Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021

Эта работа опубликована в номинации «Академия & бизнес» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.

---

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

---

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

---

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

---

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Как раковые клетки прячутся от иммунной системы

Генетическая нестабильность опухолевых клеток приводит к появлению на их поверхности фрагментов белков (неоантигенов), которые распознаются клетками иммунной системы. Однако вследствие той же самой генетической нестабильности опухолевые клетки непрерывно изменяются в направлении развития механизмов устойчивости к контролю со стороны иммунной системы [1]. Одним из таких механизмов является выделение подавляющих иммунный ответ (иммуносупрессорных) веществ-цитокинов, таких как трансформирующий ростовой фактор бета (TGF-β). Он заставляет иммунные Т-клетки синтезировать фактор транскрипции FOXP3, который, в свою очередь, наделяет эти клетки иммуносупрессорными свойствами, что самым неприятным образом ускоряет течение онкологических заболеваний [2], [3].

Преодолеть такое подавление функций иммунной системы опухолевыми клетками можно при помощи моноклональных антител к так называемым иммунным чекпоинтам — особым рецепторам на поверхности T-клеток [4–6]. Ингибирование этих рецепторов смещает равновесие между основными типами T-клеток в сторону проактивных субпопуляций, таких как Th1-клетки, цитотоксические CD8-положительные клетки и T-клетки памяти, одновременно снижая долю регуляторных Т-клеток [7]. Интересно, что за открытие этого феномена была присуждена Нобелевская премия — в 2018 году ее получили Джеймс Эллисон и Тасуку Хондзё [8]. На рынке существует целый ряд моноклональных антител, одобренных для лечения различных видов рака и связывающих различные чекпоинты: CTLA-4 (ипилимумаб), PD-1 (пембролизумаб и ниволумаб), PD-L1 (атезолизумаб, авелумаб, дурвалумаб) [9]. К сожалению, лишь небольшая доля опухолей отвечает на терапию моноклональными антителами к иммунным чекпоинтам [10].

Как биспецифические антитела помогают находить раковые клетки

Компания Insilico, в которой я работаю руководителем отдела биоинформатики, имеет давние и тесные связи с Университетом Джонса Хопкинса и более десяти совместных публикаций с разными коллективами из этого университета. Группа под руководством Атуля Беди, с которой мне довелось поработать, в течение продолжительного времени занимается созданием биспецифических конструктов на основе антител, преодолевающих иммунную устойчивость раковых клеток к терапии ингибиторами иммунных чекпоинтов [11]. Идея очень проста: вероятной причиной развития упомянутой устойчивости является уже знакомый нам TGF-β. Регуляторные Т-клетки сами же его экспрессируют, что приводит к новому витку продукции иммунных чекпоинтов, что, в свою очередь, ещё сильнее увеличивает долю регуляторных Т-клеток. Суммарно всё это ведет к снижению эффективности ингибиторов чекпоинтов: поскольку молекул чекпоинтов становится больше, то для достижения терапевтического эффекта молекул ингибитора требуется также пропорционально больше [12].

Чтобы разорвать этот порочный круг, группа Атуля предложила использовать биспецифические конструкты на основе антител, одновременно связывающие внеклеточный TGF-β и иммунный чекпоинт. Начиная с 2011 года, коллектив разработал целый набор таких «двуглавых» молекул. Роль Insilico и моей команды заключалась в том, чтобы на основе анализа генетических данных и данных генной экспрессии опухолей предсказать конкретные чекпоинты, ингибирование которых совместно со связыванием TGF-β может дать наиболее выраженный эффект. Другой задачей было обнаружение субпопуляции пациентов, для которых такой подход даст максимальный эффект. Экспрессия иммунного чекпоинта PD-L1 происходит как непосредственно в клетках опухоли, так и в Т-клетках внутри опухоли. Мы показали, что запуск дифференцировки Т-клеток в направлении иммуносупрессорного регуляторного фенотипа через иммунный чекпоинт PD-L1 и через продукцию TGF-β — это два независимых, хоть и связанных механизма (рис. 1). Таким образом, мы предположили, что совместное ингибирование PD-L1 и TGF-β может привести к взаимному усилению эффекта, что впоследствии и было подтверждено группой Атуля в экспериментах на иммунодефицитных мышах с трансплантатами нескольких видов опухолей человека [13].

Хорошая публикация — это ещё не всё!

Результаты описанной выше работы были получены в 2017 году и опубликованы в журнале Nature Communications [15]. Несмотря на то, что все ключевые авторы статьи указаны как сотрудники Университета Джонса Хопкинса, за несколько лет до публикации авторы организовали стартап под названием Y-trap при содействии бизнес-инкубатора университета. Такой подход имеет несколько плюсов как для группы учёных, так и для университета. Университет договаривается с основателями компании, на какую долю потенциальной прибыли в будущем он может претендовать, в том числе в случае интереса со стороны крупного бизнеса (фармкомпании) и последующей передачи прав на коммерциализацию разработки. Также учёные получают помощь с формальностями при регистрации компании, рекомендации по развитию бизнеса; часто им предоставляют помещение и — самое главное — в случае заключения каких-либо сделок с потенциальными партнёрами в будущем им не надо тратить время на длительные трёхсторонние переговоры с университетом, поскольку все договоренности с ним уже заключены в момент регистрации компании.

Даже более важным по сравнению с регистрацией компании аспектом является защита интеллектуальной собственности. Учёные из группы Атуля еще в 2011 году первыми подали заявку на патент о применении биспецифических антител для предотвращения иммунной устойчивости раковых клеток (в частности, конструкта против TGF-β/PD-L1). Патентная заявка была подана задолго до регистрации компании и даже до получения основной части результатов, которые впоследствии вошли в статьи и пакет документов о регистрации терапевтического подхода в регулирующих органах. Это очень важно, поскольку именно дата подачи патентной заявки определяет исход потенциального спора о приоритете на изобретение.

Такое внимание к формальностям сыграло нам на руку. Параллельно с командой Y-trap, немецкая компания Merck KGaA (не путать с Merck & Co, Inc — американской компанией) стала активно развивать аналогичный подход и даже намеревалась вступить в партнёрские отношения с GlaxoSmithKline из Великобритании. А в 2017 году — раньше, чем вышла статья команды Y-trap с моим участием, — коллектив из Merck опубликовал работу, в которой говорится об эффективности аналогичных биспецифических PD-L1/TGF-β антител для лечения немелкоклеточного рака легких [14]. Более того, у Merck даже имелся свой собственный патент на использование таких антител. Тем не менее, приоритет на изобретение оказался за Y-trap благодаря более ранней дате публикации патентной заявки.

Одна компания — хорошо, а две — лучше

В 2018 году коллеги из Y-trap связались с Merck и указали на свой приоритет на разработку. Поскольку патентная заявка Атуля и его группы была подана значительно раньше мерковской, в результате переговоров Merck решил выкупить у Y-trap права на её дальнейшую коммерциализацию. При этом более поздняя дата выхода научной публикации Y-trap по сравнению с публикацией Merck никакого значения не имела — всё решил патент. Безусловно, сотрудничество Y-trap и Merck KGaA выгодно обеим сторонам, потому что Merck при этом получил в качестве партнера очень сильную группу учёных из Университета Джонса Хопкинса с огромным опытом исследований, в том числе на моделях иммунодефицитных мышей с трансплантатами нескольких видов опухолей человека. Команда Y-trap же смогла заручиться поддержкой такого гиганта фарминдустрии, как Merck, с его базой для проведения клинических исследований, маркетинга и будущей дистрибуции разрабатываемых на основе биспецифических антител продуктов (рис. 2).

В 2020 году команда проекта в Merck инициировала вторую фазу клинических испытанийбиспецифических антител PD-L1/TGF-β (в виде монотерапии или комбинации с химиотерапевтическим агентом), которые продолжаются в момент написания этой статьи.

Тем не менее, можно только догадываться, насколько велик был бы соблазн Merck развивать собственную платформу, не оглядываясь на достижения команды Y-trap, если бы у последних не оказалось патента с приоритетной датой. Очень может быть, что в таком случае разработки Y-trap навсегда остались бы на полке, как это часто происходит с результатами работы многих научных коллективов. Наоборот, своевременно запатентованное изобретение, права собственности на которое заранее сознательно переданы отдельной небольшой компании при поддержке университета, позволило коллективу учёных найти партнера с большим опытом проведения клинических испытаний, маркетинга и дистрибуции лекарственных средств, который за короткое время смог запустить клинические исследования терапевтического подхода, разработанного учёными.

Литература

1. R. D. Schreiber, L. J. Old, M. J. Smyth. (2011). Cancer Immunoediting: Integrating Immunity's Roles in Cancer Suppression and Promotion. Science. 331, 1565-1570;
2. Jason D. Fontenot, Marc A. Gavin, Alexander Y. Rudensky. (2003). Foxp3 programs the development and function of CD4+CD25+ regulatory T cells. Nat Immunol. 4, 330-336;
3. Wolf Herman Fridman, Franck Pagès, Catherine Sautès-Fridman, Jérôme Galon. (2012). The immune contexture in human tumours: impact on clinical outcome. Nat Rev Cancer. 12, 298-306;
4. Моноклональные антитела;
5. Открытие моноклональных антител;
6. Хороший, плохой, злой, или Как разозлить лимфоциты и уничтожить опухоль;
7. Drew M. Pardoll. (2012). The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer. 12, 252-264;
8. Иммунитет без тормозов: Нобелевская премия за антитела против рака (2018);
9. Краткая история открытия и применения антител;
10. Michael A. Postow, Jason Chesney, Anna C. Pavlick, Caroline Robert, Kenneth Grossmann, et. al.. (2015). Nivolumab and Ipilimumab versus Ipilimumab in Untreated Melanoma. N Engl J Med. 372, 2006-2017;
11. Три поколения лекарств;
12. Liang Zhou, Mark M.W. Chong, Dan R. Littman. (2009). Plasticity of CD4+ T Cell Lineage Differentiation. Immunity. 30, 646-655;
13. Rajani Ravi, Kimberly A. Noonan, Vui Pham, Rishi Bedi, Alex Zhavoronkov, et. al.. (2018). Bifunctional immune checkpoint-targeted antibody-ligand traps that simultaneously disable TGFβ enhance the efficacy of cancer immunotherapy. Nat Commun. 9;
14. Justin M. David, Charli Dominguez, Kristen K. McCampbell, James L. Gulley, Jeffrey Schlom, Claudia Palena. (2017). A novel bifunctional anti-PD-L1/TGF-β Trap fusion protein (M7824) efficiently reverts mesenchymalization of human lung cancer cells. OncoImmunology. 6, e1349589.