6 марта 2018

Как генно-модифицированные лимфоциты могут помочь справиться с тяжелыми формами глиобластомы?

Идея создания химерных антигенных рецепторов CAR (сhimeric antigen receptor) принадлежит израильскому химику и иммунологу Зелигу Эшхару. В 1989 году в его лаборатории были получены первые трансгенные CAR-Т-лимфоциты. С тех пор технология CAR непрерывно совершенствуется и все больше внедряется в эксперименты по лечению онкологических заболеваний


Что же дает CAR Т-лимфоциту? Химерный рецептор позволяет иммунной клетке специфично распознавать опухолевые клетки, подлежащие уничтожению, не атакуя при этом здоровые ткани. Исходя из этого определения можно сказать, что рецептор на лимфоците должен выполнять две основные функции: распознавать заданный антиген и активировать лимфоцит для дальнейшего уничтожения клетки-мишени. Для этого CAR содержит несколько фрагментов, собранных в единую аминокислотную последовательность, кодируемую одним геном. В самом простом случае набор фрагментов, или модулей, из которых состоит CAR химерного Т-лимфоцита, таков: внеклеточный одноцепочечный антигенраспознающий домен, отвечающий за связывание со специфичным антигеном на поверхности клеток-мишеней; гибкая шарнирная область, необходимая для отклонения антигенраспознающего фрагмента в стороны и облегчения его связывания с антигеном (чаще всего используется шарнир иммуноглобулина G1); внутриклеточный сигнальный домен, состоящий из T-рецепторного комплекса и трансмембранного участка. Трансмембранный участок опосредует закрепление CAR на мембране лимфоцита, а также контакт внеклеточной и внутриклеточной частей рецептора. Т-рецепторный комплекс, в свою очередь, отвечает за активацию лимфоцита при связывании антигенраспознающего фрагмента с антигеном на поверхности искомой клетки.

Такая конструкция рецептора позволяет целенаправленно активировать цитотоксические лимфоциты при контакте с клетками-мишенями (например, опухолевыми), не зависит от МНС (major histocompatibility complex, главный комплекс гистосовместимости) и может распознавать антигены разного химического происхождения (не только пептидные).

Однако описанную структуру имеют так называемые CAR первого поколения. Современные CAR имеют в своем составе также дополнительные ко-стимулирующие факторы, связанные с внутриклеточным доменом. В качестве ко-стимулирующих факторов могут выступать рецепторы, индуцирующие выработку интерлейкинов, представители надсемейства рецепторов к фактору некроза опухоли, обеспечивающие пролиферацию и выживание T-лимфоцитов, а также продукцию ими цитокинов, и другие. Такие рецепторы обеспечивают более эффективную и стабильную активацию лимфоцитов, усиливают и пролонгируют их цитотоксическое действие, а, следовательно, производят более выраженный терапевтический эффект.

Исследователи из Неврологического института Милана и университета Северной Каролины в США использовали новый опухолевый маркер для CAR-T-терапии глиобластомы – самой агрессивной разновидности опухоли мозга. Хондроитин-сульфат протеогликан 4 (CSPG4) не специфичен именно для глиобластомы – этот маркер характерен для многих типов опухолей и необходим для их роста и метастазирования, однако в здоровых тканях он практически не экспрессируется. Ученые обнаружили, что CSPG4 экспрессируется глиобластомой у 67 процентов пациентов, причем характеризует наиболее тяжелые формы опухоли. Кроме того, в случае глиобластомы этот белок синтезируют практически все клетки опухоли. Это значительно повышает шанс уничтожить опухоль полностью, так как зачастую этого не удается сделать именно в силу гетерогенность опухоли (часть опухолевых клеток не несет на своей поверхности маркерный антиген, в результате чего после терапии эти выжившие клетки, избежавшие атаки лимфоцитами, дают начало вторичной опухоли, устойчивой к данному виду терапии).

Первую серию экспериментов ученые провели на нейросферах (трехмерных клеточных скоплениях – предшественниках опухоли), выращенных в чашке Петри из клеток первичных опухолей. Исследователи показали, что CSPG4 экспрессируется клетками нейросферы в меньших количествах по сравнению с клетками глиобластомы, однако экспрессию можно существенно повысить при помощи стимуляции TNF-α (фактором некроза опухоли альфа). По-видимому, активная экспрессия CSPG4 опухолевыми клетками является своеобразным защитным механизмом опухоли против TNF-α-индуцируемого апоптоза. По мнению авторов, этот механизм можно использовать для лечения глиобластомы у пациентов, так как предварительная обработка TNF-α позволит повысить чувствительность опухоли к терапии с помощью лимфоцитов с рецептором против CSPG4 (CSPG4.CAR-Ts). Что касается in vitro экспериментов на нейросферах, то их результаты продемонстрировали эффективное уничтожение опухолевых клеток под воздействием CSPG4.CAR-Ts.

На втором этапе эксперимента исследователи подсадили нейросферы в мозг мышам, а после развития опухоли в течение одной – двух недель ввели в нее модифицированные лимфоциты с рецептором против CSPG4. Мышам, составляющим контрольную группу, вводили обычные Т-лимфоциты. В первую очередь, ученые отметили хорошую переносимость животными трансплантированных клеток – ни у одной мыши не возникла реакция трансплантанта против хозяина. Также было показано, что CSPG4.CAR-T-лимфоциты сохранялись в опухоли и в ее непосредственном микроокружении в течение 9 – 10 дней после трансплантации, тогда как обычные Т-лимфоциты не удавалось детектировать уже через 2 – 3 дня. У шести мышей из десяти опухоль была полностью элиминирована, в то время как все мыши из контрольной группы через два месяца погибли. Более того, у выживших 60% животных не было обнаружено рецидива через полгода после проведенного лечения.

Оригинал статьи

Записаться на генетическую Школу