Облучение активирует клетки Клара и усиливает иммунный ответ при комбинированной терапии рака легких

При лечении рака часто применяется комбинированная терапия, например, совместное использование радиационной терапии и ингибиторов контрольных точек иммунного ответа (ИКТ). Обычно мишенью ИКТ становятся PD-1 (располагающийся на мембране Т-клеток) или его лиганды PD-L1 и PD-L2 (располагающиеся на мембране раковых клеток). Комбинированная терапия показывает лучшие результаты, чем только радиационная или только фармакологическая, но неясно, за счет чего происходит усиление эффекта. Группа ученых из США выявила клетки, чувствительные к облучению, и выяснила эффекты активации этих клеток при комбинированном лечении. В качестве фармакологического агента использовали антитело к PD-1.

Авторы индуцировали у мышей C57/BL6 аденокарционому, схожую по патологической картине с немелкоклеточным раком легких. В качестве радиационной терапии использовали несколько протоколов: 8 Гр, 4 Гр или 0,5 Гр на протяжении трех дней. Наилучшая выживаемость наблюдалась у животных, получавших комбинированную терапию с радиационным облучением дозой 4 Гр и ИКТ.

Оказалось, что сразу после радиационной терапии дозой 4 Гр значительно увеличивается количество GzmB⁺/CD8⁺ T-клеток, а также IFN-γ⁺/TNF-α⁺/CD4⁺ T-клеток. Через неделю после облучения количество этих клеток в опухоли уменьшается.

Далее ученые ввели мышам FTY720 до начала радиационной терапии. Это соединение блокирует рецепторы сфингозин-1-фосфата и препятствует выходу Т-клеток из лимфатических узлов. У мышей, получавших FTY720, а после — радиационную терапию, не наблюдалось значимого увеличения популяции T-клеток в опухоли. Это подтверждает гипотезу о том, что терапия дозой 4 Гр рекрутирует Т-клетки из лимфатических узлов, а не активизирует нефункциональные T-клетки в микроокружении опухоли.

Тем не менее, лечение только радиационной терапией не приводит к значимому увеличению выживаемости больных раком мышей. Авторы показали, что антитела к PD-1 значительно увеличивают размер популяций GzmB⁺/CD8⁺ и IFN-γ⁺/TNF-α⁺/CD4⁺ T-клеток, а также Т-клеток памяти в лимфоидных тканях даже через неделю после курса облучения.

Авторы показали, что облучение дозой 4 Гр усиливает пролиферацию и увеличивает количество клеток Клара. Возрастает уровень экспрессии генов Scgb1a1, Scgb3a2, Scgb1c1, Hp и Cyp2f2, характерных для этих секреторных клеток.

Для того, чтобы показать важность клеток Клара в ответе на противораковое лечение, ученые значительно уменьшили их количество, и только потом провели терапию. Для уменьшения количества секреторных клеток использовали фармакологический (нафталин) и генетический подходы (линия мышей, несущих рецептор к дифтерийному токсину на клетках Клара; после введения токсина эти клетки погибали). В обоих моделях не происходило увеличения популяций Т-клеток в опухоли после облучения или комбинированной терапии.

У животных с нормально функционирующими клетками Клара в ответ на радиационную терапию в микроокружении опухоли значительно снижается уровень провоспалительных медиаторов — IL-1β, PGE2 и TNF-α. Без этих клеток такого снижения не происходит.

При изучении гистологических срезов ученые обнаружили увеличение количества секреторных гранул в клетках Клара после комбинированной терапии. Чтобы понять, насколько важно содержимое гранул для ответа на терапию, исследователи использовали нокаутную линию мышей Scgb1a1^Cre/Snap23^flox/flox. У этих животных происходили специфичная делеция гена Snap23 в клетках Клара и подавление их секреторной функции. При этом радиационная терапия оказывалась неэффективной.

Далее авторы изучили действие белков, секретируемых клетками Клара, экспрессия которых увеличивается наиболее значительно при облучении. Они показали, что эти белки подавляют иммуносупрессивную активность миелоидных супрессорных клеток, действуя на сигнальные пути Jak/STAT3 и MAPK. Также эти белки в составе комбинированной терапии с ИКТ способствовали увеличению выживаемости мышей по сравнению с животными, получавшими только антитело к PD-1.

Таким образом, ученые нашли клетки, наиболее восприимчивые к радиационной терапии в мышиной модели рака легких — секреторные клетки Клара. Содержимое секреторных гранул этих клеток опосредует усиленный эффект комбинированной терапии. Авторы считают, что их результаты могут быть полезны врачам при подборе оптимальной терапии.