Химерні антигенні рецептори розширюють репертуар антигенних макромолекул для клітинного імунітету

Анотація:

За останнє десятиліття Т-клітинна терапія значно покращила лікування раку. Одна клітинна терапія з використанням Т-клітин передбачає використання химерного MHC-незалежного рецептора розпізнавання антигену, який зазвичай називають химерним рецептором антигену (CAR). Хоча молекули CAR здебільшого обмежені розпізнаванням антигенів на поверхні пухлинних клітин, вони також можуть бути використані для використання різноманітного репертуару макромолекул, на які націлені антитіла, які включені в конструкцію CAR. Спираючись на це розширення цільових макромолекул збільшить різноманітність антигенів, на які Т-клітини можуть націлюватися, і може покращити пухлинну специфічність терапії Т-клітинами CAR. У цьому огляді досліджуються типи макромолекул, на які Т-клітини націлюються через ендогенні та синтетичні антиген-специфічні рецептори.

Клітинна терапія КАРТ є методом лікування раку. Його принцип полягає у вилученні Т-клітин пацієнта, трансформації їх у клітини CAR-T після генетичної модифікації, а потім введення їх назад у тіло пацієнта для атаки на ракові клітини. Клітини CAR-T мають високу специфічність і сильну цитотоксичність і можуть розпізнавати та атакувати ракові клітини, але на їх терапевтичний ефект впливає імунітет.

У клітинній терапії CART Т-клітини - це клітини, які атакують ракові клітини, тому імунітет має важливий вплив на її терапевтичний ефект. Імунітет може впливати на здатність пацієнта синтезувати клітини CAR-T, час виживання клітин CAR-T і здатність атакувати цільові ракові клітини, таким чином безпосередньо впливаючи на ефективність клітинної терапії CART. Якщо імунітет пацієнта дуже низький, це може послабити дію клітин CAR-T і навіть спричинити втрату клітинами CAR-T своєї токсичності для ракових клітин.

Тому в процесі клітинної терапії CART необхідно звертати увагу на імунний статус пацієнтів і покращувати здатність до атаки та час виживання клітин CAR-T шляхом підвищення імунітету пацієнтів для покращення терапевтичного ефекту. У той же час необхідно також звертати увагу на можливі імунні реакції та побічні явища під час лікування та вчасно їх усунути, щоб забезпечити безпеку та ефективність лікування. Здається, що потрібно зосередитися на зміцненні імунітету. Цистанхе має значний вплив на підвищення імунітету, оскільки полісахариди в м'ясі можуть регулювати імунну відповідь імунної системи людини, покращувати здатність імунних клітин до стресу та посилювати ефект стерилізації імунних клітин.

Натисніть добавку Cistanche deserticola

Ключові слова:

Т-клітини CAR; імунітет; рак.

1. Введення

Т-лімфоцити (або Т-клітини) є основними ефекторами імунної системи людини, відповідальними за впливи, починаючи від ліцензування B-клітинами виробництва антитіл до прямої цитолітичної активності. Основна функція Т-клітин базується на взаємодії між Т-клітинним рецептором (TCR) і спорідненим пептидом у молекулі основного комплексу гістосумісності (MHC) на інфікованих/злоякісних клітинах або професійних антигенпрезентуючих клітинах [1].

Останнім часом Т-клітини були в авангарді нових методів лікування раку, особливо завдяки появі розроблених клітинних імунотерапій, включаючи Т-клітинну терапію рецептором химерного антигену (CAR) [2]. Однією з переваг Т-клітин CAR є здатність розпізнавати антигени, експресовані на поверхні клітини, без необхідності презентації антигену молекулами MHC, зменшуючи потребу враховувати обмеження гістосумісності та варіабельності презентації пептиду-MHC. Націлювання на основі CAR зазвичай здійснюється за допомогою антигенрозпізнаючих ознак одноланцюгового домену варіабельного фрагмента (scFv), представленого на поверхні Т-клітин CAR. Цей scFv дозволяє Т-клітинам CAR зв’язуватися з будь-якою макромолекулою клітинної поверхні, визначеною зв’язуванням антитіла, і націлюватися на неї.

Щоб завершити цей рецептор, scFv молекулярно зливається з трансмембранним доменом, який з’єднує позаклітинний домен, що розпізнає антиген, із внутрішньоклітинною передачею сигналів та активацією за допомогою домену активації CD3ζ, отриманого з комплексу TCR. Перше покоління Т-клітин CAR використовувало лише домен CD3ζ. Проте майбутні покоління Т-клітин CAR побудовані на основі міжклітинної сигналізації за допомогою костимулюючих доменів, таких як CD28 або 4-1BB, для посилення стимуляції Т-клітин CAR. Т-клітини CAR другого покоління включають один костимулюючий домен у молекулу CAR, тоді як Т-клітини CAR третього покоління використовують декілька костимулюючих доменів у тандемі [3]. Нещодавні досягнення в технології призвели до створення Т-клітин четвертого покоління CAR, які отримали назву TRUCK (Т-клітини, перенаправлені на необмежену цитокінами знищення антигеном) [4].

Т-клітини CAR четвертого покоління здатні конститутивно або індуковано виділяти прозапальні фактори, такі як цитокіни, які можуть сприяти персистенції або функції. Молекули CAR і додаткові ефекторні молекули традиційно вводяться в Т-клітини шляхом вірусної трансдукції з використанням лентивірусу або ретровірусу, транспозиції за допомогою транспозази Сплячої красуні або PiggyBac або тимчасової трансфекції через доставку мРНК. Однак нещодавні досягнення, що використовують спрямовану на гомологію рекомбінацію з CRISPR [5–7] та іншими інструментами редагування генів, дозволяють інтегрувати новий генетичний матеріал у певний сайт [8]. Цей прогрес зменшить мінливість від партії до партії виготовлених продуктів CAR T-клітин і може з’ясувати конкретні локуси або безпечні гавані для інтеграції, що покращує клінічну ефективність.

Т-клітини CAR розробляються для боротьби з багатьма формами раку, з найкращими клінічними результатами, продемонстрованими на даний момент, проти гематологічних розладів, таких як В-клітинна лейкемія та лімфома, шляхом націлювання на молекулу В-клітин CD19 із обмеженим походженням і множинну мієлому шляхом націлювання на антиген дозрівання B-клітин (BCMA). На малюнку 1 показано три клінічні стадії лікування Т-клітинами CAR та їх антигени-мішені.

Цей огляд зосереджений на типах макромолекул, на які націлені ендогенні Т-клітини, і на тому, як Т-клітини CAR розширюють цей репертуар антигенів клітинного імунітету.

2. Пептиди

Т-клітини розпізнають короткі ланцюжки амінокислот, які називаються пептидами, через взаємодію TCR із спорідненими комплексами пептид-MHC. TCR частково складається з гетеродимера змінних - і -ланцюгів і може зв'язувати залишки, що містяться в молекулах MHC, а також у пептиді. Ця взаємодія обмежує антигенне розпізнавання Т-клітинами майже виключно амінокислотами, які містяться в комплексі MHC [9]. Існує два типи MHC: клас I і клас II. TCR-розпізнавання пептидів, які містяться в молекулах MHC класу I, потребує корецептора CD8 і індукує активацію CD8 плюс Т-клітин, впливаючи на цитотоксичну відповідь Т-клітин. Молекули MHC класу II експресуються антигенпрезентуючими клітинами (APC) і потребують корецептора CD4 для залучення TCR, і ці взаємодії зазвичай призводять до активації відповідей хелперних Т-клітин.

Окрім гетеродимерів TCR, комплекс TCR також включає субодиниці , δ, ε та ζ CD3, які індукують трансдукцію сигналу після залучення TCR та спорідненого пептиду-MHC [10]. TCR збирається через великий набір генних сегментів у процесі, відомому як V (змінна) D (різноманітність) J (з’єднання) рекомбінація [11]. Процес рекомбінації включає розрив дволанцюгової ДНК, вирізання генного сегмента та лігування решти генних сегментів у кодуючі послідовності функціонуючих TCR. Цей процес може виробляти більше 1015 можливих TCR з високоваріабельним розпізнаванням антигену [12], що дозволяє Т-клітинам розпізнавати надзвичайно широкий і різноманітний репертуар пептиду-MHC.

Молекули MHC класу I складаються з важкого ланцюга, а також 2-мікроглобуліну. Три поліморфні гени в людини кодують важкі ланцюги MHC класу I HLA-A, HLA-B і HLA-C, що призводить до понад 200 варіантів HLA-A, понад 500 варіантів HLA-B і понад 100 варіантів HLA-B. гени HLA-C [13]. Ці поліморфізми важких ланцюгів MHC відповідають за генерацію розбіжних канавок, що зв’язуються з пептидами, і унікальних колекцій MHC-презентованих пептидів, що ускладнює адоптивну передачу Т-клітин або специфічних генів TCR від індивідуума до індивідуума (як універсальне лікування раку, наприклад ) через неповну гістосумісність [14]. Іншими факторами, пов’язаними з MHC, які можуть обмежувати розпізнавання антигенних пептидів Т-клітинами, є зниження регуляції MHC класу I, порушення механізму презентації антигену та рідкісна або відсутня презентація мутованих пептидів MHC класу I. Було показано, що при папілярному раку щитовидної залози, наприклад, зниження регуляції MHC класу I впливає на зменшення кількості лімфоцитів, що інфільтрують пухлину (TIL), виявлених у пухлині, і пов’язане з гіршими клінічними результатами [15].

Основним обмеженням антигенного розпізнавання молекулами CAR є вимога до клітинної поверхні або позаклітинної презентації. Таким чином, кількість антигенів, на які можуть націлюватися CAR, зменшується на багато порядків у порівнянні з кількістю антигенів, які Т-клітини можуть розпізнати через взаємодію TCR з молекулами пептиду-MHC. Однак генерація «TCR-подібних антитіл», класу антитіл, здатних розпізнавати мінорні антигени гістосумісності (mHAgs) із спорідненістю, що в 103–105 разів перевищує природне зв’язування TCR [16], може наділити Т-клітини CAR здатністю розпізнавати специфічні МНС-зв'язані антигени, включаючи внутрішньоклітинні мішені. Дослідження Walseng et al. розробили «TCR-CAR» проти пептидних фрагментів MART-1 (DMF5 scFv) і TGF R2 (Radium-1) [17]. Ці молекули TCR-CAR перенаправляли Т-клітини та природні клітини-кілери, представлені лінією клітин NK-92, до цільового епітопу двох генів. Т-клітини CAR і NK-клітини змогли очистити клітини, що представляють пептиди MART-1 або TGFbR2 у своїх комплексах MHC. TCR-CAR також були створені для вибіркового націлювання на пептид, що складається з амінокислот 235–243 пухлини Вільма -1 (WT1), антигену, який виявлено в гіперекспресії при лейкемії, лімфомі, а також солідних пухлинах, коли представлено MHC розщеплення HLA-A*2402 [18].

Можливо, найуспішнішою молекулою CAR є анти-CD19 CAR, особливо в контексті розроблених CAR Т-клітин (CART19). CD19 — це молекула В-клітин з обмеженим походженням, яка експресується як на здорових, так і на злоякісних В-клітинах. Ще в 2011 році дослідження показали успіх CART19 у пацієнтів з В-клітинним раком. У пілотному клінічному дослідженні три пацієнти з хронічним лімфолейкозом, стійким до хіміотерапії, отримували лікування клітинами CART19; двоє пацієнтів досягли повної ремісії, а третій пацієнт досяг часткової ремісії [19]. На відміну від розпізнавання пептиду-MHC, клітини CART19 зв’язуються з CD19, що експресується на поверхні B-клітин, і активуються ним, незалежно від розпізнавання MHC, залучення корецепторів і механізму презентації антигену. CART19 продемонстрував надзвичайний і відтворюваний успіх у клінічних випробуваннях для пацієнтів з В-клітинною лейкемією та лімфомою, і на сьогоднішній день схвалено чотири препарати, схвалені FDA, націлені на CD19-CAR Т-клітини: (у порядку першого схвалення) тісагенлеклейцел, аксикабтаген цилолейцел, брексукабтаген аутолейцел і лізокабтаген маралеуцел. Усі чотири схвалені CD19-цільові терапії CAR використовують scFv з антитіла проти CD19 FMC63. Idecabtagene violence — ще одна терапія Т-клітин CAR, націлена на BCMA для рецидивної/рефрактерної множинної мієломи, яка також була схвалена FDA у 2021 році.

Початкова область розвитку Т-клітин CAR перенаправляє специфічність Т-клітин до антигенів у позаклітинному середовищі, на відміну від націлювання на антигени поверхні клітини. Т-клітини CAR, націлені на розчинний TGF-, імуносупресивний цитокін, який експресується багатьма солідними пухлинами, розширювалися багаторазово у відповідь на стимуляцію TGF, тоді як неспецифічні T-клітини CAR демонстрували дуже низьку стійкість через інгібуючі ефекти супресивного цитокіну [20]. ]. Хоча анти-TGF-CAR Т-клітини не були цитолітичними, цей підхід продемонстрував, що CAR можуть перемикати імуносупресивні фактори, що виробляються пухлинами, на імуностимулюючі сигнали. Хоча ця терапія перетворює імуносупресивний фактор на імуностимулятор, можуть виникнути деякі занепокоєння щодо змін розвитку Т-клітин, оскільки TGF- сприяє змінам розвитку CD8 плюс диференціювання Т-клітин [21]. Необхідні додаткові дослідження та випробування, щоб визначити, чи матиме це негативний вплив на імунну систему.

Ще один унікальний клас мішеней для Т-клітин CAR може існувати в структурних компонентах позаклітинного матриксу (ECM). Вагнер та ін. генерували Т-клітини CAR, які можуть націлюватися на додатковий домен B (EDB) фібронектину, сплайс-варіант фібронектину, що виробляється багатьма типами солідних пухлин [22]. Націлювання на ЕСМ численних солідних пухлин людини за допомогою Т-клітин CAR проти фібронектину призвело до контролю росту пухлини та збільшення виживаності в кількох моделях ксенотрансплантата, отриманих із клітинної лінії. Крім того, домен EDB мишачого фібронектину був націлений Т-клітинами CAR, сконструйованими з однодоменним антитілом (VHH), специфічним для EIIB [23]. У цій моделі ріст меланоми B16 сповільнився порівняно з контрольними Т-клітинами CAR, що покращило Т-клітинну інфільтрацію та, ймовірно, спотворювало імуносупресивний ТМЕ до запального ТМЕ.

3. Ліпіди

Як описано вище, молекули MHC класу I та класу II представляють пептиди на поверхні клітин для розпізнавання TCR T-клітин. Третя молекула, CD1, використовується клітинами так само. Однак у той час як комплекси MHC представляють пептиди, CD1 представляє ліпіди, включаючи, але не обмежуючись ними, гліколіпіди [24–26]. Ця різниця зумовлена ​​гідрофобністю CD1-зв’язувальної канавки, що дозволяє презентувати гідрофільні елементи антигенів білку CD1 [27]. Люди мають п’ять різних ізоформ CD1, які представляють ліпіди різними способами. Такими ізоформами є CD1a, CD1b, CD1c, CD1d і CD1e. Комплекси CD1 презентують антигени NKT-клітинам, які обмежені доменом CD1 і не здатні розпізнавати пептид-MHC [28].

Комплекси CD1 подібні за структурою до комплексів MHC з позаклітинним доменом важкого ланцюга, який зв’язується з 2мікрогобуліном. Однак, коли мишачі білки CD1d кристалізувалися, вони показали більшу зв’язувальну борозенку, створену неполярними залишками, в яких могли зв’язуватися ліпіди [27]. Іншою основною відмінністю між комплексами MHC і комплексами CD1 є різноманітність представлених молекул. Комплекси MHC, як зазначено вище, є високополіморфними, що дозволяє створювати різні структури обмеженої презентації. Комплекси CD1, однак, можуть зв’язувати широкий спектр різних молекул ліпідів, оскільки цей процес не вимагає ідеального позиціонування молекул ліпідів, що дозволяє комплексам CD1 зв’язувати декілька молекул з меншими обмеженнями [29].

CD1-обмежені Т-клітини містять комбінацію та δ TCR. Вони відрізняються від MHC-обмежених Т-клітин використанням меншої кількості V-генів, які викликають реорганізовані ланцюги TCR поряд з інваріантними механізмами TCR [30]. Цю підгрупу клітин зазвичай називають природними Т-клітинами-кілерами (NKT-клітинами) через унікальну експресію CD161, маркера, який зазвичай зустрічається лише на NK-клітинах [31]. Функціонально NKT-клітини дуже відрізняються залежно від стадії свого життя і зазвичай визначаються тим, експресує клітина CD4 чи ні, причому CD4 плюс NKT-клітини демонструють меншу диференціацію, ніж CD4- NKT-клітини [32]. Дозрівання цих клітин від CD4 плюс до CD4− відзначається збільшенням секреції цитокінів TH1 порівняно з цитокінами TH2. Завдяки цій зміні клітини CD4− є більш цитолітичними, ніж їхні аналоги CD4+.

При раку CD{0}}обмежені NKT-клітини не завжди мають позитивний ефект. Хоча екзогенна обробка та активація CD1-обмежених NKT-клітин за допомогою -галактозилцераміду (-GalCer) показали, що CD1-обмежені Т-клітини можуть мати протипухлинну дію [33], ці клітини часто не діють природно виявляють цитотоксичну активність проти солідних пухлин без екзогенної активації. Відомо, що вироблення NKT IL-13 діє як імунодепресант для CD8 плюс Т-клітин, що може погіршити імунну протипухлинну активність [34]. Однак інші дослідження показали, що продукція IFN циркулюючими NKT-клітинами є важливою для вродженої протипухлинної відповіді [35], і підвищена частота NKT-клітин у крові або пухлинах може призвести до сприятливих клінічних результатів у хворих на рак [36]. Здавалося б, суперечливий характер активності NKT-клітин може бути наслідком вищезазначених відмінностей у фенотипах NKT-клітин.

Поле CAR Т-клітин, націлених на ліпіди, здебільшого зосереджено на гангліозиді GD2, який має високу надмірну експресію в нейробластомі та інших солідних пухлинах [37]. Перевагою GD2-націлених Т-клітин CAR є їхня здатність долати гематоенцефалічний бар’єр, що є покращенням порівняно з іншими формами лікування, такими як моноклональні антитіла до GD2. Перші GD2-специфічні Т-клітини CAR були створені в 2009 році для боротьби з меланомою шкіри [38]. scFv, отриманий з GD2-націлюючого антитіла 14g2a, був включений у молекулу CAR, костимульовану внутрішньоклітинними сигнальними доменами CD28 та OX40. GD2-специфічні Т-клітини CAR змогли знищити лінію GD2 плюс мезенхімальних стовбурових клітин (MSC) без очищення ізогенної лінії GD2- MSC, демонструючи антигенну специфічність. У нейробластомі Т-клітини проти GD2 CAR показали, що вони ефективно контролюють ріст пухлини в дослідженнях на мишах [39,40], а нещодавно в клінічних дослідженнях. Перше клінічне дослідження GD2-специфічних Т-клітин CAR оцінювало безпеку CAR першого покоління, який містить внутрішньоклітинний домен CD3ζ без костимулюючого домену, на відміну від конструкцій CAR, розглянутих вище, у Epstein- Т-клітини, специфічні до вірусу Барра [41]. Стійкість GD2-специфічних Т-клітин CAR спостерігалася довше шести тижнів, і існувала кореляція між стійкістю CAR Т-клітин і клінічною відповіддю, включаючи дві повні ремісії нейробластоми. Окрім GD2-специфічних Т-клітин CAR, CAR також були розроблені для націлювання на гангліозиди O-ацетил-GD2, Neu5Gc-GM3 і GD3, а також глобозиди GloboH і SSEA4 [42].

Іншим підходом до націлювання на ліпідний каркас є націлювання на сам комплекс CD1 на відміну від специфічного ліпіду в молекулі [43]. Ця робота проводиться в Т-клітинному гострому лімфобластному лейкозі, розладі, на який важко націлити Т-клітини CAR через спільні маркери як на ефекторних клітинах CAR, так і на злоякісних Т-клітинах. Кортикальний T-ALL (coT-ALL) характеризується поверхневою експресією CD1a, ізоформи CD1, присутньої лише в нормальних тканинах під час розвитку кортикальних тимоцитів і в клітинах Лангерганса. Ці Т-клітини CAR були здатні специфічно зв’язувати coT-ALL без будь-якого зв’язування незлоякісних Т-клітин. У доклінічних дослідженнях Т-клітини CD1a CAR змогли знищити клітинні лінії T-ALL як in vitro, так і in vivo. Фетальні тимоцити зберігалися під час співкультури з Т-клітинами CD1a CAR, що свідчить про те, що ця терапія CAR T може не становити ризику абляції тимуса.

4. Глікани

Глікани — це моно- та полісахариди, що утворюються шляхом складних біосинтетичних шляхів, які посттрансляційно модифікують білки, ліпіди та нуклеїнові кислоти за участю нуклеотидних цукрів як донорів, а також опосередковують біологічні функції, такі як згортання білка, накопичення енергії та метаболізм, серед інші функції. Один клас гліканів, відомий як цвіттеріонні полісахариди (ZPS), може активувати імунну систему через презентацію пептидів, зв’язаних молекулами МНС класу II [44]. Ці молекули можуть розпізнаватися CD4 плюс Т-клітинами, що призводить до формування імунної відповіді пам’яті. ZPS мають чергуються позитивні та негативні центри заряду в повторюваних одиницях [45]. Ці структури часто утворюються під час бактеріальних інфекцій, наприклад, капсула B. fragilis, а також полісахаридна капсула типу 1 S. pneumoniae. На додаток до них, дослідник Шеве вивчав ZPS, відомий як полісахарид А (PSA), експресований грамнегативною бактерією Bacteroides fragilis [46]. Ця бактерія симбіотична з імунною системою, і дослідження показали, що вільні від мікробів миші, які експресують PSA на B. fragilis, змогли підтримувати здорову кількість CD4 плюс Т-клітин у селезінці порівняно з мишами WT [47]. Дослідження Cobb et al. [19] показали, що хоча всі типи полісахаридів можуть потрапляти в APC, такі як дендритні клітини, лише ті, які є цвіттеріонними, можуть спільно локалізуватися з MHC II на поверхні APC.

Незважаючи на консенсус, що більшість взаємодій TCR і пептид-MHC не залежать від гліканів, специфічні глікопептиди були включені як мішені вакцин. MUC1 — це мембранозв’язаний муцин, який зустрічається на багатьох різних типах солідних пухлин, а усічена O-глікоформа MUC1, яка називається Tn-MUC1, була мішенню в кількох стратегіях імунотерапії [48], у тому числі у вакцині, що використовується для MUC людини. 1-експресують трансгенних мишей [49], а також у макак-резусів і людей [50]. Було виявлено, що у мишей Tn-MUC1 активує глікопептид-специфічні CD4 плюс Т-клітини через презентацію антигену на MHC II дендритними клітинами або В-клітинами, демонструючи, що глікоформи пептиду, представленого MHC, можна розпізнати через взаємодію TCR. У людей Tn-MUC1-специфічні CD4+ і CD8+T-клітини були виявлені у 5 із 7 пацієнтів, вакцинованих Tn-MUC1-дендритними клітинами. Подібним чином, O-GlcNAc-специфічні Т-клітинні відповіді спостерігалися проти спільних O-GlcNAc пептидів, ідентифікованих за допомогою імуноглікопротеоміки лейкемій. Ці пептиди були представлені молекулами MHC класу I, а O-GlcNAc-специфічна Т-клітинна лінія могла вбивати аутологічні клітини, імпульсовано оброблені пептидом O-GlcNAc, але не клітини, оброблені немодифікованим пептидом. У сукупності ці дослідження вказують на те, що посттрансляційні модифікації пептидів, особливо О-пов’язані модифікації, можуть представляти новий клас неоантигенів для імунотерапії на основі TCR.

Змінене глікозилювання на мембрані злоякісних клітин є загальною характеристикою раку [51]. Ця зміна в посттрансляційних модифікаціях збільшує кількість пухлиноспецифічних антигенів для зв’язування з Т-клітинами CAR. Перший CAR, який використав переваги цих відмінностей у глікозилюванні, був спрямований проти асоційованого з пухлиною глікопротеїну (TAG-72), усіченого сіаліл-Tn O-глікану, розташованого на клітинній поверхні O-глікопротеїнів [52], який, як відомо, має надлишкову експресію епітеліальними аденокарциномами [53]. Розроблені як CAR першого покоління, Т-клітини CC49 CAR змогли ефективно впливати на лінії шлунково-кишкових пухлин, які експресують TAG-72. Перше випробування Т-клітин TAG-72 CAR на людях призвело до значного зниження рівня TAG-72 у сироватці крові, а також до зниження рівня СЕА в сироватці крові. Незважаючи на ці зміни, клінічної відповіді не було досягнуто [54], ймовірно, через відсутність проліферації Т-клітин, а також через відторгнення через імуногенність проти CC49 scFv. Останні дослідження, зосереджені на націлюванні на TAG-72, включають розробку CAR другого покоління, який мав той самий CC49 scFv і додав костимулюючий домен 4-1BB для покращеного виживання Т-клітин. Т-клітини TAG-72 CAR другого покоління показали позитивне знищення пухлини на мишачих моделях [55]. Інше дослідження оцінювало CAR, спрямоване як на TAG-72, так і на макрофагальний супресивний онкомаркер CD47 [56]. Це дослідження показало, що Т-клітини CAR зі здатністю зв’язувати обидва маркери були здатні очищати клітини-мішені in vitro і, можливо, були здатні зменшити ймовірність рецидивів втрати антигену у пацієнтів-людей.

Іншим прикладом диференціально глікозильованого пухлинного антигену є великий білок муцину муцин 1 (MUC1), який сильно O-глікозильований і часто експресує усічені O-глікани, такі як антиген Tn, у пухлинних клітинах. Моноклональне антитіло 5E5 може вибірково націлюватися на Tn-глікоформу MUC1 [48]. Використовуючи варіабельні домени антитіла 5E5 як scFv, 4-1костимульований BB CAR другого покоління генерував стійку протипухлинну активність у моделях ксенотрансплантата клітинної лінії Т-клітинної лейкемії людини та метастатичного раку підшлункової залози. У 2019 році розпочалося клінічне випробування I фази, що оцінює T-клітини CAR, націлені на Tn-MUC1 за кількома клінічними показаннями (NCT04025216).

Lewis Y (LeY) є ще одним клінічно значущим олігосахаридом, який є перспективною мішенню для Т-клітин CAR. Хоча функція LeY невідома, він представлений на кількох білках у великій кількості копій, включаючи деякі асоційовані з пухлиною антигени [57]. CAR другого покоління з костимулюючим доменом CD28 продемонстрував доклінічну ефективність шляхом націлювання на антиген LeY у мишей із підшкірними пухлинами раку яєчників OVCAR3 [58], і було відкрито клінічне випробування для визначення ефективності у пацієнтів з гострим мієлоїдним лейкозом (ГМЛ). Один пацієнт досяг тимчасового CR, а два пацієнти досягли PR. Проте хвороба прогресувала у всіх п’яти пацієнтів, і найкраща відповідь за 23 місяці до прогресування була пов’язана з підвищенням персистенції Т-клітин CAR. У 2019 році в Австралії було розпочато інше випробування, яке на момент розгляду цього огляду триває.

Інша конструкція CAR, яка дозволяє націлювати глікани, використовує природні білки, що зв’язують глікан, або лектини як позаклітинний антигенспецифічний домен. Дослідження Meril et al. розробили CAR, що включають екзодомени Siglec-7 і Siglec-9 людини для зв’язування споріднених сіалогліканів [59]. Т-клітини CAR на основі Siglec були здатні опосередковувати протипухлинну активність проти клітинних ліній, отриманих від гістотипів раку, таких як лейкемія та рак яєчників in vitro, а також моделі ксенотрансплантата меланоми, отриманої від пацієнта, у мишей NSG. Таке використання людських рецепторів або лігандів як зв’язувального домену Т-клітин CAR може знизити імуногенність клітинної терапії, що експресує химерний білок, наприклад реактивність людини проти миші, що спостерігається в деяких клінічних дослідженнях Т-клітин CAR через розпізнавання мишачих на основі scFvs.

5. Фосфо-антигени

Поверхневі фосфо-антигени також можуть бути розпізнані циркулюючими Т-клітинами. Це розпізнавання обмежене дуже специфічною підмножиною Т-клітин, що визначається експресією δ TCR, специфічно експресуючими Vδ2, а також V 9 (V 9Vδ2 Т-клітини). Ці Т-клітини розпізнають фосфоантигени, представлені молекулами бутирофіліну 3A (BTN3A) [60] або бутирофіліну 2A (BTN2A) [61].

Молекули бутріофіліну є генами, які необхідні для стимуляції Т-клітин V 9Vδ2 фосфоантигенами та пов’язані з сімейством білків B7, які містять костимулюючі та коінгібіторні молекули [62]. Існує три підродини молекул бутирофіліну (BTN1, BTN2 і BTN3), причому найбільша гомологія існує між BTN2A і BTN3A. Молекули BTN3A викликають суперечки у тому, як вони представляють антигени та стимулюють Т-клітини V 9Vδ2. BTN3A — це підродина, що складається з трьох генів: BTN3A1, BTN3A2 і BTN3A3. Недавнє дослідження визначило важливість внутрішньоклітинного домену B30.2, який є частиною BTN3A1. Було виявлено, що цей домен B30.2 є стимулюючим доменом для Т-клітин V 9Vδ2 після його химерного додавання до BTN3A3, білка, який зазвичай характеризується як нестимулюючий [63]. Після приживлення домену B30.2 з BTN3A1 на BTN3A3 домен був здатний стимулювати Т-клітини V 9Vδ2.

δ Т-клітини — це менша популяція Т-клітин, що визначається їхніми відмінностями в TCR, що відокремлює їх від Т-клітин. Ці клітини, відповідно, виготовлені з TCR, які містять ланцюг і δ-ланцюг на відміну від традиційних ланцюгів і . Т-клітини V 9Vδ2, коли вони активовані, можуть виконувати низку різних ефекторних функцій, включаючи вбивство інфікованих клітин [64]. Ця підгрупа клітин становить 1–5 відсотків загальної кількості циркулюючих Т-клітин. Однак під час інфекцій частота підмножини збільшується до понад 50 відсотків [65]. Ця підгрупа клітин часто експресує CD45RO з високою частотою, що призводить до фенотипу, більш схожого на пам’ять. Це призводить до більш вродженої Т-клітинної відповіді, на відміну від набутої ефекторної відповіді. У той час як лише 1–5 відсотків загальної кількості Т-клітин є Т-клітинами V 9Vδ2, більше 1 із 40 Т-клітин пам’яті є Т-клітинами V 9Vδ2 [66]. Цей фенотип дозволяє Т-клітинам V 9Vδ2 націлюватись на велику кількість фосфоантигенів замість специфічного зв’язування лише з одним. Після активації фосфоантигеном Т-клітини V 9Vδ2 переважно диференціюються в Th1--подібний фенотип, що характеризується високим утворенням IFN- і TGF- [67]. Однак їх також можна індукувати в популяції Th2, Th17 і Treg відповідно до наданого їм цитокінового профілю. Наприклад, диференціація Th2 відбувається при стимуляції IL-4, а диференціювання Th17 відбувається при стимуляції IL-1, IL-23 і TGF [68].

Відомо, що Т-клітини V 9Vδ2 мають як про-, так і антиімуногенну дію на пухлини. На моделях in vitro та на мишах вони цитотоксичні проти багатьох різних типів пухлинних ліній [69]. Цитотоксична активність проти пухлин характеризується вивільненням IFN- і TNF-, а також збільшенням продукції гранзиму та перфорину [68]. Однак опуморну активність також виявлено з Т-клітинами V 9Vδ2. Відомо, що Т-клітини V 9Vδ2 пригнічують проліферацію CD4 плюс Т-клітин, а також виробляють протизапальні цитокіни, такі як IL-10, що свідчить про те, що популяція цих клітин має регуляторний або супресивний фенотип [70].

Хоча деякі Т-клітини також здатні націлюватися на фосфоантигени через TCR, більшість клітинного фосфорилювання відбувається внутрішньоклітинно, що, ймовірно, обмежує пошук цього класу мішеней для розвитку CAR. Обговорюється тема фосфорилювання на клітинній мембрані. Проте дослідження показали, що позаклітинне фосфорилювання секретованими кіназами існує [71]. Це фосфорилювання може призвести до біологічних ефектів, таких як фосфорилювання рецепторної тирозинкінази EphB2, що призводить до взаємодії між EphB2 і N-метил-D-аспаратними рецепторами (NMDAR), що, у свою чергу, призводить до болю [72]. Деякі типи раку також продемонстрували збільшення позаклітинного фосфорилювання. Значне підвищення рівня лактопротеїнкінази (екто-PKA) було показано в сироватці пацієнтів з раком молочної залози, а також збільшення PKA, PKC і CK2 у простасомах при раку передміхурової залози, що може призвести до збільшення позаклітинного фосфорилювання [73] . Якщо ці модифікації є звичайними, тоді слід вивчати позаклітинні фосфати як можливий новий клас мішеней для Т-клітин CAR. Наразі немає досліджень, які б оцінювали фосфоантиген-специфічні CAR.

6. Потенційні мішені для Т-клітин CAR: глікоРНК

Недавня стаття Флінна та ін. описав глікозильовану РНК, присутню на мембрані різних типів клітин [74]. ГлікоРНК транспортуються до клітинної мембрани та можуть містити сіалоглікани, які розпізнаються за допомогою рецепторів Siglec-11 і Siglec-14, що зв’язують імуноглобулін лектинового типу (Siglec). Сиглеки — це імунні рецептори, що зв’язують саркоглікан, які відіграють роль у пригніченні імунної активації, схожу на роль PD1 у Т-клітинах. Хоча ідентифікація глікоРНК була нещодавньою, це відкриття повинно спонукати до дослідження того, чи глікоРНК вибірково або більш рясно експресується пухлинними клітинами. Крім того, можна розробити молекули CAR для націлювання на РНК і глікоген клітинної поверхні, що є ще одним прикладом розширення цільових антигенів, які молекули CAR додали до інструментарію клітинного імунітету.

Інші потенційні мішені для терапії Т-клітинами CAR були розглянуті в минулому [75,76].

7. Висновки

Розпізнавання Т-клітинами різних типів біомолекул продовжує залишатися важливим аспектом імунологічних досліджень. Хоча Т-клітини, що зустрічаються в природі, можуть розпізнавати багато типів антигенів, їхнє націлювання обмежується презентацією антигену на таких доменах, як MHC, CD1 і BTN. Додавання химерного рецептора до Т-клітин дозволяє націлювати пов’язані з мембраною антигени, які раніше не були націлені Т-клітинами. Доведено, що Т-клітини CAR є ефективним засобом у боротьбі з раком, дозволяючи MHC-незалежне націлювання на пухлиноспецифічні поверхневі молекули. Подальші дослідження продовжують вдосконалювати типи мішеней для Т-клітин CAR, а також вдосконалювати конструкції CAR.

Авторські внески:

JTK і ADPJ розробили концепцію, а також написали та відредагували огляд. Усі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.

Фінансування:

ADPJ підтримується фінансуванням досліджень від Департаменту у справах ветеранів (IK2 BX00483), Tmunity Therapeutics, Паркерського інституту імунотерапії раку, AACR-Lustgarten Foundation, V Foundation та Penn-Hopkins Ovarian Cancer SPORE DRP (NCI P50CA228991).

Заява інституційної наглядової ради:

Не застосовується.

Заява про інформовану згоду:

Не застосовується.

Заява про доступність даних:

Не застосовується.

Конфлікт інтересів:

Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.

Список літератури

1. Хеннеке, Дж.; Wiley, DC Т-клітинний рецептор-MHC взаємодії зблизька. Cell 2001, 104, 1–4. [CrossRef]

2. Червень, CH; Саделайн, М. Терапія химерним антигенним рецептором. Н. англ. J. Med. 2018, 379, 64–73. [CrossRef]

3. Токарев Н.; Огонек, Я.; Ендрес, С.; фон Бергвельт-Бейлдон, М.; Кобольд, С. Навчання старого собаки новим трюкам: Т-клітини CAR наступного покоління. бр. J. Cancer 2019, 120, 26–37. [CrossRef] [PubMed]

4. Хуан Р.; Лі, X.; Він, Ю.; Чжу, В.; Гао, Л.; Лю, Ю.; Вен, К.; Zhong, JF; Чжан, К.; Zhang, X. Останні досягнення в інженерії клітин CAR-T. J. Hematol. Онкол. 2020, 13, 86. [CrossRef]

5. Ейкем, Дж.; Мансілла-Сото, Дж.; Гіаврідіс, Т.; ван дер Стеген, SJ; Хаміє, М.; Кунанан, К.М.; Одак, А.; Гонен, М.; Саделайн, М. Націлювання CAR на локус TRAC за допомогою CRISPR/Cas9 посилює відторгнення пухлини. Nature 2017, 543, 113–117. [CrossRef]

6. Хейл, М.; Месоєдник, Т.; Романо Ібарра, GS; Сахні, Дж.; Бернард, А.; Зоммер, К.; Шаренберг, А.М.; Ролінгс, DJ; Wagner, TA Engineering ВІЛ-резистентні, анти-ВІЛ химерні антигенні рецепторні Т-клітини. мол. Тер. 2017, 25, 570–579. [CrossRef]

7. Гамільтон, молодший; Цучіда, Каліфорнія; Нгуєн, Д.Н.; Сором'язливий, Б.Р.; МакГаррігл, ER; Сандовал Еспіноза, CR; Карр, Д.; Блаєшке, Ф.; Марсон, А.; Doudna, JA Цілеспрямована доставка CRISPR-Cas9 і трансгенів уможливлює комплексну інженерію імунних клітин. Cell Rep. 2021, 35, 109207. [CrossRef] [PubMed]

8. Ірвінг, М.; Ланітіс, Е.; Мігліоріні, Д.; Івікс, З.; Guedan, S. Вибір правильного інструменту для генетичної інженерії: клінічні уроки T-клітин рецептора химерного антигену. гудіння Джин Тер. 2021, 32, 1044–1058. [CrossRef] [PubMed]

9. Рангараджан, С.; Mariuzza, RA Зміщення рецепторів Т-клітин для MHC: коеволюція чи корецептори? Клітина мол. Life Sci. 2014, 71, 3059–3068. [CrossRef]

10. Бразін К.Н.; Малліс, RJ; Дас, ДК; Фенг, Ю.; Хван В.; Wang, JH; Вагнер, Г.; Ланг, М.Дж.; Reinherz, EL. Структурні особливості апарату механотрансдукції TCR, які сприяють дискримінації pMHC. Фронт. Immunol. 2015, 6, 441. [CrossRef]

11. Roth, DB V(D)J Recombination: Mechanism, Errors, and Fidelity. мікробіол. Спектр. 2014, 2, MDNA3–MDNA0041. [CrossRef]

12. Николич-Зугич, Я.; Сліфка, М.К.; Мессауді, І. Багато важливих аспектів різноманітності репертуару Т-клітин. Нац. Rev. Immunol. 2004, 4, 123–132. [CrossRef]

13. Міддлтон, Д.; Менчака, Л.; Руд, Х.; Комерофскі, Р. Нова база даних частоти алелів. Тканинні антигени 2003, 61, 403–407. [CrossRef]

14. Шмід, Б.В.; Шмід, Б.; Ke¸smir, C.; de Boer, RJ Специфічність і поліморфізм MHC класу I запобігає глобальній адаптації ВІЛ-1 до мономорфної протеасоми та TAP. PLoS ONE 2008, 3, e3525. [CrossRef]

15. Енджелл, Т.Е.; Лехнер, М.Г.; Джанг, JK; LoPresti, JS; Епштейн, А. Л. Втрата MHC I класу є частим механізмом імунного виходу при папілярному раку щитовидної залози, який усувається лікуванням інтерфероном і селуметинібом in vitro. Clin. Cancer Res. 2014, 20, 6034–6044. [CrossRef]

16. Акацука, Ю. TCR-подібні клітини CAR-T, націлені на MHC-зв'язані незначні антигени гістосумісності. Фронт. Immunol. 2020, 11, 257. [CrossRef] [PubMed]

17. Walseng, E.; Köksal, H.; Сектіоглу І.М.; Фане, А.; Скорстад, Г.; Kvalheim, G.; Гаудернак, Г.; Індерберг, Є.М.; Wälchli, S. Химерний антигенний рецептор на основі TCR. Sci. Rep. 2017, 7, 10713. [CrossRef] [PubMed]

18. Акахорі, Ю.; Ван, Л.; Йонеяма, М.; Сео, Н.; Окумура, С.; Міяхара, Ю.; Амайші, Ю.; Окамото, С.; Мінено, Дж.; Ікеда, Х.; та ін. Протипухлинну активність CAR-T-клітин, націлених на внутрішньоклітинний онкопротеїн WT1, можна посилити за допомогою вакцинації. Кров 2018, 132, 1134–1145. [CrossRef]

19. Кобб, Б.А.; Ван, К.; Ціанабос, А.О.; Kasper, DL Обробка та представлення полісахаридів шляхом MHCII. Cell 2004, 117, 677–687. [CrossRef] [PubMed] 20. Chang, ZL; Лоренціні, MH; Чень, X.; Тран, У.; Бангаян, Нью-Джерсі; Chen, YY Переналаштування відповідей Т-клітин на розчинні фактори за допомогою рецепторів химерного антигену. Нац. Chem. Biol. 2018, 14, 317–324. [CrossRef]

21. Санджабі, С.; О, SA; Li, MO Регуляція імунної відповіді TGF-: від зачаття до аутоімунітету та інфекції. Cold Spring Harb. Перспектива. Biol. 2017, 9, a022236. [CrossRef] [PubMed]

22. Вагнер, Дж.; Вікман, Е.; Шоу, Т.І.; Анідо А.А.; Лангфіт, Д.; Чжан, Дж.; Портер, С. Н.; Прютт-Міллер, С.М.; Тілман, Х.; Кренчіуте, Г.; та ін. Протипухлинні ефекти клітин CAR T, перенаправлених на сплайс-варіант фібронектину EDB. Імунол проти раку. рез. 2021, 9, 279–290. [CrossRef]

23. Се, Ю.Дж.; Дуган, М.; Джайлхані, Н.; Інграм, Дж.; Фанг, Т.; Куммер, Л.; Момін, Н.; Пішеша, Н.; Ріккетт, С.; Хайнс, Р.О.; та ін. Т-клітини CAR на основі нанотіл, які націлені на мікрооточення пухлини, пригнічують ріст солідних пухлин у імунокомпетентних мишей. Proc. Natl. акад. Sci. США 2019, 116, 7624–7631. [CrossRef]

24. Муді, Д. Б.; Бесра, Г. С. Гліколіпідні мішені CD1-опосередкованих Т-клітинних відповідей. Імунологія 2001, 104, 243–251. [CrossRef]

25. Зілінг, Пенсільванія; Чаттерджі, Д.; Porcelli, SA; Пригози Т.І.; Маццаккаро, RJ; Соріано, Т.; Блум, Б.Р.; Бреннер, М.Б.; Кроненберг, М.; Brennan, PJ CD1-обмежив розпізнавання Т-клітинами мікробних ліпогліканових антигенів. Наука 1995, 269, 227–230. [CrossRef]

26. Зайонц, Д.М.; Кроненберг, М. CD1 опосередковане Т-клітинним розпізнаванням гліколіпідів. Curr. Опін. Структура. Biol. 2007, 17, 521–529. [CrossRef] [PubMed]

27. Цзен, З.; Кастаньо, Арканзас; Сегельке, BW; Стура, Е.А.; Петерсон, Пенсільванія; Wilson, IA Кристалічна структура мишачого CD1: MHC-подібна складка з великою гідрофобною зв’язуючою канавкою. Наука 1997, 277, 339–345. [CrossRef]

28. Шенріх, Г.; Рафтері, MJ CD1-Обмеження Т-клітин під час постійних вірусних інфекцій: «Симпатія до диявола». Фронт. Immunol. 2018, 9, 545. [CrossRef]

29. Sacchettini, JC; Gordon, JI Білок, що зв'язує жирні кислоти кишечника щурів. Модельна система для аналізу сил, які можуть зв'язувати жирні кислоти з білками. J. Biol. Chem. 1993, 268, 18399–18402. [CrossRef]

30. Вінсент, MS; Гумперц, JE; Бреннер, М.Б. Розуміння функції CD1-обмежених Т-клітин. Нац. Immunol. 2003, 4, 517–523. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com