Микробиом улучшает эффективность иммунотерапии, нарушая взаимодействие PD-L2 и RGMb

Среди современных подходов к лечению онкологических заболеваний все большее распространение получает терапия ингибиторами контрольных точек иммунного ответа. Противоопухолевое действие основано на подавлении специфических молекул и сигнальных путей, которые используются опухолями для уклонения от иммунной системы. В норме рецептор PD-1 (programmed death 1) располагается на поверхности Т-лимфоцитов, а его лиганд PD-L1 (programmed death ligand 1) — на поверхности нормальных клеток. При их взаимодействии активации Т-клеток не происходит. Экспрессия PD-L1 делает опухолевые клетки незаметными для Т-лимфоцитов и обеспечивает их уход от иммунного ответа. Антитела, блокирующие PD-1 или PD-L1, разрешены к применению при более чем 25 видах опухолей. Однако частота ответа на такую терапию недостаточно высока и варьирует в пределах от 13% до 69% в зависимости от типа опухоли. Актуальной проблемой остается изучение факторов, регулирующих ответ на терапию ингибиторами контрольных точек иммунитета.

Ранее уже было показано, что кишечный микробиом может влиять на эффективность ингибиторов иммунных контрольных точек, однако точные механизмы до сих пор неизвестны. Исследователи из Гарвардской медицинской школы и Онкологического центра Даны-Фарбера провели эксперименты на мышах для лучшего понимания того, как микробиота кишечника может способствовать противоопухолевому иммунитету. 

Вначале для подтверждения того, что бактерии могут влиять на терапию ингибиторами контрольных точек иммунного ответа, ученые имплантировали подкожно клетки рака толстого кишечника разным группам мышей: стерильным (аксенным) мышам, мышам с восстановленной здоровой микробиотой человека, мышам, свободным от патогенной флоры (SPF-мыши), а также мышам, которым микробиоту уничтожили с помощью антибиотиков. Результаты показали, что у мышей без микрофлоры анти-PD-L1 терапия оказалась неэффективна, а вот добавление микробиоты человека возвращало эффективность терапии и значительно увеличивало количество цитотоксических и регуляторных Т-лимфоцитов. SPF-мыши также отвечали на анти-PD-L1 терапию.

Далее авторы сравнили экспрессию некоторых молекул иммунных чекпоинтов на клетках иммунитета из опухолей, регионарных и мезентериальных лимфоузлов двух групп мышей, прошедших через терапию ингибиторами PD-1: предварительно пролеченных антибиотиками и мышей с человеческой кишечной микрофлорой. Было обнаружено снижение экспрессии лиганда PD-L2 на поверхности некоторых клеток у мышей с человеческой кишечной микрофлорой в сравнении с пролеченными антибиотиками мышами, причем это снижение было ассоциировано с увеличением количества иммунных клеток (IFNγ+, CD8+ Т-клетки и другие) еще до того, как был заблокирован PD-1. Авторы предположили, что высокий уровень экспрессии PD-L2 у мышей без нормальной микробиоты подавляет противоопухолевый иммунитет.

Действительно, при воздействии на стерильных мышей и мышей, пролеченных антибиотиками, с помощью комбинированной терапии моноклональными антителами к PD-L2 и PD-L1 было достигнуто снижение роста опухоли, тогда как отдельная терапия каждым из этих антител не давала результата. Кроме того, комбинированная терапия анти-PD-L1 и анти-PD-L2 замедляла рост опухоли и увеличивала выживаемость у мышей, колонизированных фекалиями пациентов с резистентностью к ингибиторам PD-1, тогда как монотерапия такого эффекта не оказывала.

Исследователи также выяснили, какие именно бактерии могут подавлять экспрессию PD-L2. Для этого они заселили кишечник мышей человеческой микробиотой, а затем давали им разные антибиотики для селекции определенных популяций кишечных бактерий. Результаты опытов показали, что Coprobacillus cateniformis играет ведущую роль в развитии полезных иммунологических эффектов человеческой кишечной флоры, однако другие бактерии также могут вносить свой вклад.

Поскольку ингибирование одновременно PD-1 и PD-L2 дало лучший результат, чем ингибирование одного только PD-1, ученые предположили, что PD-L2 работает через рецептор, отличный от PD-1. Они проверили это, сравнив эффект от блокировки взаимодействия между PD-L2–PD-1 и между PD-L2–RGMb (repulsive guidance molecule b), альтернативного рецептора для связывания с лигандом PD-L2. Оказалось, что именно ингибирование взаимодействия PD-L2–RGMb способствует преодолению резистентности к ингибиторам PD-1 у стерильных мышей и мышей, пролеченных антибиотиками.  

Комбинированная терапия анти-PD-L1 и анти-RGMb у стерильных мышей также приводила к значительному увеличению количества цитотоксических и регуляторных Т-клеток, а дополнительные опыты на специально выведенной линии мышей показали, что RGMb может ингибировать Т-лимфоциты и изменять Т-клеточный ответ на иммунотерапию.

Таким образом, ученые выяснили один из возможных механизмов, посредством которого кишечная микробиота повышает чувствительность опухоли к препаратам ингибиторам контрольных точек иммунного ответа. Это представляет новые возможности для улучшения существующей терапии за счет добавления ингибиторов взаимодействия PD-L2–RGMb и преодоления резистентности к ингибиторам PD-1.

Ответ на ингибиторы контрольных точек при меланоме зависит от истории лечения