Разработка и пилотное исследование 3D-вакцин для онкотерапии

Цель исследования: разработка 3D-вакцин – гибридных конструкций, несущих здоровые или аутологичные мертвые опухолевые клетки на пористом внеклеточном матриксе из никелида титана (ПВМНТ).

Проведено экспериментальное исследование эффекта и пилотное изучение возможности клинического применения у 10 пациентов с солидными опухолями IV стадии различной локализации (поджелудочная железа, кишечник, легкие и бронхи, яичник, голова и шея) и 3 онкогематологических больных (лимфобластная лимфосаркома, хронический миелолейкоз (ХМЛ)).

В экспериментальной части исследования были использованы мыши-самцы линий CBA/CaLac и AKR/JY.

Пористые внеклеточные матриксы из никелида титана пропитывались суспензией с клетками костного мозга мышей СВА и культивировались в течение 8 нед в длительной культуре Dexter. Было показано, что в течение 1–6 нед in vitro инкубации клеток костного мозга на ПВМНТ доля миелокариоцитов, выделяющихся из пор матрикса в жидкую среду, варьировала в пределах 58–82%.

После имплантации ПВМНТ с клетками фетальной печени мышам AKR/JY со спонтанным лимфолейкозом гибридная конструкция успешно приживалась, спустя 30 дней выраженных изменений в лейкоцитарной формуле крови не наблюдалось. Через 3–4 нед после имплантации наблюдалось 3-кратное повышение уровня эритроцитов с фетальным гемоглобином, в норме не встречающихся у взрослых мышей AKR/JY. Также наблюдалось статистически значимое увеличение (на 274%, p < 0,05) числа ретикулоцитов крови и на 26% снижалась активность опухолевого процесса.

У онкологических больных с солидными опухолями уровень SH-групп эритроцитов крови возрастал в 1,5–2,3 раза через 2 мес после имплантации гибридных конструкций, несущих аутологичные мертвые опухолевые клетки, обработанные in vitro. Аутоонкотерапевтические имплантаты уже через 3–4 нед после подкожного введения онкологическим больным приводили к восстанавлению показателей системы крови. Наиболее активно (в 2–3 раза) повышались значения отдельных показателей клеточного иммунитета, в частности число NK-клеток, активных (CD25+) и апоптозных лимфоцитов (CD95+ маркер). С 3-го мес наблюдения повышался уровень гуморального иммунитета (иммуноглобулины, циркулирующие иммунные комплексы). Клинически активация иммунитета сопровождалась стабилизацией процесса либо уменьшением объема и фрагментацией первичных узлов солидных опухолей.

У онкогематологических больных наблюдалось повышение экспрессии СD95-маркера на лейкоцитах периферической крови. Так, у пациента с ХМЛ имплантация гибридной конструкции на фоне терапии малыми дозами цитостатиков (миелосан, гидроксимочевина) способствовала 6-месячной гематологической ремиссией при нормальных значениях общего количества лейкоцитов и лейкоцитарной формулы крови.

Показано, что здоровые клетки в ПВМНТ сохраняют жизнеспособность, и он позволяет им размножаться как в системе in vitro, так и в системе in vivo. Установлена возможность клинического использования ПВМНТ, несущего аутологичные мертвые опухолевые клетки, обработанные in vitro, с целью улучшения противоопухолевого иммунитета, ускорения восстановления показателей крови у онкологических больных и достижения частичной ремиссии.

1. Дедов И.И., Лисуков И.А., Лаптев Д.Н. Современные возможности применения стволовых клеток при сахарном диабете // Сахарный диабет. 2014. № 2. С. 20–28.

2. Готье С.В., Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А. и др. Коррекция хронической печеночной недостаточности при трансплантации клеток печени в виде суспензии и клеточно-инженерных конструкций (экспериментальное исследование) // Вестник РАМН. 2013. № 4. С. 44–51.

3. Мельникова Е.В., Меркулова О.В., Борисевич И.В., Меркулов В.А. От клеточных технологий к биомедицинским клеточным продуктам: опыт использования препаратов на основе жизнеспособных клеток человека в Российской Федерации // Цитология. 2018. Т. 60, № 4. С. 231–240.

4. Плеханов А.Н., Товаршинов А.И. Современные подходы к диагностике и лечению печеночной недостаточности (обзор литературы) // Acta Bimedica Scientifica. 2016. Т. 1, № 4 (110). С. 156–161.

5. Резник О.Н., Кузьмин Д.О., Скворцов А.Е., Резник А.О. Биобанки – неоценимый ресурс трансплантации. История, современное состояние, перспективы // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016. Т. 18, № 4. С. 123–132.

6. Шагидулин М.Ю. Разработка и экспериментальное исследование клеточно-инженерных конструкций печени для лечения печеночной недостаточности: дис. … д-ра мед. наук. М., 2015. 268 с.

7. Wang C.H. Current trends and recent advances in diagnosis, therapy, and prevention of hepatocellular carcinoma // Asian Pac. J. Cancer Prev. 2015. Vol. 16, № 9. P. 3595–3604.

8. Wang Y. Lineage restriction of human hepatic stem cells to mature fates is made efficient by tissue specific biomatrix scaffolds // Hepatology. 2011. Vol. 53, № 1. P. 293–305.

9. Лежнин Ю.Н., Христиченко А.Ю., Ратникова Н.М. и др. Клеточная иммунотерапия – современный подход к лечению онкологических заболеваний // Медицинская иммунология. 2018. Т. 20, № 3. С. 313–340.

10. Подольцева Э.И. Реакция «трансплантат против опухоли» – перспективный метод иммунотерапии злокачественных новообразований // Практическая онкология. 2003. № 3 (150). С. 175–182.

11. Gao Q., Zhu X., Lü Y. et al. Strategies to choose scaffold materials for tissue engineering // Chinese Journal of Biotechnology. 2016. Vol. 32, № 2. P. 172–184.

12. Агапова О.И. Биоинженерные конструкции на основе фиброина шелка и спидроина для регенеративной медицины и тканевой инженерии (обзор) // Современные технологии в медицине. 2017. Т. 9, № 2. С. 190–206.

13. Хенч Л., Джонс Д. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей. М.: Техносфера, 2007. 304 с.

14. Eltom A., Zhong G., Muhammad A. Scaffold Techniques and Designs in Tissue Engineering Functions and Purposes: A Review // Advances in Materials Science and Engineering. 2019; ArticleID 3429527. P. 1-13.

15. Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Чекалкин Т.Л. и др. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы. Томск: МИЦ, 2011. 534 с. (Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы / под ред. В.Э. Гюнтера: в 14 т.; т. 1).

16. Дамбаев Г.Ц., Гюнтер В.Э., Зиганьшин Р.В. и др. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы. Имплантаты с памятью формы в хирургии. Томск: МИЦ, 2012. 398 с. (Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы / под ред. В.Э. Гюнтера: в 14 т.; т. 11).

17. Антюфеева А.А., Лущик М.В. Создание экспериментальных моделей патологических состояний // Международный студенческий научный вестник. 2015. № 2. С. 110–111.

18. Дыгай А.М., Хлусов И.А., Аксиненко С.Г. и др. Адренергический контроль продукции гуморальных регуляторов гемопоэза при цитостатической миелодепрессии // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1995. № 2. С. 135–140.

19. Laurenti E., Göttgens B. From haematopoietic stem cells to complex differentiation landscapes // Nature. 2018. Vol. 553. P. 408–426.

20. Dzutsev A., Badger J., Perez-Chanona E. et al. Microbes and Cancer // Ann. Rev. Immunol. 2017. № 35. P. 199–228.

21. Taur Y., Pamer E. Microbiome mediation of infections in the cancer setting // Taur and Pamer Genome Medicine. 2016. Vol. 8, № 40. P. 1–7.

22. Karstena E., Herberta B. The emerging role of red blood cells in cytokine signalling and modulating immune cells // Blood Reviews. 2020. № 4. P. 1–11.

23. Ottaiano A., Cassata A., Capozzi M. Biotherapies in Solid Tumors: Are Negative Results Still of Low Priority for Publication? // Front. Oncol. 2018. № 8(62). P. 1–2.

24. Сепиашвили Р.И., Бережная Н.М. Система иммунитета как регулятор тканевого гомеостаза (регенерация, репарация, ремоделирование) // Аллергология и иммунология. 2015. Т. 16, № 1. С. 127–137.

25. Сепиашвили Р.И., Шубич М.Г., Колесникова Н.В. Апоптоз в иммунологических процессах // Аллергология и иммунология. 2015. Т. 16, № 1. С. 101–107.

26. Marengo B., Nitti M., Furfaro A. et al. Redox Homeostasis and Cellular Antioxidant Systems: Crucial Players in Cancer Growth and Therapy // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2016; Article ID 6235641. P. 1–16.

27. Anestakis D., Petanidis S., Kalyvas S. Mechanisms and Αpplications of Ιnterleukins in Cancer Immunotherapy // Int. J. Mol. Sci. 2015. № 16. P. 1691–1710.

28. Lippitz B., Harris R. Cytokine patterns in cancer patients: A review of the correlation between interleukin 6 and prognosis // Oncoimmunology. 2016. Vol. 5, № 5. P. e1093722. 1–12.

29. Pan R., Chung W., Chu M. Recent Development and Clinical Application of Cancer Vaccine: Targeting Neoantigens // Journal of Immunology Research. 2018. Article ID 4325874. P. 1–9.

30. Yang W., Zhu G., Wang S. et al. In Situ Dendritic Cell Vaccine for Effective Cancer Immunotherapy // ACSNano. 2019. Vol. 13, № 3. P. 3083–3094.