Микросателлитная нестабильность как универсальный онкомаркер эффективной иммунотерапии рака

Статья в формате PDF.

А.А. Ковалев

23 мая 2017 г. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA) приняло беспрецедентное решение, аналогов которому раньше не было: утверждено pan tumor показание для иммунотерапии пембролизумабом злокачественных опухолей, объединенных не анатомической локализацией, а общими молекулярными особенностями – нарушением системы репарации ДНК (dMMR) и связанной с ним микросателлитной нестабильностью (MSI).

Эффект иммунного ускользания

Современная стратегия терапии онкологических пациентов направлена на клеточное звено иммунитета – Т-лимфоцит, который после активации дендритными и антиген-презентирующими клетками должен уничтожить раковую клетку. Однако существует множество механизмов ускользания раковых клеток от их распознавания и элиминации иммунной системой.

Так, опухоль может формировать иммуносупрессивную среду вокруг своих клеток за счет цитокинов, хемокинов, метаболитов, иммунных регуляторных и ингибирующих В-клеток. Раковые клетки способны повышать вокруг себя уровни толерогенных ферментов (индоламина, аргиназы) и тем самым препятствовать распознаванию дендритной клеткой опухоль-ассоциированных антигенов. Дендритная клетка может не распознавать опухолевые антигены, производимые раковой клеткой, также из-за эпигенетического и посттранскрипционного молчания.

В целом злокачественные новообразования человека, включая гемобластозы, солидные опухоли у детей и большинство солидных опухолей у взрослых, обладают низкой иммуногенностью, и поэтому не распознаются Т-лимфоцитами. Однако существуют и иммуногенные солидные опухоли. К ним относятся новообразования с нарушенной системой репарации ДНК (dMMR – mismatch repair deficiency) и микросателлитной нестабильностью (MSI – microsatellite instability). Эти опухоли объединены в одну группу не по признаку анатомической локализации, а по общему признаку молекулярных характеристик, резко повышающих их мутагенность.

Мутагенные опухоли лучше реагируют на терапию ингибиторами иммунных контрольных точек.

Нарушение системы репарации ДНК и микросателлитная нестабильность как молекулярные признаки мутагенных (иммуногенных) опухолей

Ошибки, спонтанно возникающие во время репликации ДНК, обычно успешно устраняются системой MMR (mismatch repair). Образующийся комплекс с поврежденным участком ДНК заменяется правильной последовательностью нуклеотидов.

Клетки с аномально функционирующей системой dMMR (mismatch repair deficiency) не могут исправить репликационные повреждения и, следовательно, накапливают ошибки, что приводит к созданию новых микросателлитных фрагментов.

Микросателлитами называются повторяющиеся короткие последовательности фрагментов ДНК. У каждого человека длина микросателлитов индивидуальна (обычно 1-5 нуклеотидов). Наиболее распространенным микросателлитом является повтор нуклеотидов С и А. Эта последовательность встречается в геноме человека десятки тысяч раз.

Под MSI подразумевают потерю или появление короткой последовательности нуклеотидов в аллелях микросателлита. Наличие MSI говорит о том, что система белков dMMR неспособна устранять несоответствия и ошибки репликации ДНК, которые происходят в S-фазе клеточного цикла.

Феномен MSI является уникальным, поскольку ошибки репликации изменяются по длине, а не по последовательности нуклеотидов – чем больше длина MSI, тем больше скорость мутации.

Микросателлитная нестабильность была открыта в 1970 г. Bert Vogelstein при создании теории канцерогенеза колоректального рака. Впервые эта молекулярная аномалия была обнаружена у пациента с пигментной ксеродермой.

В целом наличие MSI в клетках опухоли является доказательством ее генетической гипермутативности.

Опухоли, ассоциированные с MSI

Подобная молекулярная аномалия характерна для пациентов с наследственным раком ободочной кишки (синдром Линча) и другими опухолями, ассоциированными с этим семейным синдромом (рак эндометрия, желудка, яичника, поджелудочной железы, мочеточника, почки, тонкой кишки, опухоли билиарного тракта, головного мозга, аденомы сальных желез, кератоакантомы). Именно у пациентов с этими злокачественными опухолями наиболее часто выявляется высокий MSI-фенотип раковых клеток.

Ранее для клинической диагностики наследственного рака (доказанный MSI-фенотип) использовали так называемые Амстердамские критерии II, сегодня для этих целей рекомендуются исправленные критерии Bethesda.

Согласно критериям Bethesda, обнаружение MSI в тканях опухоли следует проводить у молодых (<50 лет) пациентов с колоректальным раком и у больных любого возраста при наличии синхронного (метахронного) колоректального рака и ассоциированных с ним опухолей других перечисленных выше локализаций.

Колоректальный рак с MSI-фенотипом высокой степени диагностируется также у пациентов в возрасте до 60 лет, у больных при наличии родственников первой линии родства, страдающих синдромом Линча, или двух или более родственников первой или второй линии родства, страдающих синдромом Линча, независимо от возраста.

В целом при колоректальном раке и других опухолях, ассоциированных с синдромом Линча, MSI обнаруживается более чем в 90% случаев.

Методы обнаружения MSI в тканях опухоли

Заподозрить наличие MSI в тканях опухоли в ходе морфологического исследования можно при выявлении высокой Т-клеточной лимфоцитарной инфильтрации в межклеточных промежутках эпителиоцитов опухолевой ткани, при так называемой кроноподобной лимфоцитарной инфильтрации опухоли и окружающей ее ткани, при муцинозной и перстневидноклеточной дифференцировке опухолевых клеток, а также при медуллярной морфологии (низко-/недифференцированная карцинома с массивной лимфоцитарной инфильтрацией солидного или синцитиального строения и клетками с крупными пузырьковидными ядрами и выраженными ядрышками).

Для обнаружения микросателлитной нестабильности используют иммуногистохимический (ИГХ) анализ. При ИГХ-методе применяют антитела к четырем белкам MMR для выявления потери экспрессии этих белков – MLH1, MSH2, MSH6 и PMS2.

Первое многоцентровое клиническое исследование, изменившее стандарты терапии рака

Одобрение FDA пембролизумаба для взрослых и педиатрических пациентов с неоперабельными или метастатическими опухолями различных локализаций с наличием MSI или dMMR было основано на данных 149 пациентов – участников 5 клинических исследований KEYNOTE, опухоли которых прогрессировали после предшествующего лечения и у которых «отсутствовали дальнейшие удовлетворительные терапевтические альтернативы». У 90 пациентов был колоректальный рак (прогрессирование после FOLFOX или FOLFIRI), у 59 – один из 14 других типов рака с молекулярными аномалиями MSI-H или dMMR.

Определение MSI-H или dMMR-статуса опухоли в исследовании проводили проспективно. Для этого использовали полимеразную цепную реакцию или иммуногистохимический анализ.

Пациенты получали пембролизумаб в дозе либо 200 мг каждые 3 недели, либо 10 мг/кг каждые 2 недели. Лечение продолжалось до неприемлемой токсичности или до прогрессирования заболевания.

Объективная частота ответа по критериям RECIST 1.1 составила 39,6%. У 78% больных, которые ответили на пембролизумаб, ответы сохранялись 6 мес и более. Зарегистрировано 11 полных и 48 частичных ответов независимо от того, был ли это колоректальный рак, или опухоль другой локализации.

Полученных данных оказалось достаточно, чтобы FDA ускоренно расширило показания к применению пембролизумаба, распространив их на множество иммуногенных (мутагенных) солидных опухолей.

Перспективы терапии онкологических больных, основанные на биологии, а не на анатомической локализации опухоли

Достижения постгеномной эры, создание молекулярно-генетических классификаций рака, дополняющих клиническую классификацию TNM, идентификация мутаций-драйверов, определяющих общие механизмы прогрессирования опухоли для различных злокачественных образований, сделали возможным планирование терапевтических стратегий по совершенно новому принципу.

Иммунотерапия опухолей не по их принадлежности к анатомической локализации, а по признаку общих молекулярных событий (MSI) открывает новые возможности для современного персонифицированного лечения.

Список літератури знаходиться в редакції.

Підготував Олексій Терещенко