ВЛИЯНИЕ АНТИТЕЛ К CTLA-4 И PD-1 НА СОДЕРЖАНИЕ ИХ РЕЦЕПТОРОВ МИШЕНЕЙ

Ингибиторные рецепторы CTLA-4 и PD-1 (модуляторы иммунного синапса) играют ключевую роль в регуляции иммунных реакций. Они подавляют чрезмерное развитие иммунного ответа в ответ на патогенные микроорганизмы и предотвращают аутоиммунные реакции. Модуляторы иммунного синапса представляют собой мишени современной эффективной противоопухолевой терапии на основе человеческих и гуманизированных моноклональных антител (ипилимумаб и ниволумаб, тремелимумаб, пембролизумаб и другие). При всей своей эффективности по сравнению с методами обычной химиотерапии терапия на основе блокаторов иммунных чек-пойнтов имеет существенные недостатки, а именно высокую стоимость и существенные побочные эффекты аутоиммунной природы, притом, что терапия помогает, к сожалению, не всем пациентам. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования с целью увеличения эффективности и безопасности данного метода и выработки критериев отбора пациентов для терапии. Один из возможных подходов к снижению побочных эффектов терапии блокаторами модуляторов иммунного синапса – это использование их не системно, а ex vivo при получении препаратов активированных иммунных клеток пациентов для противоопухолевой терапии. Целью нашей работы было проследить, каким образом воздействуют блокирующие антитела на экспрессию рецепторов CTLA-4 и PD-1 в подобной системе in vitro. Во-первых, было исследовано содержание данных ингибиторных рецепторов в клетках популяции лимфоцитов периферической крови здоровых добровольцев и пациентов с распространенной меланомой. Далее было определено воздействие добавления антител к модуляторам иммунного синапса на содержание клеток, несущих CTLA-4 и PD-1, в популяции лимфоцитов при их активации в присутствии фитогемагглютинина. Наша работа показала, что присутствие терапевтических антител к любому из двух данных иммунных чек-пойнтов при активации клеток in vitro не только блокирует собственный рецептор-мишень, но и перекрестно понижает долю клеток, экспрессирующих другой ингибиторный рецептор. Таким образом, по всей видимости, введение антител либо к PD-1, либо к CTLA-4 в данных экспериментальных условиях может подавлять оба негативных сигнальных каскада одновременно. Причем ответ на антитела, блокирующие разные иммунные чек-пойнты, варьировал у разных доноров. Наши данные могут служить теоретической основой для отработки эффективных комбинаций активаторов лимфоцитов и ингибиторов иммунных чек-пойнтов in vitro для адоптивной терапии опухолей, а также служить для прогноза возможного ответа на антитела к CTLA-4 и к PD-1 для подбора персонализированного метода иммунотерапии.

1. Bally A.P., Austin J.W., Boss J.M. Genetic and epigenetic regulation of PD-1 expression. J. Immunol., 2016, Vol. 196, no. 6, pp. 2431-2437.

2. Beldi-Ferchiou A., Lambert M., Dogniaux S., Vély F., Vivier E., Olive D., Dupuy S., Levasseur F., Zucman D., Lebbé C., Sène D., Hivroz C., Caillat-Zucman S. PD-1 mediates functional exhaustion of activated NK cells in patients with Kaposi sarcoma.Oncotarget, 2016, Vol. 7, no. 45, pp. 72961-72977.

3. Bjoern J., Juul Nitschke N., Zeeberg Iversen T., Schmidt H., Fode K., Svane I.M. Immunological correlates of treatment and response in stage IV malignant melanoma patients treated with Ipilimumab. Oncoimmunology, 2016, Vol. 5, no. 4, e1100788. doi:10.1080/2162402X.2015.1100788.

4. Buchbinder E., Hodi F.S. Cytotoxic T lymphocyte antigen-4 and immune checkpoint blockade. J. Clin. Invest., 2015, Vol. 125, pp. 3377-3383.

5. Chan D.V., Gibson H.M., Aufiero B.M., Wilson A.J., Hafner M.S., Mi Q.S., Wong H.K. Differential CTLA- 4 expression in human CD4 + versus CD8 + T cells is associated with increased NFAT1 and inhibition of CD4 + proliferation.Genes Immun., 2014, Vol. 15, no. 1, pp. 25-32.

6. Corse E., Allison J.P. Cutting edge: CTLA-4 on effector T cells inhibits in trans. J. Immunol., 2012, Vol. 189, pp. 1123-1127.

7. Das R., Verma R., Sznol M., Boddupalli C.S., Gettinger S.N., Kluger H., Callahan M., Wolchok J.D., Halaban R., Dhodapkar M.V., Dhodapkar K.M. Combination therapy with anti-CTLA4 and anti-PD1 leads to distinct immunologic changes in vivo. J. Immunol., 2015, Vol. 194, no. 3, pp. 950-959.

8. Fallarino F., Fields P.E., Gajewski T.F. B7-1 engagement of cytotoxic T lymphocyte antigen 4 inhibits T cell activation in the absence of CD28. J. Exp. Med., 1998, Vol. 188, no. 1, pp. 205-210.

9. Fife B.T., Guleria I., Gubbels Bupp M., Eagar T.N., Tang Q., Bour-Jordan H., Yagita H., Azuma M., Sayegh M.H., Bluestone J.A. Insulin-induced remission in new-onset NOD mice is maintained by the PD-1-PD-L1 pat hway.J. Exp. Med., 2006, Vol. 203, pp. 2737-2747.

10. Gibson H.M., Hedgcock C.J., Aufiero B.M., Wilson A.J., Hafner M.S., Tsokos G.C., Wong H.K. Induction of the CTLA-4 gene in human lymphocytes is dependent on NFAT binding the proximal promoter. J. Immunol., 2007, Vol. 179, no. 6, pp. 3831-3840.

11. Keir M.E., Butte M.J., Freeman G.J., Sharpe A.H. PD-1 and its ligands in tolerance and immunity. Annu. Rev. Immunol., 2008, Vol. 26, pp. 677-704.

12. Khattri R., Auger J.A., Griffin M.D., Sharpe A.H., Bluestone J.A. Lymphoproliferative disorder in CTLA- 4 knockout mice is characterized by CD28-regulated activation of Th2 responses. J. Immunol., 1999, Vol. 162, pp. 5784-5791.

13. Larkin J., Lao C.D., Urba W.J., McDermott D.F., Horak C., Jiang J., Wolchok J.D. Efficacy and safety of nivolumab in patients with BRAF V600Mutant and BRAF wild-type advanced melanomaa pooled analysis of 4 clinical trials. JAMA Oncol., 2015, Vol. 1, no. 4, pp. 433-440.

14. Larkin J., Chiarion-Sileni V., Gonzalez R., Grob J.J., Cowey C.L., Lao C.D., Schadendorf D., Dummer R., Smylie M., Rutkowski P., Ferrucci P.F., Hill A., Wagstaff J., Carlino M.S., Haanen J.B., Maio M., Marquez-Rodas I., McArthur G.A., Ascierto P.A., Long G.V., Callahan M.K., Postow M.A. Combined nivolumab and ipilimumab or monotherapy in untreated melanoma. N. Engl. J. Med., 2015, Vol. 373, no. 1, pp. 23-34.

15. Li X., Wang J., Yao Y., Yang L., Li Z., Yu C., Zhao P., Yu Y., Wang L. Comparative efficacy and safety of immune checkpoint inhibitor-related therapies for advanced melanoma: a Bayesian network analysis.Oncotarget, 2017, Vol. 8, no. 48, pp. 83637-83649.

16. Linsley P.S., Bradshaw J., Greene J., Peach R., Bennett K.L., Mittler R.S. Intracellular trafficking of CTLA-4 and focal localization towards sites of TCR engagement. Immunity, 1996, Vol. 4, no. 6, pp. 535-543.

17. Mahoney K.M., Freeman G.J., McDermott D.F. The next immune-checkpoint inhibitors: PD-1/PD-L1 blockade in melanoma. Clin. Ther., 2015, Vol. 37, pp. 764-782.

18. Niezgoda A., Niezgoda P., Czajkowski R. Novel approaches to treatment of advanced melanoma: a review on targeted therapy and immunotherapy.Biomed. Res. Int., 2015, Vol. 2015, 851387. doi:10.1155/2015/851387.

19. Okazaki T., Tanaka Y., Nishio R., Mitsuiye T., Mizoguchi A., Wang J., Ishida M., Hiai H., Matsumori A., Minato N., Honjo T. Autoantibodies against cardiac troponin I are responsible for dilated cardiomyopathy in PD-1-deficient mice. Nat. Med., 2003, Vol. 9, pp. 1477-1483.

20. Pentcheva-Hoang T., Chen L., Pardoll D.M., Allison J.P. Programmed death-1 concentration at the immunological synapse is determined by ligand affinity and availability. PNAS, 2007, Vol. 104, no. 45, pp. 17765- 17770.

21. Pianko M.J., Funt S.A. , Page D.B., Cattry D., Scott E.C., Ansel S.M.l, Borrello I.M., Gutierrez M., Lendvai N., Hassoun H., Landgren C.O., Lesokhin A.M. Efficacy and toxicity of therapy immediately after treatment with nivolumab in relapsed multiple myeloma. Leuk. Lymphoma, 2018, Vol. 59, no. 1, pp. 221-224.

22. Poh S.L., Linn Y.C. Immune checkpoint inhibitors enhance cytotoxicity of cytokine-induced killer cells against human myeloid leukaemic blasts. Cancer Immunol. Immunother., 2016, Vol. 65, no. 5, pp. 525-536.

23. Qureshi O.S., Zheng Y., Nakamura K., Attridge K., Manzotti C., Schmidt E.M., Baker J., Jeffery L.E., Kaur S., Briggs Z., Hou T.Z., Futter C.E., Anderson G., Walker L.S., Sansom D.M. Trans-endocytosis of CD80 and CD86: a molecular basis for the cell-extrinsic function of CTLA-4.Science, 2011, Vol. 332, no. 6029, pp. 600-603.

24. Riley J.L., June C.H. The CD28 family: a T-cell rheostat for therapeutic control of T-cell activation. Blood, 2005, Vol. 105, no. 1, pp. 13-21.

25. Salama A.D., Chitnis T., Imitola J., Ansari M. J., Akiba H., Tushima F., Azuma M., Yagita H., Sayegh M.H., Khoury S.J. Critical role of the programmed death-1 (PD-1) pathway in regulation of experimental autoimmune encephalomyelitis.J. Exp. Med., 2003, Vol. 198, pp. 71-78.

26. Stojanovic A., Fiegler N., Brunner-Weinzierl M., Cerwenka A. CTLA-4 is expressed by activated mouse NK cells and inhibits NK Cell IFN-γproduction in response to mature dendritic cells.J. Immunol., 2014, Vol. 192, no. 9, pp. 4184-4191.

27. Tivol E.A., Borriello F., Schweitzer A.N., Lynch W.P., Bluestone J.A., Sharpe A.H. Loss of CTLA-4 leads to massive lymphoproliferation and fatal multiorgan tissue destruction, revealing a critical negative regulatory role of CTLA-4. Immunity, 1995, Vol. 3, pp. 541-547.

28. Walker L.S.K., Sansom D.M. Confusing signals: Recent progress in CTLA-4 biology. Trends Immunol., 2015, Vol. 36, no. 2, pp. 63-70.

29. Walunas T.L., Lenschow D.J., Bakker C.Y., Linsley P.S., Freeman G.J., Green J.M., Thompson C.B., Bluestone J.A. CTLA-4 can function as a negative regulator of T cell activation.Immunity, 1994, Vol. 1, no. 5, pp. 405-413.

30. Wang C.J., Kenefeck R., Wardzinski L., Attridge K., Manzotti C., Schmidt E.M., Qureshi O.S., Sansom D.M., Walker L.S.K. Cutting edge: cell extrinsic immune regulation by CTLA-4 expressed on conventional T cells. J. Immunol., 2012, Vol. 189, pp. 1118-1120.

31. Weber J., Mandala M., del Vecchio M., Gogas H.J., Arance A.M., Cowey C.L., Dalle S., Schenker M., Chiarion-Sileni V., Marquez-Rodas I., Grob J.J., Butler M.O., Middleton M.R., Maio M., Atkinson V., Queirolo P., Gonzalez R., Kudchadkar R.R., Smylie M., Meyer N. Adjuvant nivolumab versus ipilimumab in resected stage III or IV melanoma. N. Engl. J. Med., 2017, Vol. 377, no. 19, pp. 1824-1835.

32. Wolchok J.D., Kluger H., Callahan M.K., Postow M.A., Rizvi N.A., Lesokhin A.M., Segal N.H., Ariyan C.E., Gordon R-A., Reed K., Burke M. M., Caldwell A., Kronenberg S.A., Agunwamba B.U., Zhang X., Lowy I., Inzunza H.D, Feely W., Horak C.E. Nivolumab plus ipilimumab in advanced melanoma. N. Engl. J. Med., 2013, Vol. 369, no. 2, pp. 122-133.