последнее обновление сайта 01.03.2016



Механизмы противоопухолевого действия парамиксовирусов


В настоящее время известен целый ряд механизмов, посредством которых может реализоваться онколитическое действие парамиксовирусов и, в частности, вируса Сендай. Степень онколитического действия и выбор механизма могут зависеть от ряда факторов. Парамиксовирусы могут непосредственно убивать злокачественные клетки, размножаясь в них и вызывая образование клеточного синцития. Клетки, слившиеся в синцитий, более не могут делиться и обречены на коллективную синхронную гибель. Кроме того, парамиксовирусы вызывают опосредованное иммунной системой уничтожение злокачественных клеток, происходящее за счет сильной противоопухолевой активации натуральных киллеров, а также благодаря усилению противоопухолевой цитотоксической активности T-клеток, стимуляции антигенпредставляющих дендритных клеток и подавлению иммуносупрессорной активности T-клеток. Содержащаяся в капсидной оболочке парамиксовирусов нейраминидаза способна отщеплять сиаловые кислоты с поверхности злокачественных клеток, демаскируя присутствующие на клеточной мембране опухолевые антигены. При этом раковые клетки становятся более заметными для иммунной системы. Кроме того, вирусная нейраминидаза может обеспечивать большое специфическое сродство вируса к полимерам сиаловых кислот, представленным в избытке на мембранах раковых клеток. За счет этого увеличивается специфичность вируса в отношении клеток первичных опухолей и метастазов, но не нормальных клеток. Возможно, эти механизмы обуславливают противоопухолевую активность вируса Сендай, обнаруженную на животных и людях. Имеются объективные предпосылки к активной разработке противоопухолевых препаратов на основе парамиксовирусов и, в частности, на основе вируса Сендай.

Ниже приведео более подробное описание основных механизмов противоопухолевого действия парамиксовирусов.


Прямое уничтожение злокачественных клеток

Полимеры сиаловых кислот служат клеточными рецепторами для некоторых парамиксовирусов. Поскольку любой вирус связывается со своими рецепторами с высокой аффинностью, большое количество сиаловых кислот на поверхности опухолевых клеток способствует предпочтительной ассоциации вируса со злокачественной, а не с нормальной клеткой, что приводит к более высокой концентрации вирусов в опухолях и метастазах по сравнению с нормальными тканями.

Предпочтительная высокая аффинность парамиксовирусов в отношении злокачественных, а не нормальных клеток.

В настоящее время показано, что жизнеспособность клеток рака предстательной железы человека, PC3 и DU145, существенно подавляется УФ-инактивированным вирусом Сендай. Апоптоз клеток PC3 наблюдается через 24 ч после обработки вирусом Сендай, при этом отсутствует подавление роста нормального эпителия предстательной железы. Результаты этой работы, по мнению авторов, подтверждают, что чувствительность опухолевых клеток предстательной железы к вирусу Сендай в значительной степени обусловлена присутствием на поверхности этих клеток большого количества вирусных рецепторов, содержащих сиаловую кислоту и, следовательно, его большей аффинностью к этим клеткам.

Инфицирование клеток вирусом Сендай может происходить по альтернативному пути без участия сиаловой кислоты. Белок F в этом случае может прикрепляться к гепатоцитоспецифичному асиалогликопротеиновому рецептору (hepatocyte-specific asialoglycoprotein receptor, ASGR). Однако механизмы такого пути, а также их возможная взаимосвязь с онколитическим потенциалом вируса еще не изучены.

Повреждение интерфероновой и апоптозной систем клеток.

Хорошо известно, что в опухолевых клетках по мере прогрессии накапливаются мутации и другие генетические изменения, способствующие повреждению интерфероновой системы. Кроме того, процесс малигнизации приводит к разбалансировке клеточной системы, ответственной за апоптоз. В результате опухолевые клетки теряют способность индуцировать синтез интерферона, приобретать невосприимчивость к вирусной инфекции и реагировать на антипролиферативное действие интерферона. Они также теряют способность переходить к апоптозу, несмотря на получаемые сигналы. Эти нарушения ведут к прогрессии опухоли и ее росту.

Те же самые нарушения, которые способствуют росту опухоли, вирусы могут использовать для собственной репликации, что приводит к более масштабной гибели злокачественных клеток по сравнению с нормальными клетками. Сужествуют различия между злокачественными и нормальными клетками, приводящие к тому, что инфекция злокачественных клеток становится более вероятной и эффективной, способной приводить к иммуногенной смерти злокачественных клеток и дальнейшему распространению вируса внутри опухоли.

Образование синцития из злокачественных клеток.

Некоторые представители парамиксовирусов выработали механизм распространения инфекции, который включает слияние инфицированных и неинфицированных клеток. Такое слияние приводит к образованию синцития, представляющего собой крупную многоядерную структуру. Инфицированные клетки могут сливаться и образовывать синцитий с 50–100 соседними клетками. Инфицирование новых клеток-хозяев путем их слияния делает возможным распространение вирусной инфекции без высвобождения вируса из клеток. Следовательно, способность образовывать синцитий представляет собой одну из используемых вирусом стратегий ускользания от воздействия нейтрализующих антител хозяина, которые могли бы его инактивировать. В системе in vivo синцитий обычно существует не более 4–5 дней, после чего погибает.

Существует предположение, что способность некоторых вирусов индуцировать образование синцития и их онколитический потенциал взаимосвязаны. В поддержку этой гипотезы свидетельствует тот факт, что с помощью генной инженерии гены, которые кодируют белки слияния, необходимые для образования синцития, можно перенести из вируса одного типа в другой. Показано, что такой перенос придает онколитический потенциал вирусам, которые до этого им не обладали. Этот потенциал можно дополнительно повысить с помощью аминокислотных замен, приводящих к созданию белков с увеличенной способностью вызывать слияние клеток. Вызывать существенную регрессию опухолей способны даже плазмиды, кодирующие мембранные гликопротеины со сходной функцией.


Уничтожение злокачественных клеток
посредством специфического противоопухолевого иммунитета

Известно, что повышенный уровень сиалирования клеточных мембран связан с процессом малигнизации: с инвазивным и метастатическим потенциалом клеток. Установлено, что использование некоторых ингибиторов сиалирования позволяет снизить злокачественность раковых клеток.

Нейраминидаза (НА) парамиксовирусов удаляет сиаловые кислоты с поверхности злокачественных клеток.

Возможно, дополнительное сиалирование как механизм, способствующий избеганию злокачественными клетками иммунологического надзора организма хозяина, возникло путем модификации клеточной поверхности с образованием более толстой «оболочки», которая скрывает онкомаркеры. Десиалирование опухолевых клеток снижает их потенциал роста, делая их доступными для воздействия натуральных киллерных клеток (НК). Более того, обработанные сиалидазой опухолевые клетки лучше активируют секрецию интерферона-γ НК-клетками. Показано, что активность и цитотоксичность НК-клеток зависит от экспрессии сиаловых кислот, специфичных для поверхности опухолевых клеток.

Гемагглютинин-нейраминидаза (ГН) – это белок, способный вызывать гемагглютинацию и обладающий ферментативной активностью. Нейраминидаза (НА) – часть молекулы ГН – является ферментом (сиалидазой), который отщепляет сиаловые кислоты с поверхности клеток. НА кодируется и синтезируется некоторыми представителями онколитических парамиксовирусов: вирусом болезни Ньюкасла, вирусом Сендай и вирусом эпидемического паротита. НА распознает на поверхности клетки рецепторы – полимеры сиаловых кислот. НА также способствует слиянию клеток, что помогает образующимся вирионам распространяться внутри ткани, избегая взаимодействия с антителами хозяина.

Удаление сиаловых кислот может приводить к существенному изменению способности клеток B-лимфомы стимулировать цитолитические T-лимфоциты. В эксперименте с тремя различными типами сиалидаз, одна из которых НА вируса болезни Ньюкасла, установлено, что этот фермент может расщеплять 2,3-, 2,6- и 2,8-связи между остатками сиаловой кислоты. Показано также, что в системе in vitro отсутствуют существенные различия в специфичности по отношению к расщепляемому субстрату между вирусами болезни Ньюкасла, Сендай и эпидемического паротита. Данные наблюдения позволяют предположить, что злокачественные клетки становятся десиалированными после обработки опухоли вирусом, и этот процесс вносит вклад в усиление противоопухолевого иммунного надзора.

Существует возможность удаления остатков сиаловой кислоты с поверхности злокачественной клетки сиалидазой вируса Сендай, что приводит к выявлению раковых антигенов, которые становятся доступными для распознавания цитотоксическими лимфоцитами.

Стимуляция продукции интерферонов (ИФН) типа I и II.

В лейкоцитах периферической крови человека (ЛПКЧ) вирус Сендай действует как сильный стимулятор продукции интерферона α (ИФН-α). Вирус индуцирует секрецию по меньшей мере девяти различных видов ИФН-α: 1a, 2b, 4b, 7a, 8b, 10a, 14c, 17b и 21b. Основной среди них ИФН-α1a, который составляет примерно 30% суммарного лейкоцитарного ИФН-α [64]. Вирус Сендай также способен стимулировать в ЛПКЧ продукцию ИФН-γ [65], поэтому он был выбран среди множества других вирусов для получения ИФН из лейкоцитов человека в промышленном масштабе.

УФ-инактивированный вирус Сендай может индуцировать секрецию ИФН-α и ИФН-β в некоторых линиях опухолевых клеток [31]. Инактивированный вирус индуцирует секрецию ИФН типа I дендритными клетками мыши. Эта индукция не зависит от слияния клеток, однако, по-видимому, за этот эффект отвечает белок слияния F.

В настоящее время известно, что стимуляция синтеза интерферонов способствует онколитическому иммунному надзору несколькими способами. Интерфероны типа I и ИФН-γ существенно повышают уровень представленности антигенов, зависимых от главного комплекса гистосовместимости типа I (ГКГС I). ИФН-γ значительно активирует ГКГС II-зависимое представление антигенов. Оба эти процесса повышают представленность специфичных для опухоли антигенов злокачественными и специальными антигенпредставляющими клетками, что ведет к стимулированию пролиферации и активности противоопухолевых цитотоксических T-клеток. Интерфероны также способны подавлять ангиогенез, нивелируя ангиогенные стимулы, поступающие от опухолевых клеток, и подавляя размножение эндотелиальных клеток. Это подавление коррелирует с пониженной васкуляризацией опухоли и последующим замедлением ее роста.

Парамиксовирусы стимулируют продукцию других цитокинов.

Показано, что вирус Сендай способен стимулировать в ЛПКЧ продукцию интерлейкина-2, макрофагальных воспалительных белков-1α и -β, и многих других цитокинов. Введение вируса Сендай животным показало, что как живой, так и облученный УФ вирус стимулирует секрецию интерлейкина-6. Установлено, что за стимуляцию секреции интерлейкина-6 в дендритных клетках отвечает белок слияния (F) вируса Сендай. Введение УФ-инактивированного вируса Сендай в раковую опухоль почки вызывало экспрессию хемокина CXCL10 (также известного под названием белок 10, способный индуцироваться интерфероном γ).

Парамиксовирусы способны стимулировать натуральные киллеры (НК).

Активированные НК способны разрушать опухолевые клетки без предварительной стимуляции антигеном. Эти клетки являются частью важной ветви врожденной иммунной системы организма, действие которой запускается сразу после обнаружения патогена и не включает развития иммунологической памяти на антиген. За активацию НК отвечают несколько рецепторов, в том числе два белка, названных белками натуральных киллеров – 46 (NKp46) и 44 (NKp44). Получено экспериментальное свидетельство того, что НК активируются всего одним белком парамиксовирусов, а именно ГН. Предполагается, что активация НК УФ-инактивированным вирусом Сендай связана с взаимодействием белка ГН с рецепторами NKp46 и/или NKp44. Эффективное связывание белка ГН с рецепторами NKp46 и/или NKp44 приводит к лизису клетки, имеющей на своей поверхности белок ГН или его фрагменты.

Изучение УФ-инактивированного вируса Сендай показало, что НК играют важную роль в опосредованной вирусом регрессии роста опухоли. В мышиной модели рака почки противоопухолевое действие вируса снижалось при его совместной инъекции с антителом против ганглиозида GM1, которое снижает количество НК-клеток.

Индукция противоопухолевой цитотоксической активности T-лимфоцитов.

Показано, что вирус болезни Ньюкасла (ВБН) усиливает опухолеспецифический цитотоксический ответ CD8 T-клеток (ЦТЛ) и повышает активность T-хелперных клеток CD4 в отсутствие противовирусного ответа T-клеток. УФ-инактивированный вирус, который не способен реплицироваться, так же активно стимулирует противоопухолевый CTL-ответ, как и интактный, способный к репликации ВБН. По-видимому, влияние ВБН на ЦТЛ-ответ вызвано внедрением функциональных молекул вирусного белка ГН в мембраны опухолевых клеток, а также стимуляцией нейраминидазной активности. Так как белки ГН вирусов Сендай и ВБН обладают высокой степенью гомологии, эти данные позволяют предположить, что белок ГН, независимо от его происхождения (вирус Сендай, ВБН или другие родственные парамиксовирусы), активирует как НК, так и ответы, связанные с цитотоксическими лимфоцитами.

Стимуляция дендритных клеток.

Дендритные клетки (ДК) – специализированные антигенпредставляющие клетки, способные эффективно усиливать как врожденный, так и приобретенный иммунный ответ против различных патогенов и опухолей. После обнаружения вируса или иного патогена в ДК запускается специальная программа дифференцировки, в результате чего они становятся способными активировать наивные T-клетки.

Отметим, что даже УФ-инактивированный вирус Сендай вызывает интенсивную инфильтрацию опухоли дендритными клетками, при этом ex vivo инфекция ДК рекомбинантным вирусом Сендай индуцирует созревание и активацию ДК всего за 1 час. Введение активированных ДК, несущих различные варианты рекомбинантных вирусов Сендай, существенно повышает выживание животных, привитых клетками злокачественной меланомы, рака толстой кишки, плоскоклеточного рака, рака печени, нейробластомы и рака предстательной железы. Применение таких ДК перед подсадкой опухолевых клеток показало, что они способны эффективно предотвращать образование метастазов нейробластомы и аденокарциномы предстательной железы в легкие.

Многие процессы, которые приводят к активации противоопухолевого иммунитета вирусом Сендай, представлены на рисунке ниже.





Рейтинг@Mail.ru
© 2015 Бионож ООО