Анализ особенностей иммунитета у детей поможет подобрать иммунотерапию
Эффективность иммунотерапии рака снижена у детей, что связано с особенностями их опухолей и работы иммунной системы. Исследователи из Каролинского института (Швеция) и коллабораторы получили данные о системном иммунном ответе детей и подростков с солидными опухолями из когорты ISAC. Оказалось, у детей с раком снижен уровень многих иммунных клеток по сравнению со здоровыми, а опухоли в среднем имеют низкую мутационную нагрузку, из-за чего они не вызывают сильного Т-клеточного ответа.

Иммунотерапия активно применяется для лечения опухолей, но ее эффективность снижена у детей. Это может быть связано с особенности функционирования их еще не до конца сформировавшейся иммунной системы, а также с обычно низким числом мутаций в педиатрических опухолях, из-за чего они не вызывают значительного иммунного ответа. Исследователи из Каролинского института (Швеция) и коллабораторы получили и проанализировали данные о системном иммунном ответе у детей и подростков из когорты Immune Systems Against Cancer in Children (ISAC), которые в будущем могут быть использованы для подбора иммунотерапии у детей.
В состав когорты ISAC вошел 191 ребенок от 0 до 18 лет (94 девочки и 97 мальчиков), которые получили диагноз в период с марта 2018 года по февраль 2024 года. В когорту включили детей солидными опухолями, всего 34 типа опухолей, 44% из которых были связаны с центральной нервной системой (ЦНС). Представленность некоторых опухолей варьировала в зависимости от возраста: например, ретинобластома в основном встречалась у маленьких детей, а опухоли костей — у подростков.
У всех детей из когорты ISAC при постановке диагноза и до начала лечения получали образцы крови. Эти образцы анализировали с помощью масс-цитометрии, иммунопрофилирования белков плазмы и секвенирования мРНК клеток крови. Оказалось, что вариацию в составе иммунных клеток крови и белков плазмы в основном объяснял тип опухоли, в некоторых случаях на них также влияли возраст и пол пациентов. Например, пол пациентов влиял на количество естественных киллеров и γδT-клеток. Среди белков плазмы крови наиболее изменчивыми оказались IFNγ, IL-6 и IL-8.
В качестве контролей ученые использовали образцы крови 295 здоровых детей, которые проанализировали аналогичным образом. Сравнивая состав иммунных клеток у здоровых и больных детей, ученые выявили определенные различия. Так, в норме у детей количество нейтрофилов было минимальным в первый год жизни, но к 10 годам они достигали уровня взрослого человека. Однако у детей, больных раком, в любой возрастной группе уровень нейтрофилов был повышен. Обратная ситуация была с естественными киллерами: их уровень был снижен. Аналогично, уровни CD8+ Т-клеток были снижены у всех возрастных групп детей, больных раком, а уровни CD4+ Т-клеток — у больных раком детей младше 5 лет. Уровень B-клеток сильно варьировал во всех возрастных группах.
Исследователи также определяли соотношение нейтрофилов к лимфоцитам (NLR), которое отражает уровень системного воспаления. Считается, что соотношение NLR > 4 ассоциирована с негативными исходами у больных раком. Ученые показали, что и у здоровых, и у больных детей NLR повышалось с возрастом, но в каждой возрастной группе NLR было выше у детей, больных раком.
С помощью машинного обучения ученые выявили, какие белки в плазме крови больных раком детей были ассоциированы с плохим прогнозом. Ими оказались IL-6 и ANGPT2 (ангиопоэтин 2). Повышение уровня некоторых белков было характерно только для конкретных опухолей: CAIX — для опухолей печени, CXCL13 — для ходжкинской и неходжкинской лимфом.
Далее исследователи определили мутационную нагрузку опухолей, используя не только данные полногеномного секвенирования когорты ISAC, но и данные из The Cancer Genome Atlas (TCGA) для 33 когорт и 10 200 образцов (из них 14 когорт состояли из детей и подростков). В среднем у педиатрических опухолей мутационная нагрузка была ниже по сравнению с опухолями взрослых. Однако в отдельных случаях высокая мутационная нагрузка встречалась и в опухолях детей: например, в когорте ISAC был пациент с глиобластомой с зародышевой мутацией POLE и мутационной нагрузкой в 346 816 мутаций на мегабазу.
Анализируя данные секвенирования мРНК опухолей, исследователи оценили количества инфильтрующих опухоль иммунных клеток, а также ассоциированных с ней фибробластов и эндотелиальных клеток. Наибольшая инфильтрация Т-клеток была характерна для нейробластомы, причем она была тем выше, чем выше была мутационная нагрузка опухолей. Та же ситуация наблюдалась для нефробластомы. Наибольший уровень опухоль-ассоциированных фибробластов был в саркоме и нефробластоме, а эндотелиальных клеток — в астроцитоме и в других опухолях мозга.
Исследователи также проанализировали последовательности Т-клеточных рецепторов (TCR) в данных секвенирования мРНК, чтобы оценить представленность клонов Т-клеток с TCR, направленных против опухолевых антигенов. Особое внимание ученые уделили нейробластоме, так как для нее была характерна наибольшая инфильтрация Т-клеток, но не обнаружили значимого Т-клеточного ответа. Тем не менее, уровень клонально расширенных популяций Т-клеток повышался после лечения: такой вывод ученые сделали после анализа образцов одного из пациентов, который до отбора крови получал химиотерапию, но рецидивировал.
Собранные учеными данные об иммунном ответе при педиатрических опухолях могут быть полезны для подбора персонализированной терапии. Например, в течение 22 месяцев с момента диагноза в возрасте двух лет исследователи собирали образцы крови пациента с нейробластомой высокой группы риска. Они отслеживали уровень белков плазмы крови, проводили масс-цитометрию и транскриптомный анализ Т-клеток. Пациент давал хороший ответ на терапию, через четыре месяца лечения у него улучшился Т-клеточный ответ. Однако в течение всего периода лечения клональные популяции Т-клеток то расширялись, то сужались, и ученые смогли выявить характерные для этого маркеры: S1PR1 и CD69 соответственно. Через девять месяцев после диагноза пациент получил высокую дозу химиотерапии и аутологичную трансплантацию стволовых клеток, что сопровождалось клональной экспансией CD8+ Т-клеток и снижением маркеров системного воспалительного ответа.
Чтобы выяснить, почему иммунотерапия ингибиторами контрольных точек иммунитета плохо работает на детях, авторы сравнили данные по клональной экспансии CD8+ Т-клеток памяти у взрослых и у детей. На транскрипционном уровне эта популяция клеток регулировалась одинаково и у взрослых, и у детей. Ученые связали низкие ответы у детей с тем, что в их организме в принципе было меньше расширенных популяций Т-клеток, то есть педиатрические опухоли менее иммуногенны (за исключением нескольких опухолей с высокой мутационной нагрузкой). Исследователи подчеркнули, что важно стимулировать формирование системного иммунного ответа у пациентов с педиатрическими опухолями.
Молекулярный маркер предскажет эффективность иммунотерапии при раке щитовидной железы
Источник:
Chen Q., et al. Systems-level immunomonitoring in children with solid tumors to enable precision medicine. // Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.014