Начиная с 8 главы, в монографии представлена фундаментальная часть наших исследований, направленная на изучение роли стволовых клеток в иммунологии рака, молекулярно-биологических особенностей гемопоэтической стволовой (ГСК) клетки у различных онкологических пациентов и здоровых доноров. В этой главе обсуждается роль и значение ГСК и НСК в формировании первичного и вторичного иммунного ответа на опухолевые антигены на модели глиобластомы, механизмы формирования опухолевых СК (ОСК). В этом разделе книги анализируются также молекулярно-биологические характеристики ГСК у больных с различными онкологическими заболеваниями, а также обсуждаются установленные нами онкоспецифические особенности экспрессии маркеров мембранной поверхности ГСК человека в оценке толерантности иммунной системы к опухолевым антигенам и их возможную роль в ранней диагностике рака. В этой главе была впервые сформулирована гипотеза иммунной недостаточности организма у онкологического больного и вводятся новые понятия острой и хронической иммунной недостаточности, основанные на изменениях молекулярно-биологических характеристик мембранной поверхности ГСК.
В 9-ой главе монографии описаны основные фундаментальные молекулярно-биологические механизмы формирования онкокоспецифических особенностей клеточной поверхности ГСК у онкологических пациентов. Эта глава также основана на наших собственных экспериментальных и научно-теоретических исследованиях, которые ранее уже были представлены в различных рецензируемых отечественных и зарубежных научных журналах. Здесь же была предпринята попытка систематизировать и обобщить наши многочисленные данные в виде стройной системы авторского научного мировоззрения на эту проблему. Для сравнения с ГСК онкологических больных были представлены инновационные и ранее не опубликованные данные о молекулярно-биологических изменениях мембранного ландшафта ГСК у больных с боковым амиотрофическим склерозом и системной атрофией головного мозга и мозжечка.
В 10-ой главе книги мы публикуем свой авторский способ ранней диагностики рака у человека, основанный на многочисленных данных о профилировании экспрессии маркеров мембранной поверхности ГСК и ГПК у большой когорты (400 взрослых и детей) онкологических больных. Эту работу мы выполнили совместно с д. б. н. Л.Ю. Гривцовой. Выявление определенного, онкоспецифического профиля мембранных белковых маркеров ГСК и ГКП у человека, позволяет говорить о возможности ранней диагностики рака, а точнее ранней диагностике иммунной недостаточности, на фоне которой может развиться рак даже тогда, когда еще количество ОК не превышает допустимого количества (105ОК) и не сформировалась тканеспецифическая принадлежность трансформированных или неопластических клеток. Несомненно, это предположение требует детальной проверки и обсуждения, но сам научный факт существования онкоспецифического профиля нормализованной сигнальной интенсивности белков мембранной поверхности ГСК и ГКП у онкологических больных крайне интересен и важен для дальнейшего исследования.
В 11-ой главе представлены наши собственные данные по изучению роли ГСК в иммунном ответе на ОК. Это работа была выполнена нами совместно со Школой биомедицины Дальневосточного Федерального Университета (отв. исполнитель д. м. н. Брюховецкий И. С.). Нами были проанализированы результаты межклеточного in vitro взаимодействия между ГСК и ГПК и опухолевыми клетками рака легких, рака молочной железы и мультиформной глиобластомы. Были показаны фундаментальные механизмы горизонтального и вертикального переноса белковой информации между взаимодействующими клеточными системами ОК и ГСК.
В 12-й главе анализируется функциональный молекулярно-биологический потенциал ГСК и ГКП in vivo, то есть в условиях экспериментального применения суспензии клеточных систем ГСК и ГКП у экспериментальных животных с модельными опухолями глиобластомами. Это работа была выполнена по гранту Федеральной Целевой программы и очень хорошо проиллюстрирована данными экспериментальных исследований. Думаю, она будет очень интересна для большинства ученых и практических онкологов и нейроонкологов.
В 13-й главе представлен совместный труд с руководителем лаборатории онкопротеомики ФГБУ НМИЦО им Н.Н.Блохина профессором д. б. н. Шевченко Валерием Евгеньевичем и руководителем клеточной лаборатории Санкт-Петербургского института ядерной физики (Курчатовский центр) к.б. н. М.В. Филатовым, посвященный межклеточному информационному обмену экзосомами опухолевых клеток и иммунокомпетентных клеток крови как возможному способу формирования иммунотолерантности у онкологических больных. Мы изучили содержание белков в экзосомах ОК и экзосомах клеток крови здоровых пациентов и убедительно продемонстрировали, что межклеточный обмен экзосомами между ОК и здоровыми клетками является фундаментальной основой информационного переноса онкоспецифических белков в здоровые клетки иммунной системы, в том числе и ГСК.
В 12-й главе анализируется функциональный молекулярно-биологический потенциал ГСК и ГКП in vivo, то есть в условиях экспериментального применения суспензии клеточных систем ГСК и ГКП у экспериментальных животных с модельными опухолями глиобластомами. Это работа была выполнена по гранту Федеральной Целевой программы и очень хорошо проиллюстрирована данными экспериментальных исследований. Думаю, она будет очень интересна для большинства ученых и практических онкологов и нейроонкологов.
В 13-й главе представлен совместный труд с руководителем лаборатории онкопротеомики ФГБУ НМИЦО им Н.Н.Блохина профессором д. б. н. Шевченко Валерием Евгеньевичем и руководителем клеточной лаборатории Санкт-Петербургского института ядерной физики (Курчатовский центр) к.б. н. М.В. Филатовым, посвященный межклеточному информационному обмену экзосомами опухолевых клеток и иммунокомпетентных клеток крови как возможному способу формирования иммунотолерантности у онкологических больных. Мы изучили содержание белков в экзосомах ОК и экзосомах клеток крови здоровых пациентов и убедительно продемонстрировали, что межклеточный обмен экзосомами между ОК и здоровыми клетками является фундаментальной основой информационного переноса онкоспецифических белков в здоровые клетки иммунной системы, в том числе и ГСК.
В 14-й главе публикуется предложенная нами стратегия искусственного эмулирования (копирования, ремоделирования) противоопухолевой функции иммунной системы. Инновационная стратегия этой прецизионной иммунотерапии (прИТ) рака была реализована нами путем формирования у больного временного эквивалента искусственной противоопухолевой функции иммунитета (ИПОФИ). Термин «эмулирование» взят нами из вычислительной техники и означает копирование определенной функции с одной операционной системы и инсталляция её в другую (поврежденную) операционную систему. Нам представляется, что этот термин очень наглядно и по существу отражает суть предлагаемой биотехнологии прецизионной ИТ опухолей. То есть, наряду с существованием собственного иммунитета у больного создаются новые модули донорского здорового противоопухолевого иммунитета. Фундаментальной основой создания модулей ИПОФИ является временное искусственное формирование в пострадавших от опухоли органах и тканях больного клеточно-гуморальных «костно-мозговых иммуннокомпетентных кластеров» (КМИК), содержащих аллогенные NК-клетки, аллогенные Т-лимфоциты, аутологичные ЦТЛ, а также разработанный и запатентованный (Патент РФ 2535972 RU) аутологичный протеом-основанный персонифицированный молекулярнонацеленный (таргетный к пути интегринов и фокальной адгезии ОК и ОСК) клеточный препарат с транскриптом-модифицированными аутологичными гемопоэтическими стволовыми клетками (ГСК). Противоопухолевые КМИК из трансплантированных иммунокомпетентных клеточных систем и экзосом поддерживаются периодическими программными трансфузиями аллогенных и аутологичных клеточных препаратов, которые имеют разные сроки функционирования (от 60 до 120 дней), требуют программной замены и предназначены для элиминации ОК, путем иммунной реакции «трансплантат против опухоли» (РТПО) и профилактики рецидивов.
В 15-ой главе было решено остановиться на научно-практических аспектах реализации методологии клинического применения стратегии искусственного эмулирования противоопухолевой функции иммунной системы в прецизионной ИТ рака и других злокачественных опухолей. Эта глава раскрывает методологию расчета общего количества ОК и ОСК в организме пациента, используемую нами в клинике, расчет необходимого количества иммунокомпетентных клеток для прецизионной иммунотерапии (NK-клеток, Т-лимфоцитов, дендритных клеток (ДК) и цитотоксических лимфоцитов (ЦТЛ) и тканеспецифических (гемопоэтических, мезенхимальных, нейральных и др.) СК. Наши расчеты потребности иммунокомпетентных клеток для прецизионной ИТ не претендуют по точности на аксиому. Эти рекомендации по использованию иммунных клеток, были выработаны нами при применении этой стратегии в клинике. Более того, мы убедились в эффективности применения медикаментозного расширения при использовании биомедицинских клеточных препаратов и продуктов в ИТ опухолей и рекомендуем их к широкому применению в клинике для повышения клинического эффекта проводимой ИТ.
Глава 16-я монографии посвящена обсуждению используемых нами клеточных препаратов для реализации предложенной стратегии искусственного эмулирования противоопухолевой функции иммунной системы в лечении рака и других злокачественных опухолей. Все клеточные препараты готовились ex vivo, то есть биоматериал (периферическая кровь, лейкоконцентрат мобилизованных мононуклеаров костного мозга) изымался у донора или пациента и готовился в культуральных лабораториях GMP- уровня in vitro. Для эффективного цитолитического использования аллогенных NК- и NKT-клеток против ОК, был использован подбор гаплоидентичного биоматериала реципиента к близкородственному донору, основываясь на несовпадении его клеток крови по HLA 1-го типа к КИР-рецепторам НК клеток донора. Профилактика иммунных «реакций трансплантат против хозяина» (РТПХ), вследствие применения аллогенных лимфоцитов осуществлялась программным внутривенным введением иммунотолерантных доз аллогенных Т-лимфоцитов, а также применением биоматериала гаплоидентичных (близкородственных) доноров совместимых по HLA 2 типа. Применение индивидуальных противоопухолевых дендритных вакцин (ПОДВ) и цитотоксических лимфоцитов (ЦТЛ), изготовленных из собственных клеток пациента, препарата аллогенных аллореактивных NК-клеток, подобранного с учетом молекулярно-биологических характеристик крови донора и реципиента, а также персонифицированных противоопухолевых таргетных клеточных препаратов, существенно дополнило существующий арсенал клеточных продуктов, которые могут быть использованы для лечения пациентов, когда ресурсы хирургии, ХТ и ЛТ в лечении рака у конкретного больного были исчерпаны. Инструктивное действие аллогенных и модифицированных аутологичных иммунокомпетентных противоопухолевых клеточных систем на иммуннокомпетентые клетки самого пациента, в соответствии с законами системной биологии, способны мобилизовать собственные резервы иммунной системы больного и настраивает её на противодействие развитию рака.