В последние годы генная инженерия и иммунотерапия стремительно меняют подходы к лечению онкологических заболеваний. Одной из самых перспективных технологий стали клетки с химерными антигенными рецепторами — CAR-клетки, способные распознавать и уничтожать опухоли. Традиционно для этого используют собственные (аутологичные) Т-клетки пациента (CAR-T), но их производство занимает много времени и денег, а качество исходных клеток часто низкое из-за изношенности иммунитета больных. Альтернативой стали аллогенные (донорские) NK-клетки — они не вызывают тяжелую реакцию «трансплантат против хозяина» (GVHD), и их можно подготовить заранее для многих пациентов. ​

Однако на пути к созданию универсальных CAR-NK-клеток есть трудности: иммунная система часто распознает и уничтожает донорские клетки как чужие. Недавняя работа коллектива исследователей во главе с Фуго Лю (Fuguo Liu) в Массачусетском институте технологий (Massachusetts Institute of Technology) и Гарвардской медицинской школе (Harvard Medical School) показала, как решить эту проблему с помощью тонких генетических манипуляций. ​

Суть технологии

Одной из ключевых причин отторжения донорских клеток является присутствие на их поверхности человеческих лейкоцитарных антигенов — HLA класса I (HLA-A, HLA-B, HLA-C). Обычно Т-клетки CD8+ распознают эти «чужие» HLA и уничтожают аллогенный трансплантат. Однако если полностью убрать молекулы HLA класса I, то собственные NK-клетки хозяина начинают атаковать чужеродные клетки — из-за исчезновения определяющих сигналов «свой–чужой».

Исследователи нашли элегантное решение

С помощью короткой РНК (shRNA) они подавили экспрессию только HLA-ABC, не затрагивая HLA-E — ингибиторную молекулу, защищающую клетки от атаки NK-клеток благодаря взаимодействию с рецептором NKG2A. В конструкцию также включили химерный антигенный рецептор (CAR), нацеленный на белок опухолей CD19. В некоторых вариантах клетки дополнительно экспрессировали PD-L1 — контрольную точку, которая подавляет активацию Т-клеток и снижает опасные воспалительные реакции. Все эти элементы размещаются в одном генетическом векторе, позволяя провести модификацию за один этап — проще и быстрее, чем предыдущие многошаговые технологии. ​

Результаты экспериментов

Мыши с «очеловеченной» иммунной системой получали смесь донорских CAR-NK-клеток и обычных иммунных клеток. CAR-NK-клетки с подавленным HLA-ABC, но сохраненным HLA-E и экспрессией PD-L1, сохранялись живыми в организме не менее трех недель, уничтожая почти все опухолевые клетки. ​Побочные эффекты, такие как синдром высвобождения цитокинов, практически отсутствовали — это главный риск классической CAR-T терапии. ​Клетки не вызывали отторжения ни со стороны Т-клеток (благодаря подавлению HLA-ABC и наличию PD-L1), ни со стороны NK-клеток (из-за сохранения HLA-E).

Молекулярные механизмы

Экспрессия PD-L1 подавляет активацию и пролиферацию Т-клеток хозяина — меньше опасных воспалительных реакций. ​Сохранение HLA-E позволяет избежать NK-клеточных атак за счет удержания сигнала «свой». ​Одноцепочечные варианты HLA-E (SCE) дополнительно усиливают защиту, позволяя добиться селективности подавления. ​Генетически модифицированные NK-клетки демонстрируют повышенную экспрессию генов цитотоксичности (GZMB, IFNG), обладают лучшей способностью уничтожать опухоль и меньше истощаются при долгой работе.

Возможные перспективы

• Создание банка универсальных CAR-NK-клеток для быстрой иммунотерапии любого пациента с подходящей опухолью.
• Использование похожих подходов для лечения аутоиммунных заболеваний — если модифицировать клетки так, чтобы они подавляли агрессию ошибочного иммунитета. ​
• Разработка новых комбинаций контрольных точек — PD-L1, HLA-E, CD47 — для повышения устойчивости клеток и их безопасности.

Новое исследование открывает дорогу к созданию «универсальных солдат» в борьбе с раком — CAR-NK-клеток, которые не отторгаются хозяином, эффективно уничтожают опухоли и минимизируют опасные осложнения.

Источник: Nature