст начального этапа развития иммуноонкологии.

Официальные инструкции по медицинскому применению лекарственных препаратов служат основным источником актуальных сведений о показаниях, дозировках и профиле безопасности. Сверяйтесь с государственными реестрами лекарственных средств вашей страны.

Литература

Hodi FS, O'Day SJ, McDermott DF, Weber RW, Sosman JA, et al. Improved Survival with Ipilimumab in Patients with Metastatic Melanoma. N Engl J Med 363:711–23. PubMed
Hersh EM, O'Day SJ, Powderly J, Khan KD, Pavlick AC, et al. A phase II multicenter study of ipilimumab with or without dacarbazine in chemotherapy-naïve patients with advanced melanoma. Invest New Drugs. 29(3):489–98. PubMed
Wolchok JD, Weber JS, Hamid O, Lebbé C, Maio M, et. al. Ipilimumab efficacy and safety in patients with advanced melanoma: a retrospective analysis of HLA subtype from four trials. Cancer Immun. 10:9. PubMed
Belli F, Testori A, Rivoltini L, et al. Vaccination of metastatic melanoma patients with autologous tumor-derived heat shock protein gp96-peptide complexes: clinical and immunologic findings. J Clin Oncol. 2002 Oct 15;20(20):4169–80. doi: 10.1200/JCO.2002.09.134. PubMed
Chapman PB, Morrissey DM, Panageas KS, et al. Induction of antibodies against GM2 ganglioside by immunizing melanoma patients using GM2-keyhole limpet hemocyanin + QS21 vaccine: a dose-response study. Clin Cancer Res. 2000 Mar;6(3):874–9. PubMed
Curiel-Lewandrowski C, Demierre MF. Advances in specific immunotherapy of malignant melanoma. J Am Acad Dermatol. 2000 Aug;43(2 Pt 1):167–85; quiz 186-8. doi: 10.1067/mjd.2000.104513. PMID: 10906637. PubMed
Kirkwood JM, Ibrahim JG, Sosman JA, Sondak VK, Agarwala SS, Ernstoff MS, Rao U. High-dose interferon alfa-2b significantly prolongs relapse-free and overall survival compared with the GM2-KLH/QS-21 vaccine in patients with resected stage IIB-III melanoma: results of intergroup trial E1694/S9512/C509801. J Clin Oncol. 2001 May 1;19(9):2370–80. doi: 10.1200/JCO.2001.19.9.2370. PMID: 11331315. PubMed
Klinman DM. Immunotherapeutic uses of CpG oligodeoxynucleotides. Nat Rev Immunol. 2004 Apr;4(4):249–58. doi: 10.1038/nri1329. PMID: 15057783. PubMed
Sondak VK, Liu PY, Tuthill RJ, Kempf RA, Unger JM, Sosman JA, Thompson JA, Weiss GR, Redman BG, Jakowatz JG, Noyes RD, Flaherty LE. Adjuvant immunotherapy of resected, intermediate-thickness, node-negative melanoma with an allogeneic tumor vaccine: overall results of a randomized trial of the Southwest Oncology Group. J Clin Oncol. 2002 Apr 15;20(8):2058–66. doi: 10.1200/JCO.2002.08.071. PMID: 11956266. PubMed
Weber J. Melanoma peptide vaccines: from preclinical background to clinical trials. Curr Oncol Rep. 2000 Jan;2(1):38–47. doi: 10.1007/s11912-000-0009-9. PMID: 11122823. PubMed
Weber J, Sondak VK, Scotland R, Phillip R, Wang F, Rubio V, Stuge TB, Groshen SG, Gee C, Jeffery GG, Sian S, Lee PP. Granulocyte-macrophage-colony-stimulating factor added to a multipeptide vaccine for resected Stage II melanoma. Cancer. 2003 Jan 1;97(1):186–200. doi: 10.1002/cncr.11045. PMID: 12491520. PubMed
Chambers CA, Kuhns MS, Egen JG, Allison JP. CTLA-4-mediated inhibition in regulation of T cell responses: mechanisms and manipulation in tumor immunotherapy. Annu Rev Immunol. 2001;19:565-94. doi: 10.1146/annurev.immunol.19.1.565. PMID: 11244047. PubMed
Demierre MF, Swetter S, Sondak V. Vaccine therapy of melanoma: An update. Curr Canc Ther Rev. 2005; 1: 115–25. Journal
Habal N, Gupta RK, Bilchik AJ, Yee R, Leopoldo Z, Ye W, Elashoff RM, Morton DL. CancerVax, an allogeneic tumor cell vaccine, induces specific humoral and cellular immune responses in advanced colon cancer. Ann Surg Oncol. 2001 Jun;8(5):389–401. doi: 10.1007/s10434-001-0389-6. PMID: 11407512. PubMed
Kirkwood JM, Ibrahim JG, Sondak VK, et al. High- and low-dose interferon alfa-2b in high-risk melanoma: first analysis of intergroup trial E1690/S9111/C9190. J Clin Oncol. 2000 Jun;18(12):2444–58. doi: 10.1200/JCO.2000.18.12.2444. PMID: 10856105. PubMed
Berd D, Maguire HC Jr, McCue P, Mastrangelo MJ. Treatment of metastatic melanoma with an autologous tumor-cell vaccine: clinical and immunologic results in 64 patients. J Clin Oncol. 1990 Nov;8(11):1858–67. doi: 10.1200/JCO.1990.8.11.1858. PMID: 2230873. PubMed
Lau R, Wang F, Jeffery G, et al. Phase I trial of intravenous peptide-pulsed dendritic cells in patients with metastatic melanoma. J Immunother. 2001 Jan-Feb;24(1):66–78. doi: 10.1097/00002371-200101000-00008. PMID: 11211150. PubMed
Hodi FS, Mihm MC, Soiffer RJ, et al. Biologic activity of cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4 antibody blockade in previously vaccinated metastatic melanoma and ovarian carcinoma patients. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Apr 15;100(8):4712–7. doi: 10.1073/pnas.0830997100. PMID: 12682289. PubMed
Darrow TL, Slingluff CL Jr, Seigler HF. The role of HLA class I antigens in recognition of melanoma cells by tumor-specific cytotoxic T lymphocytes. Evidence for shared tumor antigens. J Immunol. 1989 May 1;142(9):3329–35. PMID: 2785141. PubMed
DiFronzo LA, Gupta RK, Essner R, et al. Enhanced humoral immune response correlates with improved disease-free and overall survival in American Joint Committee on Cancer stage II melanoma patients receiving adjuvant polyvalent vaccine. J Clin Oncol. 2002 Aug 1;20(15):3242–8. doi: 10.1200/JCO.2002.01.065. PMID: 12149297. PubMed
Mitchell MS. Perspective on allogeneic melanoma lysates in active specific immunotherapy. Semin Oncol. 1998 Dec;25(6):623–35. PMID: 9865677. PubMed
Livingston PO, Natoli EJ, Calves MJ, Stockert E, Oettgen HF, Old LJ. Vaccines containing purified GM2 ganglioside elicit GM2 antibodies in melanoma patients. Proc Natl Acad Sci USA. 1987;84(9):2911–5. doi:10.1073/pnas.84.9.2911. PubMed Central
Lee P, Wang F, Kuniyoshi J, et al. Effects of interleukin-12 on the immune response to a multipeptide vaccine for resected metastatic melanoma. J Clin Oncol. 2001 Sep 15;19(18):3836–47. doi: 10.1200/JCO.2001.19.18.3836. PMID: 11559721. PubMed
Rosenberg SA. Interleukin-2 and the development of immunotherapy for the treatment of patients with cancer. Cancer J Sci Am. 2000 Feb;6 Suppl 1:S2-7. PMID: 10685650. PubMed
Leong SP, Enders-Zohr P, Zhou YM, et al. Recombinant human granulocyte macrophage-colony stimulating factor (rhGM-CSF) and autologous melanoma vaccine mediate tumor regression in patients with metastatic melanoma. J Immunother. 1999 Mar;22(2):166–74. doi: 10.1097/00002371-199903000-00008. PMID: 10093041. PubMed
Kirkwood JM, Lee S, Moschos SJ, Albertini MR, et al. Immunogenicity and antitumor effects of vaccination with peptide vaccine+/-granulocyte-monocyte colony-stimulating factor and/or IFN-alpha2b in advanced metastatic melanoma: Eastern Cooperative Oncology Group Phase II Trial E1696. Clin Cancer Res. 2009 Feb 15;15(4):1443–51. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-08-1231. PMID: 19228745. PubMed