Ингибитор фермента ENPP1 активирует врожденный иммунитет и «разогревает» опухоль

Ингибиторы иммунных чекпоинтов — перспективный метод терапии, однако лишь 20% пациентов отвечают на них. Это связано с тем, что раковые клетки могут подавлять привлечение опухоль-инфильтрирующих лимфоцитов, делая опухоль иммунологически «холодной». Один из подходов к «разогреву» таких опухолей — это активация врожденного иммунитета.

cGAS/STING — это путь врожденного иммунитета, который активируется в ответ на присутствие двухцепочечной ДНК в цитоплазме и в основном участвует в противовирусной защите. Двухцепочечную ДНК в цитоплазме детектирует фермент cGAS, который синтезирует циклический динуклеотид — цГМФ-АМФ (цГАМФ). Он связывается с белком STING и активирует его, что приводит к активации генов интерферонового иммунного ответа. Этот путь также важен для защиты от опухолей. Для его активации уже предлагалось использовать агонисты STING, однако они показали ограниченную эффективность и системные побочные эффекты в клинических испытаниях. Ученые из Стэнфордского университета сосредоточились на внеклеточном ферменте ENPP1, который способен расщеплять цГАМФ и подавлять активацию пути cGAS/STING. Этот фермент оверэкспрессирован в 50% солидных опухолей.

Авторы оценивали действие STF-1623 — селективного ингибитора ENPP1. Это вещество быстро выводится из организма, однако при его введении мышам с опухолями, в которых оверэкспрессирован фермент ENPP1, время нахождения STF-1623 в организме увеличивалось. Так, период полужизни этого ингибитора в сыворотке крови мышей с опухолью линии EMT6 составил 1,7 ч, а в опухоли — 6,6 ч. При этом у мышей с опухолью линии MC38 вещество не задерживалось ни в крови, ни в опухоли, что связано с низкой экспрессией ENPP1 в клетках этой линии.

Используя метод рентгеновской кристаллографии, ученые установили кристаллическую структуру белка ENPP1 в комплексе с STF-1623, чтобы понять, с чем связана специфичность ингибитора. Оказалось, что STF-1623 связывается с каталитическим центром фермента, а для взаимодействия этих молекул особенно важны аминокислоты D275 и K244. Без них эффективность действия STF-1623 на ENPP1 снижалась в тысячу раз.

Более подробный анализ экспрессии ENPP1 показал, что наличие фермента, связанного с мембраной опухолевых клеток, напрямую влияет на прогрессирование опухоли. Авторы показали это на примере рака молочной железы линии 4T1, клетки которого были модифицированы таким образом, чтобы они экспрессировали разные соотношения мембранного и секретируемого ENPP1. В случае, когда клетки в основном экспрессировали ENPP1, связанный с мембраной, а не выделяемый в кровь, опухоль росла быстрее.

Уровень цГАМФ увеличился вдвое возле опухоли линии EMT6 спустя несколько часов после системного введения препарата и сохранялся на таком уровне более суток. Это сопровождалось значительным повышением уровня интерферона-гамма. Сам по себе STF-1623 не замедлял рост опухолей. Однако в комбинации с лучевой терапией (15 Гр) и анти-PD-L1 терапией наблюдалась синергия: первичные опухоли уменьшались в размерах, а метастазы в легких исчезли. При использовании только лучевой терапии и иммунотерапии анти-PD-L1 антителами такого эффекта не наблюдалось. Исследователи также отметили, что использование двойной или даже тройной комбинации терапии «разогрело» опухоли, обеспечив приток CD8+ Т-клеток. Эти режимы терапии хорошо переносились животными без значительных побочных эффектов.

Исследователи также протестировали STF-1623 в комбинации с анти-PD-L1 антителами и лучевой терапии на других животных моделях, включая модель рака молочной железы линии 4T1, модели колоректального рака линий MC38 и CT26, модель рака поджелудочной железы линии Panc02 и модель глиобластомы линий GL261. В случае рака молочной железы линии 4T1 эффективность показала только монотерапия STF-1623, так как опухолевые клетки этой линии не экспрессируют PD-L1 и потому нечувствительны к такой иммунотерапии. Колоректальные опухоли не экспрессируют ENPP1 в значимых количествах, поэтому оказались нечувствительными к STF-1623. Препарат действовал только при модификации опухолей таким образом, чтобы они экспрессировали ENPP1. В случае с раком поджелудочной железы комбинация STF-1623 с лучевой терапией позволила «разогреть» опухоль, хотя монотерапия STF-1623 не замедляла рост опухоли. Что касается глиобластомы, STF-1623 успешно пересекает гематоэнцефалический барьер (хотя и в малых количествах — всего 5–10% от введенной дозы) и подавляет рост опухоли вплоть до ремиссии в комбинации с химиотерапией темозоломидом и (или) лучевой терапией.

По мнению авторов, полученные ими результаты — основа для дальнейших клинических исследований STF-1623. В будущем этот препарат может использоваться в качестве адъюванта для других видов иммунотерапии, включая онковакцины, ингибиторы иммунных чекпоинтов и CAR T-терапию.

Синтетические пептиды усиливают иммунотерапию за счет активации врожденного иммунитета