CAR-T

химерные антигенные рецепторы

У нас на сайте есть несколько статей (в том числе и «радарных») о препаратах нового класса иммунотерапии – ингибиторах иммунных контрольных точек (ИКТ). В этом классе есть два подкласса: ингибиторы CTLA-4 и ингибиторы PD-1.

Если вы хотите почитать, что мы писали про такие лекарства – введите в поиск либо CTLA-4, либо PD-1. Сегодня я хочу поговорить про другой перспективный класс, оказавшийся в тени ингибиторов ИКТ. Этот класс называется – Chimeric-Antigen ReceptorT-lymphocyte или CAR-T.

Первый раз я упомянул CAR-T в статье Т-клеточный тюнинг. Сегодня мы поговорим о нем чуть подробнее. Для начала напомню, в чем принцип метода.

Лимфоциты – это клетки иммунной системы, несущие на своей мембране рецепторы с уникальной специфичностью, то есть специфичностью к определенному антигену. Лимфоциты обладают уникальной способностью к соматической рекомбинации своего генома, в результате которой в процессе созревания клетки гены, кодирующие этот рецептор, меняются.

рецепторы лимфоцитов

Количество возможных изменений этих генов таково, что оно с запасом покрывает все существующие (и перспективные [военная шутка]) антигены. Созревший лимфоцит – это яркая и индивидуальная личность, которая, в случае необходимости, может стать родоначальником армии клонов с точно такой же антигенной специфичностью.

Эта способность иммунной системы адаптировать свой ответ под любой антиген дала название адаптивному, специфическому или приобретенному иммунному ответу. Главные исполнители адаптивного иммунитета – это В- и Т-лимфоциты.

В-лимфоциты несут рецепторы, способные связываться с нативными (не измененными) антигенами, а Т-лимфоциты – с антигенами, переработанными клетками (например, клетками, инфицированными вирусом) и выставленными этими клетками на своей мембране в комплексе с молекулами MHC.

lymphocyte-receptor

Слева – В-клеточный рецептор связывается с нативным антигеном, справа – Т-клеточный рецептор связывается с фрагментом переработанного антигена, представленного молекулами MHC.

Таким образом, лимфоциты перекрывают разные типы патогенных микроорганизов: и те, что «шатаются» в межклеточном пространстве, и те, что прячутся внутри наших собственных клеток. В природе В-лимфоцит не может атаковать инфицированную или трансформированную клетку, а Т-лимфоцит не взаимодействует с нативными внеклеточными антигенами. Но человек сумел изменить это.

Структура CAR-T

CAR – это химера, состоящая из двух частей: внеклеточного фрагмента моноклонального антитела против определенного антигена (например, против молекулы на мембране клетки, которую нужно убить) и внутриклеточного домена Т-клеточного рецептора.

То есть это «гибрид» антитела с Т-клеточным рецептором. Биотехнологический грифон, так сказать.

химерический антигенный рецептор

Теперь маленький экскурс. Уникальность антитела, В- или Т-клеточного рецептора у многих авторов ассоциируется с замком и ключом. Замок – это рецептор, а ключ к нему – это лиганд, то есть та молекула, которая с очень высокой специфичностью провзаимодействует с рецептором.

У каждого замка помимо набора «пинов», определяющих его код, есть и собственно исполнительный механизм, который отпирает засов. В рецепторе тоже есть такой исполнительный механизм. Он расположен внутри клетки (под мембраной), на которой находится рецептор.

Если лиганд реагирует с рецептором – рецептор активируется и запускает исполнительный механизм. В случае с Т-лимфоцитом этот исполнительный механизм будет либо убивать клетку-мишень, либо стимулировать другие иммунные клетки.

Исполнительный механизм – неотъемлемая часть рецептора. Он нужен для реализации функции. Поэтому в случае с CAR-T, исследователи оставляют гены, кодирующие внутриклеточный домен Т-клеточного рецептора (исполнительный механизм) и заменяют внеклеточный домен (набор «пинов» замка).

На что это похоже? На замену личинки замка под новый ключ. Однако, CAR-T – это чуть сложнее, так как в природе такой замены не существует, то есть личинка эта – она от совершенно другого устройства.

При помощи CAR-T исследователи могут заставить цитотоксический Т-лимфоцит реагировать на нативные антигены, расположенные на мембране, скажем, опухолевой клетки, и убивать ее. Этот подход был успешно протестирован против CD19+ В-клеток острого лимфобластного лейкоза и хронической лимфоидной лейкемии.

cart-cd19

В обычных условиях Т-лимфоциты не могут убивать CD19+ В-клетки, а при помощи CAR-T они приобретают такую противоестественную способность. Для усиления эффекта ученые добавляют к исполнительному механизму домены, стимулирующие его работу. На рисунке вверху – это 4-1BB (домен-ко-стимулятор).

В CAR-T третьего поколения таких ко-стимулирующих доменов уже два –

костимуляторы CAR

В некоторых публикациях среди добавленных ко-стимуляторов мелькнули и молекулы PD-1. Так, авторы статьи в журнала Cancer Research за март 2016 пишут, что конструкция CAR с добавленными доменами PD-1 и CD28 позволила инфильтрировать большие солидные опухоли у мышей модифицированными лимфоцитами и значительно уменьшать объем опухоли.

Превращение Т-лимфоцита в CAR-T

Для превращения используют собственные выделенные и активированные цитотоксические Т-лимфоциты пациента. В эти лимфоциты вирусными векторами вводят ДНК, содержащую «чертеж» химеры Т-клеточного рецептора с заданной антигенной специфичностью и нужным количеством ко-стимуляторов.

Т-лимфоцит сам строит по этим «чертежам» рецепторы и «гонит» их на мембрану. Дальше все работает в штатном режиме, так сказать. Эти генно-модифицированные лимфоциты затем вводят обратно пациенту.

химерный антигенный рецептор

На пути к практике

Несмотря на интересные результаты в клинических исследованиях, этот метод лечения пока еще не одобрен. На его пути есть несколько серьезных препятствий:

  • Пока эффективность показали только анти-CD19 конструкции; другие мишени даются хуже
  • У этого лечения серьезная токсичность, включая «цитокиновый шторм» (cytokine release syndrome)
  • Этот продукт трудно коммерциализировать, так как не вполне понятно, что именно защищать патентом. Возможно, коммерческим продуктом станут сложные автономные устройства, которые сами готовят CAR-T из лимфоцитов пациента, и которые биотех сможет продавать больницам

Тем не менее, исследования идут –

исследования с химерными антигенными рецепторами

И почему-то в них лидирует Китай, а не США. Впрочем, это может быть связано с тем, что львиная доля китайских исследований спонсирована не биотехом, а больницами, которые таким образом проверяют – имеет ли смысл им внедрять эту технологию у себя.

Первым коммерческим продуктом, тем не менее, станет разработка американской компании Juno Therapeutics – биопрепарат JCAR015, созданный для лечения пациентов с ОЛЛ. Некоторые полагают, что он может выйти на рынок уже в следующем году.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.