Heat shock proteins on the surface of tumor cells as a target for anti-tumor therapy

Full Text

Сокращения: HSP – белок теплового шока; NK – натуральные киллеры; Treg – T-клетки-регуляторы; IL – интерлейкин; mAb – моноклональные антитела; CD – кластеры дифференцировки; CTLA – белок цитотоксичных Т-клеток 4; HER2 – рецептор эпидермального фактора роста; ФС – фосфатидилсерин; BCMA – фактор созревания В-клеток; NPs – наночастицы; AuNPs – наночастицы золота; ПМП – переменное магнитное поле; PPTT – плазмонная фототермическая терапия; AIF – флавопротеин, белок, активирующий апоптоз; ADD70 (150–228) – пептид AIF, распознающий HSP70; ADCC – антиген-зависимая цитотоксичность.

1. ВВЕДЕНИЕ

Таргетированная терапия рака на основе антител к маркерам, экспонированным преимущественно на мембране опухолевых клеток, имеет ряд преимуществ по сравнению с химиотерапией. Такие антитела могут оказывать прямое цитотоксическое действие, но наиболее перспективным является создание конъюгата или комплекса антитела с лекарственным средством. Структура антитела обеспечивает длительную циркуляцию такой пары в крови, доставляя цитотоксический препарат в опухоль. В настоящее время в США одобрено несколько таких конъюгатов. В частности, для терапии солидных опухолей таргетными молекулами являются рецептор эпидермального фактора роста HER2, рецептор трофобластов trop2, молекула адгезии nectin4 и др. [1]. Для терапии лимфом используют рецепторы, экспрессированные на лимфоидных и других гематологических клетках (CD19, CD22, CD33, CD30, BCMA, CD79b) [2].

Одним из таргетных маркеров солидных опухолей могут быть белки теплового шока (HSP), экспонированные на поверхности плазматической мембраны. Присутствие данных белков-маркеров на поверхности раковых клеток позволяет осуществлять доставку различных противоопухолевых препаратов. Адресная доставка противоопухолевых препаратов по данным мишеням универсальна для многих солидных опухолей, в том числе метастазирующих, и демонстрирует многообещающие результаты в комбинированной терапии.

Целью настоящей работы было обобщение данных по HSP как перспективной мишени для исследований и адресной доставки препаратов при противоопухолевой терапии.

2. ФУНКЦИИ БЕЛКОВ ТЕПЛОВОГО ШОКА

HSP осуществляют функцию молекулярных шаперонов, участвуя в конформационно правильном фолдинге синтезированных de novo белков, их транспортировке, а также в контроле за образованием белковых комплексов, что позволяет поддерживать клеточный протеостаз [3]. Воздействие различных стрессовых факторов (гипоксия, резкие температурные изменения, влияние активных форм кислорода и др.) приводит к денатурации части внутриклеточных белков и к образованию токсичных белковых агрегатов [3–5]. Этим процессам противодействует система внутриклеточных молекулярных шаперонов, состоящая в основном из HSP, которые вовлечены в рефолдинг денатурированных белков и в убиквитин-зависимую протеасомную деградацию поврежденных белков. Для нормальных клеток характерна внутриклеточная локализация HSP. В опухолевых клетках HSP могут транслоцироваться на клеточную поверхность, однако причины и механизмы этого явления пока недостаточно хорошо изучены. Необычная поверхностная локализация HSP обнаружена у целого ряда опухолевых клеток разных типов, что позволяет отнести мембраноассоциированные HSP к опухолеспецифичным маркерам [6]. Наряду с этим зарегистрирована и внеклеточная форма HSP. Эти белки и антитела к ним детектируются в сыворотке крови, моче и других жидкостях организма. Роль мембраноассоциированных и внеклеточных HSP, а также механизмы их транслокации на клеточную поверхность и секреции во внеклеточную среду пока недостаточно ясны, но опухолеспецифичность этого явления привлекает в последние годы внимание исследователей, связанное с возможностью использования HSP для таргетированной доставки химиотерапевтических препаратов к опухолевым клеткам и для противоопухолевой иммунотерапии [7, 8].

HSP принято классифицировать в соответствии с их молекулярной массой. В качестве основных групп выделяют HSP с массой 110, 100, 90, 70, 60, 40 кДа и малые HSP. Механизмы функционирования HSP исследуются давно, но многие аспекты этих процессов остаются не до конца изученными [9–12].

К группе малых молекул HSP относятся белки с массой 12–43 кДа, осуществляющие свои внутриклеточные функции независимо от АТФ. Для выполнения своей шаперонной функции белок образует мультимерные комплексы. Наряду с этим HSP27 вовлечен в организацию цитоскелета и в реализацию программы апоптоза клетки [12]. HSP40 – кошаперон, играющий важную роль в транспорте белков к HSP70 и в регуляции его АТФазной активности. HSP60 – консервативный белок, выполняющий функцию фолдинга белков и контроля транспорта белков в митохондриях. Присутствие HSP60 во внеклеточном пространстве может запускать аутоиммунные реакции и противоопухолевый адаптивный иммунный ответ [10]. HSP70 способствует синтезу и рефолдингу белков, сборке полипептидных цепей, препятствует агрегации белков, участвует в транспортировке и конечной деградации белков [13]. HSP70 связан с сигнальными путями митохондриального апоптоза и апоптоза по рецепторно-зависимому пути [14]. Подобно HSP27 и HSP70, семейство HSP90 ингибирует клеточный апоптоз и играет важную роль в сворачивании, стабилизации, активации и протеолитической деградации белков [9]. Как правило, HSP выполняют шаперонные функции совместно. В частности, функции HSP70 осуществляются при участии HSP40 и HSP10 (рис. 1) [15].

 

Рис. 1. Механизм рефолдинга белковых структур с помощью HSP70. HSP40 (DnaJ), содержащий J-домен, транспортирует неправильно свернутый белок (субстрат) к HSP70 (1); HSP40 запускает гидролиз АТР и конформационные изменения в структуре HSP70, стабилизируя связи между субстратом и HSP70 (2); фактор обмена нуклеотидов GrpE (HSP10) участвует в нуклеотидном обмене в молекуле HSP70 (3); высвободившийся субстрат либо приходит к своей нативной конформации (решенная конформация) (4), либо его структура оказывается неразрешенной (нерешенная), и, снова связываясь с HSP70, белок отправляется на рефолдинг [15].

 

HSP70 имеет в своем составе два функциональных домена: нуклеотид-связывающий домен (NBD) на N-концевом сегменте и субстрат-связывающий домен (SBD), располагающийся ближе к С-концу [16]. На С-концевом домене локализована последовательность TKDNNLLGRFELSG (TKD), включающая 450–461 а.о. [17]. Иммунизация мышей пептидом TKD индуцировала образование антител HSP70.1, способных связываться с HSP70 на мембране клеток благодаря достаточно открытому расположению С-конца шаперона на поверхности плазматической мембраны. Таким образом, мембрана опухолевых клеток, несущая HSP70, может служить структурой-мишенью для специфичных антител, способных точечно доставлять терапевтические препараты к раковым клеткам или стимулирующих противоопухолевую активность иммунной системы организма.

3. Белки теплового шока как маркеры опухолей

Уровень экспрессии белков теплового шока может отражать динамику развития опухолевого процесса и имеет характерные особенности для каждого конкретного типа рака (табл. 1). Была выявлена сверхэкспрессия белков семейства HSP40 при многочисленных типах рака человека, в том числе при колоректальном раке, раке желудка и легких [18]. Повышенная экспрессия HSP60 при различных видах рака способна как стимулировать развитие опухоли (рак яичников, глиобластома и др.), так и супрессировать ее (гепатоцеллюлярная карцинома), что говорит о возможности использования этого белка для онкодиагностики и онкотерапии [12]. Сверхэкспрессию HSP70 часто связывают с метастазированием и инвазивностью при плоскоклеточном раке головы и шеи, остром миелоидном лейкозе у детей, раке молочной железы и колоректальном раке. Значительный уровень экспрессии HSP70 может служить опухолеспецифичным маркером высокоагрессивной опухоли [9, 10, 12]. Повышенная экспрессия HSP90 может указывать на неблагоприятный прогноз при различных типах опухолевых заболеваний, например, при холангиокарциноме, глиобластоме, раке легких, желудка, молочной и предстательной желез [9].

 

Таблица 1. Функции различных классов белков теплового шока (HSP) и возможность их использования в качестве маркеров при некоторых онкологических заболеваниях

Молекулярная масса, кДа	Функции	Повышенная экспрессия при раке	Ссылки
10	Восстановление конформации белков до нативной структуры, контроль активности ферментов, участие в запуске ответа на повреждение	Маркер астроцитомы и рака легких, участвует в иммуномодуляции и прогрессировании опухоли	[10, 18]
27	Апоптоз, реорганизация клеточной структуры микрофиламентов	Острый миелоидный лейкоз у детей, плоскоклеточный рак головы и шеи, рак молочной железы и колоректальный рак	[10]
40	Связывание и транспорт белка, регуляция АТФазной активности HSP70	Колоректальный рак, рак желудка, рак легких	[9, 10, 12]
60	Фолдинг митохондриальных белков, участие в транспорте внутрь органеллы, в случае внеклеточной локализации HSP60 индуцирует врожденный и адаптивный противораковый иммунитет	Повышенная экспрессия данного белка в зависимости от типа заболевания может как стимулировать развитие опухоли (рак яичников, глиобластома и др.), так и супрессировать ее (гепатоцеллюлярная карцинома)	[9, 10, 12]
70	Фолдинг белков, поддержание протеостаза при повышенных температурах, поддержание в развернутой форме митохондриальных белков после трансляции	Первичные глиобластомы, плоскоклеточный рак головы и шеи, немелкоклеточный рак, дисплазия полости рта человека, плоскоклеточный рак колоректальный рак, рак желудка, рак поджелудочной железы, остеосаркома, острый миелогенный лейкоз. Сверхэкспрессируется в высокоагрессивных опухолевых клетках и, таким образом, может служить опухолеспецифичным маркером агрессивного течения заболевания и/или устойчивости к терапии	[9, 10, 12, 17, 19]
90	Поддержание структуры некоторых рецепторов и факторов транскрипции	Сверхэкспрессия ассоциируется с неблагоприятным прогнозом при множественных опухолях (холангиокарцинома, глиобластома, рак легких, желудка, молочной и предстательной желез и др.)	[9]
100	Дезагрегация белка (HSP110 высвобождает ADP из HSP70 после взаимодействия с белком), поддержание протеостаза при повышенных температурах	Может являться маркером рака легких и рака молочной железы	[20–22]

 

4. транслокация HSP70 на клеточную поверхность

Транслокация HSP на поверхность опухолевых клеток зарегистрирована при многих типах рака [19–22]. Транслокация HSP, в частности HSP70, на поверхность плазматической мембраны и секреция во внешнюю среду осуществляется за счет альтернативного везикулярного транспорта без участия комплекса Гольджи [23], т.к. добавление монензина или колхицина, ингибиторов общего секреторного пути, к клеткам, подвергшимся тепловому шоку, не ингибирует высвобождение шаперонов [22]. Классический путь секреции белков предполагает наличие определенного пептидного сигнала, однако он не обнаружен у большинства HSP. Ингибитор данного пути, брефелдин А, также не оказывает влияния на высвобождение HSP70 из клеток. По-видимому, кроме высвобождения HSP70 в составе везикул, возможны и другие пути нестандартной белковой секреции, например, с помощью ABC-транспортеров или опосредованно через поры [24]. Однако на высвобождение белка оказывает влияние метил-β-циклодекстрин – препарат, разрушающий липидные микродомены [25]. Глобоилтриаозилцерамид (Gb3), компонент обогащенных холестерином липидных рафтов, локализованных на плазматической мембране, редко встречается на нормальных клетках, однако часто присутствует на опухолевых. Значительно большее количество Gb3 на поверхностях HSP70-положительных раковых линий клеток по сравнению с HSP70-отрицательными отражает факт взаимодействия этого белка с Gb3 на поверхности мембраны [26]. Кроме этого, мембранная форма HSP70, связанная с фосфатидилсерином (ФС) [27], обнаружена на внешней стороне плазматической мембраны раковых клеток, подвергшихся гипоксии. В норме ФС располагается на внутренней стороне мембраны, что поддерживается группой ферментов, таких как АТФ-зависимые флиппазы [28], а также флопазы и кальций-зависимые скремблазы. Однако в условиях стресса ФС одновременно с HSP70 транслоцируется на наружную поверхность клетки [29]. Интересно, что кроме воздействия классических факторов стресса появлению эндогенного HSP70 на внешней плазматической мембране также способствовало введение экзогенного рекомбинантного HSP70 в среду [30]. Вероятно, мембранные HSP70 и введенные экзогенно способны связываться друг с другом за счет белок-белковых взаимодействий [31].

HSP70 способен активировать клетки врожденного и адаптивного иммунитета [6] как находясь во внеклеточном пространстве, так и будучи связанным с мембраной опухолевой клетки [32]. Показано, что HSP70 индуцирует созревание дендритных клеток, экспрессию этими клетками костимуляторных молекул CD40, CD86, CD80 и синтез провоспалительных цитокинов IL-6, TNF-α и IL-12p40, а также повышает способность к представлению антигена Т-клеткам в результате кросс-презентации [33]. Внеклеточный HSP70 значительно повышает уровень экспрессии провоспалительных цитокинов в клетках моноцитов и макрофагов через активацию сигнального пути Toll-подобных рецепторов 2 и 4, а также активирует нейтрофилы и способствует секреции ими активных форм кислорода [34]. Однако существенное число опубликованных работ свидетельствует о противоположном – противовоспалительном действии внеклеточного HSP70 на клетки иммунной системы. В частности, с использованием моноцитарной линии клеток и нейтрофилов человека было продемонстрировано снижение синтеза TNF-α и продукции активных форм кислорода при воздействии на эти клетки липополисахаридом [35, 36]. Таким образом, литературные данные свидетельствуют о возможности разнонаправленного действия внеклеточной формы HSP70 на клетки иммунной системы.

Рядом авторов установлено, что HSP70 вовлечен в процессы опухолеобразования. Было показано, в частности, что высвобождаемый опухолевыми клетками внеклеточный пул этого белка способен подавлять адаптивный иммунный ответ за счет супрессии макрофагального звена [37]. С другой стороны, в литературе есть сведения, показывающие подавление роста глиобластомы крыс при введении экзогенного рекомбинантного HSP70 [38]. Продемонстрировано также, что внеклеточный HSP70 и экспонированный на мембране клеток HSP70 стимулируют противоопухолевую активность NK-клеток, усиливая их миграцию, пролиферацию и цитолитическую активность [39]. Введение ex vivo HSP70 в комбинации с IL-2 приводило к выраженной активации NK-клеток [40]. CD4⁺- и CD8⁺-Т-клетки, в свою очередь, тоже способны формировать противоопухолевый ответ под действием HSP70. Введение в раковые клетки путем трансфекции гена, кодирующего HSP70, приводило к активации Т-клеточного иммунитета и подавлению роста опухоли [33]. С другой стороны, HSP70 способны индуцировать поляризацию ассоциированных с опухолью макрофагов с М2- на М1-тип, стимулируя противоопухолевый иммунитет [41]. Кроме того, экспонированный на мембране клеток HSP70 активирует формирование регуляторных Т-клеток (Treg), подавляющих развитие воспаления [42, 43].

5. Направленная доставка препаратов в опухолевые ткани с использованием антител к белкам теплового шока

К настоящему времени доказана высокая эффективность противоопухолевых терапевтических препаратов на основе моноклональных антител (mAb) к специфическим эпитопам, таким как ипилимумаб (mAb к CTLA-4), трастузумаб (mAb к HER2) и ритуксимаб (mAb к CD20). Есть несколько коммерчески доступных mAb к различным эпитопам HSP70, преимущественно к С-концевой части [44], которые можно использовать для направленной доставки лекарств к опухолевым клеткам, экспонирующих этот белок на своей поверхности, для диагностики и терапии опухолей.

В качестве носителя терапевтических препаратов широкое применение нашли наночастицы (NPs), в частности магнитные NPs на основе железа, никеля, кобальта и соответствующих им оксидов (магнетит Fe₃O₄, гематит a-Fe₂O₃ и маггемит g-Fe₂O₃ и B-Fe₂O₃), которые характеризуются высокой чувствительностью к внешнему магнитному полю. Наибольшей эффективностью обладают суперпарамагнитные NPs, в частности на основе оксида железа SPIONs. За счет своих характеристик они позволяют доставлять лекарства в опухолевые клетки, визуализировать опухоль и метастазы [45]. Покрытие данных частиц моноклональными антителами против HSP70 позволило усилить противоопухолевый эффект в модели глиомы крыс [46]. Содержание комплекса SPIONs–mHSP70.1 внутри опухолевых клеток глиомы С6 у крыс в 7 раз превышало накопление по сравнению со NPs без покрытия. Поглощение клетками NPs, связанных с антителами против HSP70, еще усилилось после воздействия однократного ионизирующего излучения [47].

Усилить противоопухолевый эффект магнитных NPs позволяет комбинированная терапия, использующая дополнительно переменное магнитное поле (ПМП). ПМП способствует нагреванию NPs за счет механизмов релаксации или процессов гистерезиса, что зависит от размера наноструктуры [48]. Данный вид терапии называется ПМП-опосредованная гипертермия; она позволяет с уменьшенными побочными эффектами уничтожать раковые клетки путем их нагрева. Комбинированное лечение с использованием магнитных NPs и последующим их нагреванием за счет ПМП в сочетании с лучевой терапией при лечении пациентов с глиобластомой и раком предстательной железы продемонстрировало перспективность дальнейшего развития данного подхода для борьбы с раком [49, 50].

NPs золота (AuNPs) характеризуются повышенной биосовместимостью и широко используются для доставки терапевтических препаратов в опухоль, диагностики, визуализации, а также фототермической и фотодинамической терапии [46, 51, 52]. Аналогично NPs на основе железа, покрытие золотых NPs антителами против HSP70 (HSP70.1) обеспечивало значительное повышение их поглощения раковыми клетками в сравнении с NPs с изотипическими антителами IgG1 или без покрытия, что было показано как in vitro, так и на модели глиомы крыс in vivo. Данные частицы через 24 ч локализовались в околоядерной области [53].

Если для магнитных NPs было обосновано применение ПМП, то введение AuNPs сочетается с использованием рентгеновского излучения или плазмонной фототермической терапии (PPTT). Показано, что действие рентгеновского излучения на опухолевые клетки с поглощенными AuNPs приводит к увеличению числа разрывов двухцепочечной ДНК за счет образования низкоэнергетических вторичных электронов и к окислительному стрессу [54, 55]. В случае РРТТ лазер с длиной волны, близкой к плазмонной, осуществляет нагрев AuNPs, что приводит к повреждению опухолевых клеток без вреда для окружающих здоровых тканей. Однако в экспериментах на трех линиях эпителиальных раковых клеток (полости рта, молочной железы и печени) было показано, что апоптозу в значительной мере подвержены только клетки со сниженным содержанием HSP70 [56]. При использовании ингибитора HSP70 апоптоз наблюдался во всех трех линиях клеток, что связано с подавлением протективного эффекта шаперона. Таким образом, была продемонстрирована перспективность использования сочетания нацеливания на поверхностные HSP70 опухолевых клеток с ингибированием в этих клетках шаперонной функции данного белка.

Кроме использования полноразмерных mAb к HSP70 широкое применение в области тераностики опухолей нашли молекулы меньшего размера, такие как миниантитела и пептиды, демонстрирующие более короткие периоды циркуляции в крови, быстрый клиренс в организме, благоприятное биораспределение и лучшую способность проникновения в раковые клетки по сравнению с антителами. Функционально обосновано использование синтезированного 14-мерного TKD-пептида, входящего в состав C-домена HSP70 и обеспечивающего эффективное связывание пептида с мембранной формой HSP70 [57]. Мембранный шаперон, в свою очередь, быстро метаболизируется в составе эндосомы, что позволяет TKD локализоваться внутри опухоли. TKD не вызывает иммунного ответа, поскольку является последовательностью эндогенного HSP70 и может безопасно вводиться многократно. Однако есть работы, показывающие, что иммунизация мышей TKD приводит к развитию антителозависимой клеточной цитотоксичности [17, 19].

Отдельные противоопухолевые вещества могут доставляться mAbs антителами не только в составе NPs, но и конъюгированные с лекарственным средством. Например, mAb мыши ML30 к HSP65, конъюгированные с сапорином-6 (белком, инактивирующим рибосомы), практически полностью ингибировали клеточную пролиферацию линий U937 и Daudi, экспрессирующих HSP65 на своей поверхности [58].

Системы направленной доставки препаратов приведены в табл. 2 [59–73]. Антителами можно декорировать липосомы, различные носители на основе биополимеров, NPs различного состава или использовать их в сочетании с химиопрепаратами.

 

Таблица 2. Системы доставки противоопухолевых препаратов

Системы доставки	Особенности	Примеры использования	Ссылки
mAb	Воздействуют на клетку, помимо антигенсвязывающего фрагмента имеют лекарственную, токсическую или радиокомпоненту	Многочисленные онкопрепараты, диагностика	[59]
Липосомы	Обладают высокой способностью проникать сквозь клеточные мембраны и доставлять препараты без потери фармакологических свойств	Свыше 20 препаратов применяется в клинической практике: доксорубицин Doxil/Caelyx для терапии метастатического рака молочной железы; липосомы с mAb к HER2	[60–62]
Нановезикулы и наночастицы	Возможность задавать необходимые физико-химические свойства, способные приводить к местному тканевому ацидозу, гипертермии и сдвигу окислительно-восстановительного потенциала	Протестированы препараты с азидотимидином на клетках рака молочной железы, используются технологии молекулярного импринтинга и нанесение магнитного нанослоя Fe3O4 для управления проникновением в опухолевые ткани	[63–65]
Наночастицы золота	Возможность регулировать форму, размер, электронные, оптические, физико-химические и плазмонные характеристики	Полиакриламидные гибридные наногели, содержащие наночастицы золота, модифицированные метотрексатом, используются в химиотерапии рака молочной железы	[66–68]
Полимеры	Обладают биологической и функциональной совместимостью и способностью к деградации. Комбинация препарата с полимерами значительно снижает токсическое воздействие на здоровые клетки, поскольку последним тяжелее захватить связанный полимером препарат	Связанный с альбумином паклитаксел (абраксан) был одобрен в США для лечения метастатического рака молочной железы и успешно зарекомендовал себя в клинической практике	[69]
Нанодендримеры	Полимеры с сильно разветвленной древообразной структурой, обладающие высокой упорядоченностью, поливалентностью, способностью к самосборке, химической стабильностью, низкой цитотоксичностью и растворимостью	Использование в качестве носителей лекарственных средств не привело к заметному прогрессу в клинике, несмотря на масштабное финансирование. Одно из главных ограничений – низкая разлагаемость в физиологической среде, что приводит к серьезным побочным эффектам, вызванным накоплением искусственных макромолекул внутри клеток и в тканях	[70–72]
Золотые наночастицы, декорированные mAb	Функционализация поверхности частиц биолигандами существенно повышает их таргетные свойства, снижая риск развития побочных эффектов, увеличивая терапевтическую активность	Активно исследуются и проходят клинические испытания, также могут использоваться в диагностике	[72, 73]

 

Появление HSP70 на мембране выявляется на клетках рака полости рта [74], толстой кишки [75] и ряде других. Нацеливание на мембраноассоциированные HSP70 может обеспечить новую стратегию в иммунотерапии рака. Известно, что количество мембранного HSP70 может составлять до 10% от внутриклеточного пула опухолевой клетки [40]. Появление HSP на мембране клеток означает повышение и внутриклеточного пула этих белков, что напрямую связано с эффективной работой шаперонов в клетках. Подавление шаперонной функции HSP способствует замедлению роста опухолевых клеток и, в ряде случаев, их гибели. В связи с этим одним из направлений противоопухолевой терапии является использование различных молекул, подавляющих протективную активность HSP. В частности, было показано, что нейтрализующий пептид ADD70, содержащий домен фактора, индуцирующего апоптоз и взаимодействующий с HSP70, повышает чувствительность клеток рака толстой кишки крысы и клеток меланомы мыши к апоптозу, индуцируемому цисплатином [76]. Пифитрин-μ блокирует ассоциацию HSP70 с кошапероном HSP40. Комбинированное лечение пифитрином-μ и оксалиплатином значительно усиливало цитотоксический эффект оксалиплатина против клеток толстой кишки и предстательной железы человека в культуре in vitro [77]. MAL3-101, аллостерический ингибитор HSP70, блокирующий АТФазную активность нуклеотид-связывающего домена, эффективно подавлял пролиферацию клеток рака молочной железы, множественной миеломы, карциномы Меркеля, рака толстой кишки и др. [78, 79]. Другие ингибиторы HSP70 (танеспимицин, MKT-077) также эффективно усиливают противоопухолевое действие химиопрепаратов [80–83].

Помимо адресной доставки NPs и различных терапевтических препаратов в опухолевые клетки еще одним преимуществом использования mAb против HSP70 является их способность активировать противоопухолевую клеточную цитотоксичность (ADCC).

6. Возможные механизмы собственной противоопухолевой активности антител к белкам теплового шока

Введение мышам с раком толстой кишки CT26 антител cmHSP70.1, специфичных к TKD, способствовало уничтожению раковых клеток, экспрессирующих HSP70 на мембране, и ингибированию роста опухоли за счет активации ADCC, сопровождающейся инфильтрацией гранулоцитов, NK-клеток и макрофагов и повышением их миграционной и цитолитической активности [17, 72]. По данным авторов другие антитела против HSP70, в частности SPA810, Ox7.11 или Fab-фрагмент HSP70.1, не демонстрировали аналогичного противоопухолевого эффекта. Использование комбинированного метода лечения, основанного, например, на применении радиохимиотерапии, увеличивающей поверхностную концентрацию HSP70 на раковых клетках, и иммунотерапии с применением mAb cmHSP70.1 представляется перспективной областью для дальнейших клинических исследований.

Однако ряд исследований mAb против HSP70 демонстрирует ингибирование ими NK-клеточной противоопухолевой активности при условии связывания данных антител с внеклеточной С-концевой областью шаперона, принципиальной для узнавания HSP70 NK-клетками [44, 73]. В таком случае имеет смысл иммунизация, например, пептидом TKD, который способен стимулировать пролиферативную и цитолитическую способность NK-клеток. Для изучения влияния предварительной активации клеток селезенки на уничтожение mHSP70-положительных опухолевых клеток карциномы мыши CT26 in vitro была введена комбинация TKD/IL-2, что привело к значительному увеличению количества CD49b⁺-NK-клеток и CD25⁺-клеток и способствовало лизису опухолевых клеток [72].

Исходя из данных по способности некоторых mAb против HSP70 активировать клеточную цитотоксичность, встает вопрос о возможности индуцирования ими системы комплемента для подавления опухолей. Известно, что внеклеточный HSP70, являясь сигналом стресса, может самостоятельно активировать систему комплемента [84]; то же самое относится и к аутоантителам против HSP при атеросклерозе [85]. Антитела BD091, узнающие С-концевой домен поверхностных HSP70, аналогично аутоантителам, образующимся при атеросклерозе, активировали систему комплемента и клеточную цитотоксичность под действием липопротеинов низкой плотности, что приводило к развитию аутоиммунного заболевания и лизису HSP70-положительных клеток крысы. В то же время mAbs SPA-810 к HSP70, узнающие другой эпитоп, не демонстрировали аналогичный эффект [85].

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Белки теплового шока, появляющиеся на поверхности опухолевых клеток при некоторых формах рака, могут являться мишенью для целевой доставки различных противоопухолевых препаратов. Антителами к мембраноассоциированным HSP декорируют различные носители (наночастицы, липосомы). Низкомолекулярные ингибиторы, подавляющие функциональную активность HSP, используются в комбинации с цитотоксическими препаратами, что усиливает действие терапевтических молекул за счет подавления шаперонной функции HSP в опухолевых клетках. Использование полноразмерных антител к HSP (в том числе к HSP70) и их фрагментов – перспективный подход к таргетированной доставке терапевтических препаратов к солидным опухолям.

В настоящий момент в клинике используется ограниченное количество маркеров опухолей различной локализации. Расширение спектра опухолевых маркеров и их сочетание может оказаться эффективным подходом к терапии рака.

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 23-15-00472).

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

Настоящий обзор не содержит описания исследований, выполненных кем-либо из авторов данной работы, с участием людей или использованием животных в качестве объектов.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

A. O. Makarova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS; Lomonosov Moscow State University

Email: amsap@mail.ru
Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya 16/10, Moscow, 117997; Leninskie Gory 1, Moscow, 119991

V. V. Kostenko

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS; Lomonosov Moscow State University

Email: amsap@mail.ru
Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya 16/10, Moscow, 117997; Leninskie Gory 1, Moscow, 119991

O. V. Ovsyanikova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS; Lomonosov Moscow State University

Email: amsap@mail.ru
Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya 16/10, Moscow, 117997; Leninskie Gory 1, Moscow, 119991

E. V. Svirshchevskaya

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS

Email: amsap@mail.ru
Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya 16/10, Moscow, 117997

G. V. Lutsenko

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS

Email: amsap@mail.ru
Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya 16/10, Moscow, 117997

A. M. Sapozhnikov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS

Author for correspondence.
Email: amsap@mail.ru
Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya 16/10, Moscow, 117997

References

Supplementary files