Журнал для юных умов
Меню сайта

Хорошие новости от иммунотерапии: Наша иммунная защита противостоит раку

Меня восхищают цитотоксические Т-клетки и то, как они способны убивать больные клетки, чтобы бороться с болезнями, такими как рак. В настоящее время я сосредоточил свое внимание на вакцине против вируса желтой лихорадки, поскольку она способна создавать очень мощные цитотоксические Т-клетки в нашем организме, и мы считаем, что это очень хорошая модель для иммунотерапии рака. Вне лаборатории я с удовольствием играю с моими малышами-близнецами и мужем, люблю путешествовать, навещать друзей и родных и разговаривать с людьми о том, как построить лучший мир. *[email protected]

Натали Дж. Нойберт

Как и Сильвия, я очень взволнована потенциалом цитотоксических Т-клеток убивать раковые клетки. Последние 5 лет я изучала, как клетки меланомы (меланома - это особый вид рака кожи) реагируют на атаку цитотоксических Т-клеток. Чтобы заниматься этим исследовательским проектом в лаборатории Даниэля, я переехала в Швейцарию. Швейцарские горы и озера очень красивы, поэтому в свободное время я люблю бегать, ходить в походы и проводить время на свежем воздухе.

Дэниел Э. Спейсер

Как ученый и врач, я уже много лет работаю с раковыми больными и их Т-клетками. Я не перестаю удивляться огромной силе иммунной системы. Вместе с нашей командой и внешними партнерами мы разрабатываем новые иммунотерапевтические препараты и неуклонно добиваемся прогресса. Параллельно мы изучаем клетки организма пациента, получая глубокие знания, которые помогают ответить, почему рак иногда растет очень агрессивно и почему иммунная система либо работает хорошо, либо не справляется. В свободное время я наслаждаюсь семьей и друзьями, люблю путешествовать, знакомиться с людьми и стараюсь внести свой вклад в формирование уважительного человеческого общества.

Молодые рецензенты

ITI Галилео Феррарис

Мы - второй класс средней школы в Неаполе, Италия. Наша школа глубоко ориентирована на технические и научные предметы, для которых английский язык, безусловно, играет ключевую роль.

Реферат

Иммунная система защищает нас и борется со многими микробами, такими как вирусы, вызывающие простуду, или бактерии, проникающие в раны. Наши защитные силы могут научиться защищать нас от более сложных ситуаций, и они могут сделать это с помощью уроков, полученных от вакцин. Например, вакцина против полиовируса учит иммунную систему распознавать и уничтожать полиовирус, если он когда-нибудь попадет в организм. В последние годы ученые обнаружили, что иммунную систему можно научить атаковать и другой тип заболевания - рак. Рак - это большая ошибка в нашем организме. Он возникает, когда клетки теряют контроль и начинают расти без ограничений. Хорошая новость заключается в том, что мы можем обучить иммунную систему больных раком - это называется иммунотерапией. В этой статье мы расскажем, как наши защитные силы могут научиться атаковать и уничтожать рак.

Рак: Когда организм теряет контроль

Рак - это серьезное заболевание, которое поражает многих людей. Мы можем знать окружающих нас людей, которые ведут долгую и трудную борьбу с раком и в конце концов умирают. Однако не все раковые заболевания одинаковы. Существует множество различных форм рака, и не все они обязательно приводят к смерти. Тяжесть заболевания во многом зависит от типа рака, применяемых методов лечения и, особенно, от того, насколько рано оно было обнаружено.

Что такое рак? Это слово происходит от греческого слова "karkinos", что означает "краб". Говорят, что в древности греческий врач Гиппократ впервые сравнил эту болезнь с крабом, увидев у своих пациентов твердые, как камень, больные участки тела, которые причиняли боль, как при ущемлении краба, и могли распространяться, захватывая другие участки тела. В биологии рак - это большая ошибка: клетки начинают бесконтрольно расти в организме. Начиная с момента зачатия ребенка, каждая часть тела растет и развивается под строгим контролем. Этот контроль формирует наши пальцы, кости, мозг, все наши органы. Фактически, тип рака, который развивается, зависит от типа клетки, которая совершает ошибку и теряет этот контроль. Например, у нас может быть рак мозга (нейробластома), рак костей (остеосаркома) или рак пигментных клеток кожи, называемых меланоцитами (меланома). Часто причина рака неизвестна или обусловлена множеством ошибок, которые накапливаются. Иногда мы знаем, почему возникает рак: есть определенные вещи, которые повреждают организм и нарушают механизмы контроля. Например, сигаретный дым может вызвать рак легких, а чрезмерное пребывание на солнце - рак кожи.

Иммунотерапия: Новый способ борьбы с раком

Существует множество вариантов лечения рака. К ним относятся операция, когда рак находится в таком месте, которое хирург может безопасно вырезать, лучевая терапия (радиотерапия) или химиотерапия (химиопрепараты). Какое лечение мы выберем для конкретного пациента? Выбор зависит от нескольких факторов, таких как тип рака и стадия заболевания (имеется в виду степень потери контроля и роста рака).

В последние годы ученые находят все больше и больше доказательств того, что рак может быть атакован нашей собственной защитной системой - иммунной. Терапия, основанная на иммунной системе, называется иммунотерапией. Иммунотерапия в основном опирается на очень специализированный тип белых кровяных клеток, называемых цитотоксическими Т-клетками, и то, как они работают, описано в следующих разделах.

Цитотоксические Т-клетки могут устранить рак и помочь пациентам

Т-клетки - это спецназ нашей иммунной системы: подобно полицейским, Т-клетки патрулируют организм в поисках опасных захватчиков (рис. 1А). Каждая Т-клетка оснащена специальным радаром, называемым Т-клеточным рецептором (TCR), который позволяет ей распознавать одного конкретного захватчика. TCR определяют, здоровы ли клетки организма, проверяя их идентичность (ID), которая задается молекулой, называемой основным комплексом гистосовместимости (MHC). Каждая клетка в организме записывает на свой MHC кусочки себя и таким образом представляет общую картину своего ID, когда взаимодействует с TCR. Эти кусочки клетки называются антигенами, поскольку они могут вызывать иммунный ответ (анти-, против и-ген, генерировать), когда Т-клетка реагирует на них. Помимо радара TCR, у Т-клеток есть оружие для уничтожения захватчиков: Т-клетки могут быть цитотоксичными ("цитос" по-гречески означает клетка), что означает, что они могут убивать клетки. Во время патрулирования Т-клетки проверяют, здоров ли организм, сверяясь с идентификаторами клеток тела (рис. 1А). Если клетка инфицирована и больна, на ее MHC появятся частички инфекционного микроба, и это изменит ее идентификатор, что заставит ее выглядеть странно. Когда Т-клетка обнаруживает такое изменение идентификатора, она активируется и убивает больную клетку организма, включая находящегося в ней инфекционного захватчика. Таким образом, предотвращается распространение захватчика по всему организму.

Рисунок 1 - Т-клетки могут обнаруживать и уничтожать раковые клетки, помогая пациентам дольше прожить.

Как Т-клетка убивает больную клетку? Представьте, что это похоже на пробивание дырки в водяном шарике (рис. 1В). Оружием Т-клетки являются вещества, называемые перфоринами, которые проделывают отверстия, и гранзимы, которые создают общее разрушение внутри атакуемой клетки.

Так Т-клетки распознают и уничтожают захватчиков. Но раковые клетки - это не микробы-захватчики: это больные клетки, которые развиваются из нормальных клеток организма из-за ошибок в их росте и развитии. Обычно наши Т-клетки не видят, что раковые клетки плохие, потому что раковые клетки не вторгаются в наш организм извне. К счастью, из этого правила захватчиков есть исключения: когда раковые клетки ведут себя очень подозрительно и демонстрируют необычный, больной идентификатор по сравнению со здоровыми клетками. Тогда Т-клетки также могут распознавать эти больные раковые клетки и убивать их.

Откуда мы знаем, что Т-клетки могут бороться с раком? Ученые заметили, что больные раком, у которых активированы Т-клетки, живут дольше. При сравнении опухолей многих раковых больных было обнаружено, что пациенты, в опухолях которых было много Т-клеток, выживали дольше, чем пациенты, в опухолях которых Т-клеток не было (рис. 1С) [1]. Таким образом, это большое преимущество для больных раком, когда патрулирующие Т-клетки видят раковые клетки и проникают внутрь опухоли, чтобы убить больные раковые клетки.

Иммунотерапия может научить Т-клетки распознавать рак, и Т-клетки запомнят это на долгие годы!

Почему у одних онкологических больных от природы есть хорошие патрулирующие Т-клетки, способные убивать больные раковые клетки, а у других - нет? Этот вопрос до сих пор активно исследуется. Хорошая новость заключается в том, что ученые нашли способ научить иммунную систему распознавать рак и научить Т-клетки уничтожать опухоли даже у тех пациентов, у которых изначально не было хороших Т-клеток. Такой вид лечения, основанный на обучении иммунной системы бороться с болезнью, называется иммунотерапией.

Большое преимущество иммунотерапии в том, что она не только учит иммунную систему бороться с раком, но и запоминает Т-клетки, причем на долгие годы! Обучение Т-клеток борьбе с раком похоже на использование вакцин для обучения Т-клеток борьбе с микробными инфекциями. Вакцины - это вещества, которые вызывают специфический иммунный ответ против определенного заболевания; обычно они состоят только из части микроба, вызывающего заболевание, или из модифицированной версии этого микроба. Например, вакцина против полиомиелита изготавливается путем приготовления инактивированной (убитой) формы самого полиовируса. Когда этот инактивированный полиовирус вводится в организм, он не может заразить нас, потому что он мертв, но иммунная система видит полиовирус и учится его распознавать. После вакцинации, если мы когда-нибудь заразимся полиовирусом, иммунная система вспомнит о нем и быстро отреагирует, уничтожив полиовирус до того, как он сможет размножиться внутри нас и вызвать болезнь. Эта способность иммунной системы узнавать и запоминать то, что должно быть уничтожено, называется иммунологической памятью.

Подобно тому, как вакцина может научить иммунную систему уничтожать вирус, мы можем использовать иммунотерапию, чтобы научить иммунную систему лучше бороться с раком. Пациентам можно вводить иммунотерапевтические препараты, которые научат специфические Т-клетки размножаться и атаковать раковую клетку (рис. 2А). Когда рак будет уничтожен, специфические Т-клетки успокоятся и останутся в организме пациента в виде Т-клеток памяти (рис. 2B). Эти Т-клетки памяти будут продолжать патрулировать организм. Если они снова встретят те же раковые клетки, даже в отдаленном или другом месте (так называемое метастазирование), Т-клетки памяти запомнят этот рак и быстро активизируются для новой атаки (рис. 2C).

Рисунок 2 - Наша иммунная система помнит!

Тот факт, что иммунная система помнит на протяжении многих лет, дает большое преимущество: эффект от иммунотерапии сохраняется в течение длительного времени. В отличие от других методов лечения, таких как радио- или химиотерапия, которые необходимо повторять, если рак возвращается. Фактически, иммунная система может сохранять иммунологическую память на протяжении всей жизни пациента.

Существуют различные виды иммунотерапии в зависимости от типа рака и пациента

Так что же такое иммунотерапия? Что на самом деле вводится пациенту?

Существует несколько возможных причин, по которым иммунная система не видит или не может уничтожить раковые клетки. Поэтому существует несколько возможных способов помочь иммунной системе распознать и атаковать раковые клетки. Помните, что раковые клетки могут сильно отличаться друг от друга, в зависимости от человека и типа рака. Общая цель иммунотерапии - научить иммунную систему атаковать рак. Это можно сделать с помощью различных видов инъекций. На самом деле существуют тысячи различных видов иммунотерапии, которые изучаются исследователями по всему миру для лечения различных видов рака.

В таблице 1 приведены четыре примера иммунотерапии и описано, как они работают. Последний пример был особенно успешен в последние годы, и о нем мы расскажем подробнее в следующем разделе (см. также рисунок 3).

Таблица 1 - Примеры иммунотерапии: что это такое и как они работают. Рисунок 3 - Иммунотерапия может пробудить Т-клетки для уничтожения опухолей.

Т-клетки могут истощаться в борьбе с раком, но иммунотерапия может пробудить цитотоксические Т-клетки, чтобы помочь вылечить пациентов

Если наша иммунная система способна уничтожить рак, то почему мы вообще заболеваем раком? Раковые опухоли очень сложны - они могут ускользать от иммунной системы, используя различные уловки. Как мы видели на рисунке 1, Т-клетки патрулируют организм, проверяя клетки на наличие здоровых или чужеродных идентификаторов. Один из способов для раковой клетки избежать атаки Т-клеток - просто спрятать свои больные участки.

Еще одна стратегия бегства, используемая раковыми клетками, заключается в том, что раковые клетки усыпляют Т-клетки. Этот трюк на самом деле украден у здоровых клеток организма. Обычно, когда организм борется с вторжением вируса простуды, Т-клетки активизируются и убивают все больные клетки, которые были захвачены вирусом. Когда все вирусы и больные клетки уничтожены, что-то должно подсказать Т-клеткам, что они выполнили свою работу и им пора отдыхать. Как у автомобилей есть тормоза, чтобы контролировать скорость, с которой мы едем, так и у Т-клеток есть специальные так называемые ингибирующие рецепторы, контролирующие их активность [ 3 ]. В отсутствие вирусов здоровые клетки организма замедляют активность активированных Т-клеток, посылая сигнал их тормозным рецепторам. Умные раковые клетки используют этот трюк и могут делать то же самое: они могут посылать сигналы на тормозные рецепторы Т-клеток. Фактически, Т-клетки могут проводить длительные периоды времени, пытаясь убить раковые клетки - раковые клетки тем временем посылают ингибирующие сигналы и усыпляют Т-клетки (рис. 3A).

Так, иногда у больного раком может быть много Т-клеток, способных распознавать раковые клетки, но затем раковые клетки прибегают к хитростям, чтобы спастись от атаки Т-клеток. Раковые клетки могут даже сбежать после иммунотерапии, которая активирует новые Т-клетки, усыпляя все (в том числе и новые) Т-клетки! Но другой тип иммунотерапии может остановить этот трюк! Сейчас существуют новые препараты, которые блокируют ингибирующие рецепторы на Т-клетках (рис. 3А). При такой блокаде раковые клетки больше не могут усыплять Т-клетки. Т-клетки остаются активированными и продолжают убивать раковые клетки. Эта новая блокадная иммунотерапия оказалась очень успешной - она действительно дает раковым больным шанс прожить дольше (рис. 3B) [2]. Блокадная иммунотерапия оказалась настолько важной, что в 2013 году один из ведущих научных журналов под названием "Science" назвал ее прорывом года.

Заключение

Иммунная система способна уничтожить рак. Методы лечения, которые активируют иммунную систему и учат ее распознавать раковые клетки, называются иммунотерапией. Большим преимуществом является то, что иммунная система способна запоминать. Научившись атаковать определенный тип рака, она может продолжать это делать в течение многих лет. В настоящее время существует несколько видов иммунотерапии, которые используются и разрабатываются для лечения раковых больных. Последние интересные методы иммунотерапии помогают блокировать подавляющие сигналы от раковых клеток, которые усыпляют Т-клетки. Эта иммунотерапия может быть использована для пробуждения Т-клеток и их повторной атаки на раковые клетки. У некоторых пациентов противораковый эффект иммунотерапии впечатляет, но у других пациентов мы до сих пор не знаем, как эффективно активировать иммунную систему против рака. Исследователи интенсивно изучают возможности дальнейшего совершенствования иммунотерапии, исходя из того, что иммунная система является очень перспективным инструментом для лечения раковых больных.

Это интересно: