Исследовательская группа из Института биодизайна Университета штата Аризона опубликовала статью в издании Scientific Reports, где показала результат своей работы. Команда под руководством доктора Стивена Альберта Джонстона изучала, можно ли бороться с раком по принципам, схожим с использующимися в лечении инфекционных заболеваний.
В работе исследовались мутации более 50 клеточных линий раковых клеток, 85 образцов тканей онкологических больных и образцов крови пациентов с раком легких, груди, мозга, желудка и поджелудочной железы. Авторы нашли 200 тысяч раковых неоантигенов, не обнаруженных ранее при попытках создать вакцины от рака.
Обнаруженные ими антигены могут помочь создавать вакцины по трем направлениям. Вакцина «широкого спектра действия», которая будет действовать на многие типы рака, специфические вакцины для конкретного вида рака (например, строго против рака груди) и персонализированные противораковые вакцины, основанные на уникальных для конкретного человека мутациях.
Ученые предлагают прежде всего сосредоточит силы на первом варианте. Персонализированные вакцины, которые сейчас разрабатываются, основаны на добыче ДНК из опухоли и ее секвенировании. Они сложны и дороги в производстве, кроме того, только 40% опухолей несут достаточное количество мутаций в ДНК, основываясь на которых, можно сделать вакцину.
Вакцины широкого спектра, по словам доктора Джонстона, гораздо перспективнее. «Мы обнаружили, что даже «холодные опухоли» (иммунологически очень сложные для лечения опухоли, которые характеризуются отсутствием воспаления. — Прим. ред.) на уровне ДНК имеют много ошибок, [проявляющихся] на уровне РНК. Ошибки, на которых мы сфокусировались, — это фреймшифт-пептиды (дефектные белки, возникающие в результате мутации сдвига рамки считывания гена. — Прим. ред.), которые более иммуногенны, чем точечные мутации, используемые в личных противораковых вакцинах. Самое главное, мы можем производить готовые вакцины, терапевтические или даже профилактические, которые будут намного дешевле», — говорит он.
Как работают вакцины против рака? При любых мутациях, которые происходят в раковой клетке, образуются неоантигены. Это пептиды — короткие цепочки аминокислот. Иммунная система «хозяина» раньше их не видела, и ей нужно много времени, чтобы научиться с ней бороться. Вакцина «показывает» потенциального «врага» иммунным клеткам, и они смогут бороться с интервентами.
Особенно эффективны здесь будут абберантные, то есть дефектные, пептиды. Увеличение количества ошибок происходит при считывании информации из «книги кодов» ДНК нашего организма. В течение всей жизни, при любых жизненных процессах эти данные перемещаются от ДНК к РНК, а затем к белкам. При этом считывании, на этапе синтеза РНК, возникает ошибка «сдвига рамки». В процессе транскрипции РНК строится неправильно, и в итоге образовывается «белковый мусор». В норме иммунная система не сталкивается с этим мусором: клетки избавляются от него самостоятельно. Однако при развитии опухолевых процессов ошибок делается так много, что «уборщики» не справляются, белковый мусор накапливается быстрее, подавляя клетку, и иммунные клетки могут найти и идентифицировать эти аберрантные соединения.
«В раковой клетке оказывается, что все уровни передачи информации от ДНК к РНК и к белку становятся более подвержены ошибкам, — поясняет Джонстон. — Мы предположили, что ошибки, допущенные в раковых клетках, также могут стать источником вакцины против рака».
Группа Джонстона разработала пептидную матрицу на специальном чипе, чтобы обнаружить все подобные пептиды, которые потенциально может продуцировать любая опухолевая клетка. Таких вариантов оказалось более 400 тысяч.
Ученые взяли образцы крови больных раком и образцы крови здоровых людей в качестве контрольной группы, а затем сверили их с матрицей. Образцы, взятые у людей с раком, имели значимое количество пептидов, реагирующих с антителами человека, в отличие от контрольной группы. Это значит, что они потенциально пригодны для создания противораковых вакцин.
Реакцию показали раковые образцы всех типов рака, кроме глиобластомы. Глиобластома, один из труднейших для лечения видов рака, показала наибольший потенциал для персонализированных вакцин. Из 17 исследованных образцов пациентов с глиобластомой у каждого больного было 5800 пептидов со сдвигом рамки, из них 4500 были уникальными для этого человека. Кроме того, исследование показало, что понадобятся разные вакцины для каждой стадии одного и того же вида рака.
Проведенное на мышах исследование выявило, что новооткрытые антигены эффективны против рака молочной железы и меланомы. Сейчас начато большое клиническое исследование. Опытную вакцину широкого спектра испытывают на собаках, а в дальнейшем планируются первые клинические тесты для людей.
По результатам работы у группы получился список — «топ-100» пептидов для каждого из пяти видов рака человека. Ученые полагают, что эта технология реально даст возможность создать вакцину уже в самое ближайшее время, но нужно понимать, что с учетом всех испытаний использовать ее широко станет возможно приблизительно через 5-10 лет. Однако именно этот путь, вероятно, поможет создать профилактическую вакцину против рака широкого профиля.