Нобелевская премия 2018: прорыв в медицинских технологиях
Два иммунолога из США и Японии независимо друг от друга нашли способ привлечь внимание иммунной системы к раковым клеткам, которые иногда остаются для неё невидимымы. Таким образом, по мнению Нобелевского комитета Эллисон и Хондзё обеспечили прорыв в онкологии и создали совершенно новый принцип лечения рака.
Благодаря открытию двух учёных врачи теперь могут стимулировать защитную функцию иммунной системы и направлять её против злокачественных клеток. Такая терапия называется методом ингибирования контрольных точек.
Иммунная система человека различает аутогенные клетки и чужеродные. Это позволяет ей эффективно бороться с бактериями, вирусами и другими патогенными микроорганизмами. Но многим опухолям удаётся обмануть иммунитет благодаря особым белкам на своей поверхности. Из-за этих белков Т-лимфоциты, отвечающие за распознавание чужеродных клеток, ошибочно воспринимают злокачественные клетки как здоровые и не борются с ними. Поэтому опухоли могут беспрепятственно расти и распространяться.
В 1990-е годы Джеймс Эллисон со своей командой из Калифорнийского университета в Беркли исследовал особый белок CTLA-4, типичный для Т-клеток. Оказалось, что эта молекула работает как контрольный пункт для иммунной системы и мешает ей атаковать здоровые клетки. Пока другие учёные пытались найти применение этому механизму в лечении аутоиммунных заболеваний, Эллисон предположил, что с помощью специальных антител можно заблокировать функцию CTLA-4 и тем самым включить иммунную реакцию организма, которая будет усиленно уничтожать раковые клетки.
В 1994 году Эллисон и его сотрудники начали испытывать различные препараты, которые нейтрализовали бы действие белка CTLA-4 на иммунитет. Эксперименты на мышах прошли успешно – антитела к CTLA-4 хорошо защищали животных от распространения опухолевых клеток. После этого Эллисон предложил использовать новый метод для лечения рака простаты, но его идея не вызвала резонанса, фармацевтическая промышленность не проявляла никакого интереса к новому подходу.
Учёные не сдавались и продолжали работать до тех пор, пока новый метод лечения не был успешно испытан в 2010 году в рамках клинического исследования с участием людей, больных меланомой. У некоторых пациентов рак полностью исчез.
Опубликованные результаты исследований, наконец, убедили скептиков и способствовали созданию активного ингредиента ипилимумаб, который был одобрен в США в марте 2011 года и в Европе 4 месяца спустя для лечения злокачественной меланомы. Препарат был протестирован также для терапии других раковых заболеваниях. Но меланома до сих пор остается единственным показанием.
Более успешной оказалась иммунотерапия, основанная на исследованиях второго лауреата Нобелевской премии. Тасуку Хондзё изначально не занимался поиском терапии рака. В начале 1990-х годов он работал в университете Киото над исследованием факторов, вызывающих запрограммированную гибель Т-клеток в вилочковой железе.
Независимо от американского коллеги японский иммунолог также разработал метод, основанный на ингибиторах контрольных точек и связанный с функцией уже другого белка, который Хондзё назвал PD-1. В ходе своих исследований учёный обнаружил, что этот белок содержит в себе информацию для Т-лимфоцитов, позволяющую предотвратить аутоиммунную реакцию. Позже Хондзё выявил ещё один белок – PDL-1. Взаимодействие последнего с PD-1 включало «тормоз» у иммунной системы. Раковые клетки использовали этот принцип для своей защиты. Они накапливают белок PDL-1 на своей поверхности, «скрываясь», таким образом, от Т-клеток.
Дальнейшие исследования доказали, что антитела к PD-1 и PDL-1 предотвращают подавление иммунитета и делают опухолевые клетки видимыми для Т-лимфоцитов.
В рамках экспериментов на животных Хондхё вскоре смог показать, что вещества, блокирующие PD-1, могут быть эффективны для лечения опухолей. В 2012 году было проведено клиническое исследование препарата на пациентах с различными видами рака. Результаты оказались многообещающими: у некоторых участников исчезли не только исходные опухоли, но и метастазы.
На данный момент известно несколько классов ингибиторов контрольных точек. Метод, основанный на функции белка PD-1, хотя и за счёт другого механизма, эффективен также, как и метод на основе белка CTLA-4.
Хотя новый метод терапии рака подходит не для каждого пациент, у тех людей, чей организм отвечает на метод ингибирования контрольных точек, есть хороший шанс на подавление опухолевого заболевания в долгосрочной перспективе.
Ниволумаб - первый препарат, блокирующий рецептор PD-1, был одобрен в США в 2014 году и в Европе в 2015 году. В отличие от ипилимумаба он показан не только для лечения меланомы, но и для терапии немелкоклеточной карциномы лёгкого, почечно-клеточной карциномы, лимфомы Ходжкина, плоскоклеточного рака головы и шеи и карциномы уротелия. В августе 2018 года было одобрено ещё одно активное вещество - пемолизумаб, блокирующее рецептор PD-1. Такие препараты, как авелумаб и атезолицумаб, разрешённые в 2017 году, являются первыми препаратами, блокирующими белок PDL-1. Вскоре ожидается введение дурвалумаба.
Из двух вышеописанных методов ингибирования контрольных точек второй вариант, когда используются антитела к белку PD-1, оказался более эффективным. Но по мнению Нобелевского комитета будущее за объединением этих двух методов.
Пару дней спустя также были объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии. Ими стали американка Фрэнсис Арнольд за исследование направленной эволюции ферментов, а также американский учёный Джордж Смит и английский исследователь Грегори Винтер за фаговый дисплей пептидов и антител соответственно. Результаты их исследований будут широко использоваться в фармацевтике и медицине, в том числе для лечения аутоиммунных заболеваний и метастатического рака.
Ранее премией за достижения в области физики были отмечены учёные, открывшие способ получения коротких лазерных импульсов высокой интенсивности. Новая технология сделала возможными, в частности, лазерные операции по коррекции зрения.