Адепты лечебного колокольного звона и шаманских бубнов, идите лесом - это не для вас.
Прежде чем прийти к описываемой технологии, научно-медицинская методология претерпела мощную эволюцию. Это произошло прежде всего в области генной инженерии и разработки "умных" вакцин.
Пост является продолжением темы о методах генетического программирования эффекторных клеток иммунной системы, в результате чего, они приобретают способность к поиску и целенаправленному уничтожению раковых клеток.
В прошлой статье я рассказывал о том, как работают обученные "натуральные киллеры" (NK-клетки). В этот раз поговорим о способах обучения Т-клеток.
Исходно объектом этого иммунно-терапевтического подхода стали CD19+ B-лимфоциты - триггеры острого лимфобластного лейкоза, против которых использовали специально "натасканные" анти-CD19 Т-киллеры.
В основе метода - всё тот же CAR (химерное рецепторное антитело), где химера - это искусственно синтезированное антитело (scFv), совмещенное с сигнальным пептидом.
Эволюция CAR-терапии
Я пропущу метод CAR-программирования, описанный в предыдущем посте, и сразу перейду к детализации этапов пути, по которому развивалась CAR-терапия в последние годы и какими оригинальными разработками это ознаменовалось.
I. Упрощение TCR
TCR - это Т-клеточный рецептор. Хотя само по себе scFv - уже упрощение структуры обычного антитела, но TCR тоже не лыком шит, и, чтобы он заработал, надо в обычной жизни собрать на поверхности клетки целую ассамблею сигнальных молекул (см. рис. 1).
Конечно же скопировать аналогично-работающий комплекс довольно сложно, поэтому разработчики снова взяли от природы самое основное, отбросив лишнее (см. рис. 2).
Получившийся и трансформированный в CAR, "T-клеточный рецептор нового поколения" конечно же обладал задуманной эффективностью за исключением одного "но", которое якорем висит на всех препаратах - побочными эффектами (см. рис. 3).
Для того, чтобы контролировать цитокиновый шторм, сигнальный пептид снова раздробили, как это было исходно "задумано" Творцом, (видимо, он тоже с чем-то подобным сталкивался, при "разработке" нашего иммунитета) и создали дву-составной CAR с "прицепом" (см. рис. 4). Прицепом в этот раз выступал ко-активатор, а в качестве "сцепки" использовали инертные малые молекулы.
Таким образом, дозируя малые молекулы в кровотоке, можно было количественно управлять функционально активными CAR-ами.
Теперь вроде бы всё хорошо, но имитаторов Творца постигла новая "кара" - малые молекулы не обладали тканевой или опухолевой специфичностью, распределяясь по всему организму, что всё равно приводило к сохранению ряда побочных эффектов. Поэтому появились новые идеи.
II. Новые идеи
Появилось несколько рабочих версий. Одни научные группы пошли по пути усложнения генно-инженерных конструкций, что привело в к созданию SUPRA CAR-ов (split universal programmable CAR).
Лично мне они больше напоминают -
a) Съёмные "боеголовки"
По сути, это тоже разновидность составного CAR(а) с той разницей, что основа одна, а "головки" могут быть разными в зависимости от цели и задачи (см. рис. 5).
Заданные мишени могут быть разными. Это и опухолевые антигены, (такие как HER2, Meso, Axl). В теории, могут быть и вирусные антигены (см. рис. 6).
Удобство такой SUPRA в том, что можно иметь универсальные клетки-продуценты основы, а "боеголовки" добавлять в зависимости от задачи.
Например, пациенту можно вводить запрограммированные Т-клетки, несущие основу (zipCAR) , которые будут сохраняться нейтральными, до тех пор, пока пациенту дополнительно не введут эффекторное антитело (zipFv, скажем, Трастузумаб), которое при состыковке с нейтральными zipCAR T-клетками превратит их в клетки-убийцы рака молочной железы.
Чем это лучше обычного Трастузумаба? Полагаю тем, что сам по себе этот таргетный препарат просто блокирует рецептор HER-2, замедляя рост раковых клеток. CAR(ы) же будут их сразу убивать, причем не только локально в опухоли, но и в кровотоке тоже, (что удобно в отношении метастазов).
б) Лечение светом
Итак, мы добрались до самого "вкусного":)))
Изобретатели данного метода также решали вопрос тканеспецифичности (т.е. чтобы CAR-ы отправлялись в нужную ткань/орган и только там и "работали"), но пошли по пути упрощения программирования Т-клеток, применив при этом нетривиальный подход.
Помните как программируется Т-клетка? (см. рис. 7)
В неё вводят плазмидный вектор, кодирующий тот самый CAR. Вектор сам по себе не работает: ему нужен специальный "моторчик". Биологи называет его промотором.
Промотор - это такой участок ДНК, который при наличии инициаторов транскрипции (синтеза РНК) запускает наработку химерного антитела Т-клеткой с последующим выводом его на поверхность мембраны.
Чаще всего это H1- или CMV-промоторы, "заводящиеся" в присутствии наиболее распространенных клеточных ДНК-полимераз. Именно так и программируются классические Т-клетки. Однако в этом случае мы попадаем в засаду из "побочек", указанных на рисунке 3.
Чтобы обойти эту "засаду", группа Huang et al сконструировали вектор с особым моторчиком, который реагирует на присутствие криптохромов (см. рис. 8).
Кто такие криптохромы? Это светочувствительные белки. Они регулируют поведение некоторых животных и растений при воздействии синего или ультрафиолетового света.
Что же будет, если "светочувствительные" Т-клетки запустить в кровоток?
Без света и наличия криптохромов - ничего. Они будут работать, как обычные Т-лимфоциты, ничем себя не проявляя.
Однако при локальной экспозиции (например, в области опухоли) и введении индукторов света, "троянский конь" пробудится и Т-клетки начнут атаковать именно в области источника освещения.
Таким образом, если решить вопрос относительно нетоксичных криптохромов, то, возможно, мы получим метод способный конкурировать с лучевой терапией.
-----------------------------------------------------------------------------------------
Кому понравилось, подписывайтесь на канал будет еще много чего интересного.
------------------------------------------------------------------------------------------
Близкие по теме публикации канала:
Да будет свет! На пути к познаниям.