IDO

IDO.
IDO(индоламин 2,3-деоксигеназа) является ферментом, чтя биологическая роль заключается в контролировании воспаления и индукции периферической толерантности (Munn 1998). IDO выполняет свою функцию путем метаболизирования незаменимой аминокислоты триптофана до кинуренина. Семейство генов IDO включает в себя гены IDO1 и IDO2(Ball 2009). Устранение триптофана посредством IDO активирует киназу GCN2, которая реагирует на нехватку аминокислот(Munn 2005). Вдобавок, метаболит триптофана - кинуренин  может связывать и активировать AhR (арил гидрокарбонатный рецептор), которой способствует дифференцировке Treg и смещает дендритные клетки и макрофаги в сторону толерогенного фенотипа (Mezrich 2010). GCN2 также имеет прямой эффект на фенотип дендритных клеток и макрофагов(Liu 2013). Таким образом, в присутствии IDO  антигенпреставляющие клетки экспрессируют противовоспалительные цитокины IL-10 и ТФРб и имеют супрессорную функцию, что может сменить все локальное микроокружение с иммуногенного на толерогенное.
В большинстве злокачественных новообразований IDO активно экспрессируется, как собственно опухолевыми клетками, так опухоль-инфильтрирующими клетками, такими как дендритные клетки, макрофаги, эндотелиальные клетки и др. IDO является индуцируемым ферментом и его экспрессия не начнется пока воспаление, вызванное опухолью или любым другим агентом, не достигнет достаточного уровня(Spranger 2013). Так, промотр гена IDO1  у млекопитающих содержит сайты активирования интерфероном(GAS) и элементы интерферон-стимулированого ответа(ISREs), в результате чего интерфероны I(аб) и II(г) способны индуцировать экспрессию IDO. Другими агентами стимулирующими экспрессию IDO могут быть лиганды AhR и противовоспалительные цитокины IL-10 и ТФРб. Таким образом, IDO может экспрессироваться опухолевыми клетками на постоянной основе в результате накопленных мутаций и его экспрессия может быть индуцирована в опухоль-ассоциированных клетках(лимфоцитах, дендритных клетках, макрофагах, эндотелиальных клетках) в результате иммунного ответа против опухоли достаточной силы(Spranger 2013).
Treg являются одним из главных механизмов поддержания иммуносупресорного окружения опухоли(Tanaka 2017). IDO, в свою очередь, участвует в одном из путей активации Treg в опухолевом микроокружении. Для активации Treg требуется сигнал с TCR(Levine 2014), а также сигналинг локального микроокружения, который может значимо влиять на функциональные свойства активированных Treg(Chaudhry 2013). Свойства Treg активированных IDO-экспрессирующими антигенпредставляющими клетками существенно отличаются от свойств Treg, активированных in vitro с помощью анти-CD3(Sharma 2007). IDO стимуляция сейчас рассматривается как ключевой стимул при активации Treg(Liu 2015). Так, IDO снижает локальный уровень триптофана, что в свою очередь вызывает активацию стресс-киназы GCN2(Munn 2005). GCN2 снижает активность комплекса mTORC2, что предотвращает фосфорилирование протеинкиназы Akt(Sharma 2015). Ингибирование протеинкиназы Akt является важной контрольной точкой в процессе активации Treg в опухолевом микроокружении(Sharma 2015), т.к. активность Akt препятствует активированию Treg, и способствует образованию T-эффекторов(Crellin 2007). Вдобавок, Akt запускает инактивацию транскрипционных факторов FoxO1 и FoxO3, необходимых для супрессорной функции Treg(Kerdiles 2011). Таким образом, IDO, ингибируя протеинкиназу Akt, способствует активации путей приводящих к образованию Treg. FoxO3, в свою очередь, вызывает увеличение экспрессии PD-1. Связывание PD-1 со своими лигандами, через внутриклеточные посредники PTEN и PI3K, также приводит к блокированию фосфорилирования Akt, что окончательно устраняет активность Akt и стабилизирует супрессорный фенотип Treg(Munn 2016). Таким образом, активирование Treg в присутствии IDO приводит в формированию стойкого супрессорного фенотипа Treg, поддерживаемого как присутствием IDO, так и экспрессией PD-1.
Функция IDO связана с функцией иммунных чекпоинтов CTLA-4 и PD-1, однако еще не до конца ясно какими именно механизмами. Так, экспрессия CTLA-4 на Treg вызывает повышенную экспрессию IDO в дендритных клетках, в то время как экспрессия IDO  в дендритных клетках вызывает образование Treg(Fallarino 2003). Вдобавок, как было сказано выше, IDO вызывает увеличение экспрессии PD-1 на Treg. Считается, что действие IDO происходит раньше действия CTLA-4 и PD-1, т.к. IDO моделирует микроокружение антигенпредставляющих клеток, что приводит к формированию их толерогенного фенотипа, и способствует активации Treg, т.е. действие Treg происходит до и непосредственно во время презентации антигена.
В связи со столь выраженным супрессивным влиянием IDO на иммунный ответ против злокочественных новообразований был разработан ряд препаратов ингибирующих IDO. Ингибиторы IDO не способны самостоятельно воздействовать на опухолевые клетки, поэтому их роль сводится к поддержанию и усилению собственного иммунного ответа против опухоли. На данный момент доклинические и клинические испытания таких ингибиторов IDO как индиксимод(indoximod, 1-methyl-D-tryptophan) и эпакадостат (INCB024360) проводятся в комбинации с химиотерапией, лучевой терапией, и терапией ингибиторами иммунных чепоинтов CTLA-4 и PD-1(Spranger 2014, Spranger 2013, Wainwright 2014). Окончательных результатов по данным исследованиям еще не получено, однако предварительные результаты могут говорить о низкой токсичности ингибиторов IDO и относительно редкой встречаемости иммунно-опосредованных побочных явлений.
Другим современным направлением устранения супрессорного влияния IDO на противоопухолевый иммунный ответ является устранение клеток экспрессирующих IDO, т.е. собственно опухолевых клеток и инфильтрирующих опухоль дендритных клеток, макрофагов, клеток супрессоров миелоидного происхождения(MDSC), эндотелиальных и стромальных клеток, с помощью Т-эффекторов. Так, в недавних было показано наличие IDO-специфических CD8+(Sorensen 2011) и CD4+(Munir 2012) клеток в периферической крови как условно здоровых доноров и больных злокачественными новообразованиями. Такие клетки способны оказывать цитотоксический эффект на IDO-экспрессирующие клетки, в частности опухолевые клетки и дендритные клетки(Andersen 2015). По результатам описанных данных была проведена 1 фаза клинических испытаний вакцины на основе пептидов - эпитопов IDO, аффинных к HLA-A2 при немелкоклеточном раке легкого. Результаты исследования показали увеличение общей выживаемости более 2х лет и отсутствие неконтролируемых иммуно-опосредованных побочных эффектов(Andersen 2015, Iversen 2013). Однако, данный эффект наблюдался лишь у HLA-A2+ пациентов, медиана общей выживаемости которых составила 25,9 месяцев, в то время как у HLA-A2- пациентов 7,7 месяцев(Andersen 2015,