Химерните антигенни рецептори разширяват репертоара на антигенни макромолекули за клетъчния имунитет

Резюме:

Т-клетъчните терапии постигнаха значителни подобрения в лечението на рака през последното десетилетие. Една клетъчна терапия, използваща Т-клетки, включва използването на химерен МНС-независим рецептор за разпознаване на антиген, обикновено наричан химерен антигенен рецептор (CAR). Молекулите на CAR, макар и ограничени най-вече до разпознаването на антигени на повърхността на туморните клетки, могат също да бъдат използвани за използване на разнообразния репертоар от макромолекули, насочени към антитела, които са включени в дизайна на CAR. Облягането на това разширяване на целевите макромолекули ще подобри разнообразието от антигени, към които Т-клетките могат да се насочат, и може да подобри туморната специфичност на CAR Т-клетъчната терапия. Този преглед изследва видовете макромолекули, насочени към Т-клетките чрез ендогенни и синтетични антиген-специфични рецептори.

Клетъчната терапия CART е метод за лечение на рак. Неговият принцип е да извлече Т-клетките на пациента, да ги трансформира в CAR-T клетки след генетична модификация и след това да ги инжектира обратно в тялото на пациента, за да атакува раковите клетки. CAR-T клетките имат висока специфичност и силна цитотоксичност и могат да разпознават и атакуват раковите клетки, но техният терапевтичен ефект се влияе от имунитета.

При CART клетъчната терапия Т-клетките са клетки, които атакуват раковите клетки, така че имунитетът има важно влияние върху терапевтичния ефект. Имунитетът може да повлияе на способността на пациента да синтезира CAR-T клетки, времето за оцеляване на CAR-T клетките и способността да атакуват целевите ракови клетки, като по този начин пряко засяга ефикасността на CART клетъчната терапия. Ако имунитетът на пациента е много нисък, това може да отслаби ефекта на CAR-T клетките и дори да накара CAR-T клетките да загубят своята токсичност спрямо раковите клетки.

Следователно, в процеса на CART клетъчна терапия е необходимо да се обърне внимание на имунния статус на пациентите и да се подобри способността за атака и времето за оцеляване на CAR-T клетките чрез повишаване на имунитета на пациентите, за да се подобри терапевтичният ефект. В същото време е необходимо също така да се обърне внимание на възможните имунни реакции и нежелани реакции по време на лечението и да се справят с тях навреме, за да се гарантира безопасността и ефективността на лечението. Изглежда, че трябва да се съсредоточим върху подобряването на имунитета. Cistanche има значителен ефект върху подобряването на имунитета, тъй като полизахаридите в месото могат да регулират имунния отговор на човешката имунна система, да подобрят стресовата способност на имунните клетки и да засилят ефекта на стерилизация на имунните клетки.

Кликнете върху добавката Cistanche deserticola

Ключови думи:

CAR Т-клетки; имунитет; рак.

1. Въведение

Т-лимфоцитите (или Т-клетките) са основните ефектори на човешката имунна система, отговарящи за ефекти, вариращи от лицензиране на В-клетките за производство на антитела до директна цитолитична активност. Основната функция на Т-клетките се основава на взаимодействията между Т-клетъчния рецептор (TCR) и сроден пептид в рамките на основна молекула на комплекса за хистосъвместимост (МНС) или върху заразени/злокачествени клетки, или професионални антиген-представящи клетки [1].

Напоследък Т-клетките са в челните редици на новите лечения на рак, особено появата на инженерни клетъчни имунотерапии, включително Т-клетъчна терапия с химерен антигенен рецептор (CAR) [2]. Едно предимство на CAR Т-клетките е способността да разпознават антигени, експресирани върху клетъчната повърхност, без необходимост от представяне на антиген от МНС молекули, намалявайки необходимостта да се вземат предвид ограниченията на хистосъвместимостта и променливостта на представянето на пептид-МНС. Насочването, базирано на CAR, обикновено се насочва чрез антиген-разпознаващите характеристики на домен с променлив фрагмент с една верига (scFv), представен на повърхността на CAR Т-клетките. Този scFv позволява на CAR Т-клетките да се свързват и да се насочват към всяка макромолекула на клетъчната повърхност, дефинирана чрез свързване на антитяло.

За да завърши този рецептор, scFv е молекулярно слят с трансмембранен домен, който свързва антиген-разпознаващия извънклетъчен домен с вътреклетъчно сигнализиране и активиране от CD3ζ активиращия домен, получен от TCR комплекса. Първото поколение CAR Т-клетки използва само CD3ζ домейна. Въпреки това, бъдещите поколения CAR Т-клетки са изградени върху междуклетъчно сигнализиране чрез използване на костимулиращи домейни, като CD28 или 4-1BB, за подобряване на стимулацията на CAR Т-клетките. CAR Т-клетките от второ поколение включват единичен костимулаторен домен в CAR молекулата, докато CAR Т-клетките от трето поколение използват множество костимулиращи домени в тандем [3]. Последният напредък в технологиите доведе до генерирането на четвърто поколение CAR Т-клетки, наречени TRUCKs (Т клетки, пренасочени за неограничено от антиген цитокин-инициирано убиване) [4].

CAR Т-клетките от четвърто поколение са способни конститутивно или индуцируемо да секретират провъзпалителни фактори, като цитокини, които могат да насърчат устойчивост или функция. Молекулите CAR и допълнителните ефекторни молекули конвенционално се въвеждат в Т-клетките чрез вирусна трансдукция, използваща лентивирус или ретровирус, транспониране, използвайки транспозази на Спящата красавица или PiggyBac, или преходна трансфекция чрез доставяне на иРНК. Въпреки това, последните постижения, използващи насочена към хомология рекомбинация с CRISPR [5–7] и други инструменти за редактиране на гени, позволяват специфично за място интегриране на нов генетичен материал [8]. Този напредък ще намали променливостта между партидите на произведените CAR Т-клетъчни продукти и може да изясни специфични локуси или безопасни пристанища за интеграция, които подобряват клиничната ефикасност.

CAR Т-клетките са в процес на разработка, за да се насочат към много форми на рак, като най-добрите клинични резултати са демонстрирани досега срещу хематологични заболявания, като В-клетъчна левкемия и лимфом чрез насочване към ограничената по родословност В-клетъчна молекула CD19 и множествен миелом чрез насочване към B-клетъчен матурационен антиген (BCMA). Фигура 1 показва три CAR Т-клетъчни терапии в клиничен стадий и техните целеви антигени.

Този преглед се фокусира върху типовете макромолекули, насочени към ендогенни Т-клетки и как CAR Т-клетките разширяват този репертоар от антигени на клетъчния имунитет.

2. Пептиди

Т-клетките разпознават къси вериги от аминокиселини, наречени пептиди, чрез взаимодействието на TCR със сродни пептид-МНС комплекси. TCR е съставен отчасти от хетеродимер с променливи - и - вериги и може да свързва остатъци, намиращи се в молекулите на МНС, както и в пептида. Това взаимодействие ограничава антигенното разпознаване от Т-клетките почти единствено до аминокиселините, открити в МНС комплекса [9]. Има два вида MHC: клас I и клас II. TCR разпознаването на пептиди, открити в молекулите на MHC клас I, изисква CD8 корецептор и индуцира активиране на CD8 плюс Т-клетки, влияейки върху цитотоксичните Т-клетъчни отговори. Молекулите на MHC клас II се експресират от антиген-представящи клетки (APCs) и изискват CD4 корецептор за ангажиране на TCR и тези взаимодействия обикновено водят до активиране на хелперни Т-клетъчни отговори.

В допълнение към хетеродимерите на TCR, комплексът TCR включва също , δ, ε и ζ субединиците на CD3, които индуцират сигнална трансдукция при ангажиране на TCR и сроден пептид-MHC [10]. TCR се сглобява чрез голям набор от генни сегменти в процес, известен като V (променлива) D (разнообразие) J (свързване) рекомбинация [11]. Процесът на рекомбинация включва изрязване на двойноверижна ДНК, изрязване на генни сегменти и лигиране на останалите генни сегменти в кодиращите последователности на функциониращи TCR. Този процес може да произведе повече от 1015 възможни TCR с силно променливо разпознаване на антиген [12], което позволява на Т-клетките да разпознават изключително широк и разнообразен репертоар от пептид-MHC.

MHC клас I молекули са съставени от тежка верига, както и от 2-микроглобулин. Три полиморфни гена при хора кодират MHC клас I тежки вериги на HLA-A, HLA-B и HLA-C, което води до над 200 плюс варианта на HLA-A, 500 плюс варианта на HLA-B и 100 плюс варианта на HLA-C гени [13]. Тези полиморфизми на тежката верига на MHC са отговорни за генерирането на дивергентни жлебове за свързване на пептиди и уникални колекции от MHC-представени пептиди, което усложнява адаптивния трансфер на Т-клетки или специфични TCR гени от индивид на индивид (като универсално лечение на рак, например ) поради непълна хистосъвместимост [14]. Други фактори, свързани с МНС, които могат да ограничат Т-клетъчното разпознаване на антигенни пептиди, са понижена регулация на МНС клас I, увреждане на механизма за представяне на антиген и рядко или липсващо представяне на МНС клас I на мутирали пептиди. При папиларен рак на щитовидната жлеза, например, е доказано, че понижаването на МНС клас I влияе върху намаляването на броя на тумор-инфилтриращите лимфоцити (TILs), открити в тумора, и е свързано с по-лоши клинични резултати [15].

Основно ограничение на антигенното разпознаване от CAR молекули е изискването за клетъчна повърхност или извънклетъчно представяне. Като такъв, броят на антигените, които могат да бъдат насочени от CAR, е намален с много порядъци в сравнение с броя на антигените, които Т-клетките могат да разпознаят чрез TCR взаимодействие с пептид-MHC молекули. Въпреки това, генерирането на „TCR-подобни антитела“, клас антитела, способни да разпознават второстепенни антигени на хистосъвместимост (mHAgs) с афинитет 103–105 пъти по-висок от естественото свързване на TCR [16], може да даде на CAR Т-клетките способността за разпознаване на специфични МНС-свързани антигени, включително вътреклетъчни цели. Проучване на Walseng et al. разработиха "TCR-CAR" срещу пептидни фрагменти на MART-1 (DMF5 scFv) и TGF R2 (Radium-1) [17]. Тези TCR-CAR молекули пренасочват Т-клетките и естествените клетки убийци, представени от клетъчната линия NK-92, към целевия епитоп на двата гена. CAR Т-клетките и NK клетките успяха да изчистят клетки, представящи или MART-1, или TGFbR2 пептиди в рамките на техните MHC комплекси. TCR-CAR също са генерирани за селективно насочване към пептид, съставен от аминокиселини 235–243 от тумора на Wilm-1 (WT1), антиген, открит свръхекспресиран при левкемия, лимфом, както и солидни тумори, когато се представя от MHC цепнатина на HLA-A*2402 [18].

Може би най-успешната CAR молекула е анти-CD19 CAR, особено в контекста на CAR-инженерните Т-клетки (CART19). CD19 е В-клетъчна молекула с ограничен произход, която се експресира както върху здрави, така и върху злокачествени В-клетки. Още през 2011 г. изследванията показаха успеха на CART19 при пациенти с В-клетъчен рак. В пилотно клинично изпитване трима пациенти с резистентна на химиотерапия хронична лимфоцитна левкемия са лекувани с CART19 клетки; двама пациенти постигнаха пълна ремисия, а трети пациент постигна частична ремисия [19]. За разлика от разпознаването на пептид-МНС, клетките CART19 се свързват и се активират от CD19, експресиран на повърхността на В-клетките, независимо от разпознаването на МНС, ангажирането на корецептора и механизма за представяне на антиген. CART19 показа забележителен и възпроизводим успех в клинични изпитвания при пациенти с B-клетъчна левкемия и лимфом и четири одобрени от FDA CD19-насочени CAR T-клетъчни терапии са одобрени към днешна дата: (по реда на първото одобрение) tisagenlecleucel, axicabtagene ciloleucel, brexucabtagene autoleucel и lisocabtagene maraleucel. И четирите одобрени CD19-насочени CAR терапии използват scFv от анти-CD19 антитялото FMC63. Idecabtagene violence е друга CAR Т-клетъчна терапия, насочена към BCMA за рецидивирал/рефрактерен множествен миелом, която също беше одобрена от FDA през 2021 г.

Новата област на развитие на Т-клетките на CAR пренасочва специфичността на Т-клетките към антигени в извънклетъчната среда, за разлика от насочването към антигени на клетъчната повърхност. CAR Т-клетките, насочени към разтворим TGF-, имуносупресивен цитокин, експресиран от много солидни тумори, се разширяват многократно в отговор на TGF-стимулация, докато неспецифичните CAR Т-клетки показват много ниска устойчивост поради инхибиторните ефекти на супресивния цитокин [20]. ]. Въпреки че анти-TGF-CAR Т-клетките не са цитолитични, този подход демонстрира, че CAR могат да превключат имуносупресивните фактори, произведени от тумори, в имуностимулиращи сигнали. Докато тази терапия превръща имуносупресивен фактор в имунен стимулатор, може да има някои опасения относно промените в развитието на Т-клетките, тъй като TGF- насърчава промените в развитието на CD8 плюс Т-клетъчната диференциация [21]. Необходими са повече проучвания и опити, за да се определи дали това ще има някакви отрицателни ефекти върху имунната система.

Друг уникален клас мишени за CAR Т-клетки може да съществува в рамките на структурните компоненти на извънклетъчния матрикс (ECM). Вагнер и др. генерирани CAR Т-клетки, които могат да се насочат към допълнителен домен В (EDB) на фибронектин, сплайсиран вариант на фибронектин, произведен от много видове солидни тумори [22]. Насочването към ECM на множество човешки солидни тумори с анти-фибронектин CAR Т-клетки доведе до контрол на туморния растеж и повишена преживяемост в няколко модела на ксенографт, получени от клетъчна линия. Освен това, EDB домейнът на миши фибронектин беше насочен от CAR Т-клетки, конструирани с еднодомейно антитяло (VHH), специфично за EIIB [23]. В този модел растежът на меланома B16 се забави в сравнение с контролните CAR Т-клетки, което подобри Т-клетъчната инфилтрация и вероятно изкриви имуносупресивна ТМЕ към възпалителна ТМЕ.

3. Липиди

Както е описано по-горе, МНС клас I и клас II молекули представят пептиди на повърхността на клетките за разпознаване от TCR на Т-клетките. Трета молекула, CD1, се използва по подобен начин от клетките. Въпреки това, докато МНС комплексите представят пептиди, CD1 представя липиди, включително, но не само, гликолипиди [24–26]. Тази разлика се дължи на хидрофобността на жлеба за свързване на CD1, който позволява представянето на хидрофилни елементи на антигени към CD1 протеина [27]. Хората имат пет различни CD1 изоформи, които представят липидите по различни начини. Тези изоформи са CD1a, CD1b, CD1c, CD1d и CD1e. CD1 комплексите представят антигени на NKT-клетки, които са ограничени до CD1 домейна и не са в състояние да разпознаят пептид-MHC [28].

CD1 комплексите са подобни по структура на МНС комплексите с извънклетъчен домен на тежка верига, който се свързва с 2микрогобулин. Въпреки това, когато миши CD1d протеини са кристализирани, те показват по-голяма свързваща бразда, създадена с неполярни остатъци, в които липидите могат да се свързват [27]. Друга основна разлика между MHC комплексите и CD1 комплексите е разнообразният набор от представени молекули. MHC комплексите, както е посочено по-горе, са силно полиморфни, което позволява различни структури на ограничено представяне. CD1 комплексите обаче могат да свързват широк набор от различни липидни молекули, тъй като този процес не изисква перфектно позициониране на липидните молекули, като по този начин позволява на CD1 комплексите да свързват множество молекули с по-малко ограничения [29].

CD1-ограничените Т-клетки съдържат комбинация от и δ TCR. Те варират от МНС-ограничени Т-клетки, като използват по-малко V гени, които водят до пренаредени TCR вериги заедно с инвариантни TCR подредби [30]. Тази подгрупа от клетки обикновено се нарича Т-клетки естествени убийци (NKT-клетки) поради уникалната експресия на CD161, маркер, който обикновено се намира само върху NK клетки [31]. NKT-клетките са функционално много различни в зависимост от техния жизнен етап и обикновено се определят от това дали клетката експресира или не CD4, като CD4 плюс NKT-клетките показват по-малко диференциация от CD4- NKT-клетките [32]. Съзряването на тези клетки от CD4 плюс до CD4− се характеризира с повишаване на секрецията на TH1 цитокини спрямо TH2 цитокини. Поради тази промяна, CD4- клетките са по-цитолитични от техните CD4 плюс двойници.

При рак CD1-ограничените NKT-клетки не винаги имат положителен ефект. Докато екзогенното лечение и активирането на CD1-ограничени NKT-клетки от -галактозилцерамид (-GalCer) показа, че CD1-ограничените Т-клетки могат да имат антитуморен ефект [33], тези клетки често не го правят естествено показват цитотоксична активност срещу солидни тумори без екзогенно активиране. Известно е, че производството на NKT на IL-13 действа като имунен супресант на CD8 плюс Т-клетки, което може да наруши имунната антитуморна активност [34]. Въпреки това, други проучвания показват, че производството на IFN от циркулиращите NKT-клетки е важно за вродения антитуморен отговор [35] и повишената честота на NKT-клетки в кръвта или туморите може да доведе до благоприятни клинични резултати при пациенти с рак [36]. Привидно противоречивата природа на NKT-клетъчната активност може да се дължи на гореспоменатите разлики в NKT-клетъчните фенотипове.

Полето на CAR Т-клетките, насочени към липидите, се фокусира най-вече върху ганглиозида GD2, който е силно свръхекспресиран в невробластома и други солидни тумори [37]. Предимството на GD2-насочените CAR Т-клетки е способността им да преминават през кръвно-мозъчната бариера, което е подобрение в сравнение с други форми на лечение, като моноклонални антитела за GD2. Първите GD2-специфични CAR Т-клетки бяха произведени през 2009 г. за насочване към кожен меланом [38]. scFv, получен от GD2-таргетното антитяло 14g2a, беше включен в CAR молекула, костимулирана от вътреклетъчните сигнални домени CD28 и OX40. GD2-специфични CAR Т-клетки успяха да убият линия GD2 плюс мезенхимни стволови клетки (MSC) без изчистване на изогенна GD2- MSC линия, демонстрирайки антигенна специфичност. При невробластома е доказано, че анти-GD2 CAR Т-клетките контролират ефективно растежа на тумора при проучвания с мишки [39,40], а наскоро и в клинични проучвания. Първото клинично проучване на GD2-специфични CAR Т-клетки оценява безопасността на първо поколение CAR, който съдържа вътреклетъчния домен на CD3ζ без костимулиращ домейн, за разлика от CAR дизайните, обсъдени по-горе, в Epstein- Barr вирус-специфични Т-клетки [41]. Устойчивостта на GD2-специфичните CAR Т-клетки се наблюдава повече от шест седмици и има корелация между упоритостта на CAR Т-клетките и клиничния отговор, включително две пълни ремисии на невробластома. В допълнение към GD2-специфичните CAR Т-клетки, CAR също са разработени за насочване към ганглиозидите O-ацетил-GD2, Neu5Gc-GM3 и GD3, както и глобозидите GloboH и SSEA4 [42].

Друг подход за насочване към липидната рамка е насочването към самия CD1 комплекс, за разлика от специфичен липид в молекулата [43]. Тази работа се извършва при Т-клетъчна остра лимфобластна левкемия, заболяване, което е трудно да се насочи към CAR Т-клетките поради споделени маркери както върху ефекторните CAR клетки, така и върху злокачествените Т клетки. Кортикалната T-ALL (coT-ALL) се характеризира с повърхностната експресия на CD1a, CD1 изоформа, присъстваща само в нормалните тъкани по време на развитието на кортикалните тимоцити и в Лангерхансовите клетки. Тези CAR Т-клетки бяха в състояние специфично да свържат coT-ALL без никакво свързване на незлокачествени Т клетки. CD1a CAR Т-клетките успяха да елиминират T-ALL клетъчни линии както in vitro, така и in vivo в предклинични проучвания. Феталните тимоцити бяха запазени в съвместна култура с CD1a CAR Т-клетки, което предполага, че тази CAR T терапия може да не представлява риск от аблация на тимуса.

4. Гликани

Гликаните са моно- и полизахариди, произведени от сложни биосинтетични пътища, които след транслация модифицират протеини, липиди и нуклеинови киселини с участието на нуклеотидни захари като донори, като същевременно медиират биологични функции, като сгъване на протеини, съхранение на енергия и метаболизъм, сред други функции. Един клас гликани, известни като цвитерионни полизахариди (ZPS), могат да активират имунната система чрез представяне на пептиди, свързани с молекули на МНС клас II [44]. Тези молекули могат да бъдат разпознати от CD4 плюс Т-клетки, което води до образуването на имунен отговор на паметта. ZPS имат редуващи се центрове за положителен и отрицателен заряд в рамките на повтарящите се единици [45]. Тези структури често се образуват по време на бактериални инфекции, като капсулата на B. fragilis, както и полизахаридната капсула тип 1 на S. pneumoniae. В допълнение към тях, изследователят Шейв изследва ZPS, известен като полизахарид А (PSA), експресиран от грам-отрицателна бактерия Bacteroides fragilis [46]. Тази бактерия е симбиотична с имунната система и проучванията показват, че свободни от микроби мишки, експресиращи PSA върху B. fragilis, са в състояние да поддържат здравословно количество CD4 плюс Т-клетки в далака в сравнение с WT мишки [47]. Проучване на Cobb et al. [19] показа, че докато всички видове полизахариди могат да бъдат транспортирани в APC, като дендритни клетки, само тези, които са цвитерионни, могат да се локализират заедно с MHC II на повърхността на APC.

Въпреки консенсуса, че повечето взаимодействия между TCR и пептид-МНС са независими от гликана, специфични гликопептиди са включени като мишени на ваксините. MUC1 е мембранно свързан муцин, открит върху много различни типове солидни тумори, и пресечена О-гликоформа на MUC1, наречена Tn-MUC1, е била цел в няколко имунотерапевтични стратегии [48], включително във ваксина, използвана при човешки MUC 1-експресиращи трансгенни мишки [49], както и при резус макаци и хора [50]. При мишки е установено, че Tn-MUC1 активира гликопептид-специфични CD4 плюс Т клетки чрез представяне на антиген върху MHC II от дендритни клетки или В клетки, демонстрирайки, че гликоформите на MHC-представен пептид могат да бъдат разпознати чрез TCR взаимодействие. При хора е установено, че Tn-MUC1-специфични CD4 плюс и CD8 плюс Т-клетки присъстват при 5 от 7 пациенти, ваксинирани с дендритни клетки, заредени с Tn-MUC1-. По подобен начин, O-GlcNAc-специфични Т-клетъчни отговори са наблюдавани срещу споделени O-GlcNAc пептиди, идентифицирани чрез имуногликопротеомика на левкемии. Тези пептиди бяха представени от МНС клас I молекули и O-GlcNAc-специфична Т-клетъчна линия може да убие автоложни клетки, пулсирани с O-GlcNAc пептид, но не и клетки, пулсирани с немодифициран пептид. Взети заедно, тези проучвания показват, че пост-транслационните модификации на пептиди, особено О-свързани модификации, могат да представляват нов клас неоантигени за TCR-базирана имунотерапия.

Промененото гликозилиране върху мембраната на злокачествените клетки е обща характеристика на рака [51]. Тази промяна в пост-транслационните модификации увеличава броя на тумор-специфичните антигени за CAR Т-клетъчно свързване. Първият CAR, който се възползва от тези разлики в гликозилирането, беше насочен срещу тумор-асоцииран гликопротеин (TAG-72), пресечен сиалил-Tn O-гликан, разположен върху клетъчната повърхност на O-гликопротеини [52], за които е известно, че са свръхекспресирани от епителни аденокарциноми [53]. Проектирани като CAR от първо поколение, Т-клетките CC49 CAR успяха ефективно да се насочат към стомашно-чревни туморни линии, експресиращи TAG-72. Първото изпитване при хора на TAG-72 CAR Т-клетки доведе до значително намаляване както на серумните нива на TAG-72, така и на серумните нива на CEA. Въпреки тези промени не е постигнат клиничен отговор [54], вероятно поради липсата на Т клетъчна пролиферация, както и отхвърляне поради имуногенност срещу CC49 scFv. По-нови проучвания, фокусирани върху насочването към TAG-72, включват разработването на CAR от второ поколение, който споделя същия CC49 scFv и добавя 4-1BB костимулиращ домейн за подобрена преживяемост на Т-клетките. Второто поколение TAG-72 CAR Т-клетки показаха положително убиване на тумори при миши модели [55]. Друго проучване оценява CAR, насочен както към TAG-72, така и към потискащия макрофагите туморен маркер CD47 [56]. Това проучване показа, че CAR Т-клетките със способността да свързват и двата маркера са в състояние да изчистят таргетните клетки in vitro и може да са в състояние да намалят вероятността от рецидиви на загуба на антиген при пациенти.

Друг пример за диференциално гликозилиран туморен антиген е големият муцинов протеин муцин 1 (MUC1), който е силно О-гликозилиран и често експресира пресечени О-гликани, като Tn антиген, в туморни клетки. Моноклоналното антитяло 5E5 може селективно да се насочи към Tn-гликоформата на MUC1 [48]. Използвайки вариабилните домени на 5E5 антитялото като scFv, второ поколение, 4-1BB-костимулиран CAR генерира стабилна антитуморна активност в модели на ксенотрансплантация, получени от клетъчна линия на човешка Т-клетъчна левкемия и метастатичен рак на панкреаса. Клинично изпитване фаза I, оценяващо CAR Т-клетки, насочени към Tn-MUC1 при няколко клинични показания, започна през 2019 г. (NCT04025216).

Lewis Y (LeY) е друг клинично значим олигозахарид, който е обещаваща цел за CAR Т-клетките. Въпреки че функцията на LeY е неизвестна, тя е представена на няколко протеина с висок брой копия, включително някои тумор-асоциирани антигени [57]. CAR от второ поколение с CD28 костимулиращ домен демонстрира предклинична ефикасност чрез насочване към LeY антигена при мишки, носещи подкожни OVCAR3 ракови тумори на яйчниците [58] и беше открито клинично изпитване за определяне на ефикасността при пациенти с остра миелоидна левкемия (AML). Един пациент постигна преходен CR и двама пациенти постигнаха PR. Въпреки това, заболяването прогресира при всичките петима пациенти и най-добрият отговор от 23 месеца до прогресията е свързан с повишена устойчивост на Т-клетките на CAR. Друго изпитване беше започнато през 2019 г. в Австралия и продължава към момента на този преглед.

Друг дизайн на CAR, който позволява насочването на гликани, използва естествени гликан-свързващи протеини или лектини като извънклетъчен антиген-специфичен домен. Проучване на Meril et al. разработиха CARs, включващи екзодомейни на човешки Siglec-7 и Siglec-9 за свързване на сродни сиалогликани [59]. Базираните на Siglec CAR Т-клетки са способни да медиират антитуморна активност срещу клетъчни линии, получени от ракови хистотипове, различни като левкемия и рак на яйчниците in vitro, както и получен от пациент модел на ксенографт на меланом в NSG мишки. Това използване на човешки рецептори или лиганди като свързващ домейн на CAR Т-клетки може да намали имуногенността на клетъчните терапии, експресиращи химерни протеини, като човешката антимишка реактивност, наблюдавана в някои клинични проучвания на CAR Т-клетки поради разпознаването на миши- базирани scFvs.

5. Фосфо-антигени

Повърхностните фосфо-антигени могат също да бъдат разпознати от циркулиращите Т-клетки. Това разпознаване е ограничено до много специфична подгрупа от Т-клетки, определени от експресията на δ TCRs, специфично експресиращи Vδ2, както и V 9 (V 9Vδ2 Т-клетки). Тези Т-клетки разпознават фосфоантигени, представени от бутирофилин 3A (BTN3A) молекули [60] или бутирофилин 2A (BTN2A) [61].

Молекулите на бутриофилина са гени, които са необходими за стимулиране на V 9Vδ2 Т-клетки от фосфоантигени и са свързани с В7 семейството на протеини, които включват костимулиращи и ко-инхибиторни молекули [62]. Има три подсемейства бутирофилинови молекули (BTN1, BTN2 и BTN3), като най-голяма хомология съществува между BTN2A и BTN3A. Молекулите BTN3A са противоречиви по начина, по който представят антигени и стимулират V 9Vδ2 Т-клетки. BTN3A е подсемейство, съставено от три гена: BTN3A1, BTN3A2 и BTN3A3. Едно скорошно проучване определи значението на вътреклетъчния домейн B30.2, който е част от BTN3A1. Установено е, че този домен B30.2 е стимулиращият домен за V 9Vδ2 Т-клетки, след като е химерно добавен към BTN3A3, протеин, който обикновено се характеризира като нестимулиращ [63]. След присаждане на B30.2 домейн от BTN3A1 върху BTN3A3, домейнът е в състояние да стимулира V 9Vδ2 Т-клетки.

δ Т-клетките са по-малка популация от Т-клетки, дефинирани от техните разлики в TCR, които ги разделят от Т-клетките. Тези клетки, подходящо, са направени от TCR, които съдържат верига и δ верига, за разлика от традиционните и вериги. V 9Vδ2 Т-клетките, когато се активират, могат да упражняват набор от различни ефекторни функции, включително убиване на заразени клетки [64]. Тази подгрупа от клетки съставлява 1-5 процента от общия брой циркулиращи Т-клетки. Въпреки това, по време на инфекции, подгрупата се увеличава по честота до над 50 процента [65]. Тази подгрупа от клетки често експресира CD45RO с висока честота, което води до по-подобен на памет фенотип. Това води до по-подобен на вроден Т-клетъчен отговор, за разлика от придобит ефекторен отговор. Докато само 1–5 процента от общите Т-клетки са V 9Vδ2 Т-клетки, над 1 от 40 общи Т-клетки на паметта са V 9Vδ2 Т-клетки [66]. Този фенотип позволява на V 9Vδ2 Т-клетките да се насочват към голям брой фосфоантигени, вместо специфично да се свързват само с един. При активиране с фосфоантиген, V 9Vδ2 Т-клетките преференциално се диференцират в Th1-подобен фенотип, характеризиращ се с високо производство на IFN- и TGF [67]. Въпреки това, те могат също да бъдат индуцирани в Th2, Th17 и Treg популации в съответствие с представения им цитокинов профил. Например, Th2 диференциация се случва със стимулация с IL-4, а диференциация на Th17 се случва със стимулация с IL-1, IL-23 и TGF [68].

Известно е, че V 9Vδ2 Т-клетките имат както про, така и антиимуногенен ефект върху туморите. In vitro и миши модели, те са цитотоксични срещу много различни видове туморни линии [69]. Цитотоксичната активност срещу тумори се характеризира с освобождаване на IFN- и TNF-, както и с увеличаване на производството на гранзим и перфорин [68]. Въпреки това, протуморна активност се открива и с V 9Vδ2 Т-клетки. Известно е, че V 9Vδ2 Т-клетките потискат CD4 плюс Т-клетъчната пролиферация, както и произвеждат противовъзпалителни цитокини като IL-10, което предполага, че популация от тези клетки има регулаторен или супресивен фенотип [70].

Докато някои Т-клетки също могат да се насочват към фосфоантигени чрез TCR, по-голямата част от клетъчното фосфорилиране се случва вътреклетъчно, което вероятно е ограничило преследването на този клас мишени за развитие на CAR. Дискутира се темата за фосфорилирането на клетъчната мембрана. Проучванията обаче показват, че съществува извънклетъчно фосфорилиране от секретирани кинази [71]. Това фосфорилиране може да доведе до биологични ефекти, като например фосфорилирането на рецепторната тирозин киназа EphB2, което води до взаимодействия между EphB2 и N-метил-D-аспаратните рецептори (NMDARs), което на свой ред води до болка [72]. Някои видове рак също показват увеличение на извънклетъчното фосфорилиране. Показано е голямо увеличение на лактопротеин киназата (екто-PKA) в серума на пациенти с рак на гърдата, както и повишения на PKA, PKC и CK2 в простазомите при рак на простатата, което може да доведе до увеличаване на екстрацелуларното фосфорилиране [73] . Ако тези модификации са често срещани, тогава извънклетъчните фосфати трябва да бъдат изследвани като възможен нов клас мишени за CAR Т-клетки. Понастоящем не съществуват проучвания за оценка на фосфоантиген-специфични CAR.

6. Потенциални мишени за CAR Т-клетки: GlycoRNA

Скорошна статия на Flynn et al. е описал гликозилирана РНК, присъстваща на мембраната на различни видове клетки [74]. ГликоРНК се транспортират до клетъчната мембрана и могат да съдържат сиалогликани, които се разпознават от рецепторите от типа на лектин (Siglec), свързващи сиалова киселина, Siglec-11 и Siglec-14. Сиглеките са саркогликан-свързващи имунни рецептори с роли в инхибирането на имунното активиране, подобно на ролята на PD1 в Т-клетките. Докато идентифицирането на гликоРНК е скорошно, това откритие трябва да насърчи изследването дали гликоРНК се експресира селективно или по-обилно от туморни клетки. В допълнение, CAR молекулите могат да бъдат разработени за насочване към РНК и гликоген на клетъчната повърхност, което е още един пример за разширяване на целевите антигени, CAR молекулите са добавени към набора от инструменти за клетъчен имунитет.

Други потенциални цели за CAR Т-клетъчни терапии са били прегледани в миналото [75,76].

7. Изводи

Т-клетъчното разпознаване на различни видове биомолекули продължава да бъде важен аспект на имунологичните изследвания. Докато естествено срещащите се Т-клетки могат да разпознават много видове антигени, тяхното насочване е ограничено до представяне на антиген в домейни като MHC, CD1 и BTN. Добавянето на химерен рецептор към Т-клетките позволява насочването на мембранно свързани антигени, които преди това не са били таргетирани от Т-клетките. CAR Т-клетките са доказали, че са ефективен инструмент в борбата срещу рака, като позволяват независимо от MHC насочване към тумор-специфични повърхностни молекули. По-нататъшните изследвания продължават да подобряват типовете мишени за CAR Т-клетките, както и да подобряват дизайна на CAR.

Авторски принос:

JTK и ADPJ замислиха концепцията и написаха и редактираха прегледа. Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране:

ADPJ се подкрепя от финансиране за научни изследвания от Министерството на ветераните (IK2 BX00483), Tmunity Therapeutics, Parker Institute for Cancer Immunotherapy, AACR-Lustgarten Foundation, V Foundation и Penn-Hopkins Ovarian Cancer SPORE DRP (NCI P50CA228991).

Изявление на институционалния съвет за преглед:

Не е приложимо.

Декларация за информирано съгласие:

Не е приложимо.

Декларация за наличност на данни:

Не е приложимо.

Конфликти на интереси:

Авторите декларират липса на конфликт на интереси.

Препратки

1. Хенеке, Дж.; Wiley, DC Т клетъчни рецептор-MHC взаимодействия отблизо. Cell 2001, 104, 1–4. [CrossRef]

2. юни, CH; Sadelain, M. Химерна антигенна рецепторна терапия. Н. англ. J. Med. 2018, 379, 64–73. [CrossRef]

3. Токарев, Н.; Ogonek, J.; Endres, S.; von Bergwelt-Baildon, М.; Коболд, С. Обучение на старо куче на нови трикове: следващо поколение CAR Т клетки. бр. J. Рак 2019, 120, 26–37. [CrossRef] [PubMed]

4. Хуанг, Р.; Ли, X.; Хей.; Zhu, W.; Гао, Л.; Liu, Y.; Wen, Q.; Zhong, JF; Zhang, C.; Zhang, X. Последни постижения в CAR-T клетъчното инженерство. J. Hematol. Oncol. 2020, 13, 86. [CrossRef]

5. Eyquem, J.; Mansilla-Soto, J.; Giavridis, T.; ван дер Стеген, SJ; Hamieh, М.; Кунанан, КМ; Одак, А.; Гонен, М.; Sadelain, M. Насочването на CAR към TRAC локуса с CRISPR/Cas9 засилва отхвърлянето на тумора. Nature 2017, 543, 113–117. [CrossRef]

6. Хейл, М.; Месоединник, Т.; Романо Ибара, GS; Sahni, J.; Bernard, A.; Зомер, К.; Scharenberg, AM; Ролингс, DJ; Wagner, TA Engineering ХИВ-резистентни, анти-ХИВ химерни антигенни рецепторни Т клетки. Mol. Там. 2017, 25, 570–579. [CrossRef]

7. Хамилтън, младши; Цучида, Калифорния; Нгуен, DN; Срамежлив, BR; McGarrigle, ER; Сандовал Еспиноза, CR; Кар, Д.; Blaeschke, F.; Марсън, А.; Doudna, JA Целевата доставка на CRISPR-Cas9 и трансгени дава възможност за комплексно инженерство на имунни клетки. Cell Rep. 2021, 35, 109207. [CrossRef] [PubMed]

8. Ървинг, М.; Ланитис, Е.; Migliorini, D.; Ivics, Z.; Guedan, S. Избор на правилния инструмент за генетично инженерство: Клинични уроци от химерни антигенни рецепторни Т клетки. тананикам Джийн Тер. 2021, 32, 1044–1058. [CrossRef] [PubMed]

9. Рангараджан, С.; Mariuzza, RA Т клетъчни рецепторни отклонения за MHC: Коеволюция или корецептори? Cell Mol. Life Sci. 2014, 71, 3059–3068. [CrossRef]

10. Бразин, К.Н.; Малис, RJ; Das, DK; Фън, Ю.; Hwang, W.; Wang, JH; Wagner, G.; Ланг, MJ; Reinherz, EL. Структурни характеристики на апарата за механотрансдукция на TCR, който насърчава дискриминацията на pMHC. Преден. Immunol. 2015, 6, 441. [CrossRef]

11. Roth, DB V(D)J Рекомбинация: Механизъм, грешки и точност. Microbiol. Spectr. 2014, 2, MDNA3–MDNA0041. [CrossRef]

12. Николич-Зугич, Й.; Слифка, М.К.; Messaoudi, I. Многото важни аспекти на разнообразието на репертоара на Т-клетките. Нац. Rev. Immunol. 2004, 4, 123–132. [CrossRef]

13. Мидълтън, Д.; Menchaca, L.; Rood, H.; Komerofsky, R. Нова алелна честотна база данни. Тъканни антигени 2003, 61, 403–407. [CrossRef]

14. Schmid, BV; Шмид, Б.; Ke¸smir, C.; de Boer, RJ Специфичността и полиморфизмът на MHC клас I предотвратява глобалната адаптация на HIV-1 към мономорфната протеазома и TAP. PLoS ONE 2008, 3, e3525. [CrossRef]

15. Angell, TE; Lechner, MG; Jang, JK; LoPresti, JS; Epstein, AL MHC клас I загуба е чест механизъм на имунно бягство при папиларен рак на щитовидната жлеза, който се обръща чрез лечение с интерферон и селуметиниб in vitro. Clin. Cancer Res. 2014, 20, 6034–6044. [CrossRef]

16. Akatsuka, Y. TCR-подобни CAR-T клетки, насочени към MHC-свързани второстепенни хистосъвместими антигени. Преден. Immunol. 2020, 11, 257. [CrossRef] [PubMed]

17. Walseng, E.; Köksal, H.; Сектиоглу, IM; Fåne, A.; Skorstad, G.; Kvalheim, G.; Gaudernack, G.; Inderberg, EM; Wälchli, S. TCR-базиран химерен антигенен рецептор. Sci. Rep. 2017, 7, 10713. [CrossRef] [PubMed]

18. Акахори, Й.; Wang, L.; Йонеяма, М.; Seo, N.; Okumura, S.; Мияхара, Й.; Amaishi, Y.; Окамото, С.; Mineno, J.; Икеда, Х.; et al. Антитуморната активност на CAR-T клетките, насочени към вътреклетъчния онкопротеин WT1, може да бъде подобрена чрез ваксинация. Кръв 2018, 132, 1134–1145. [CrossRef]

19. Cobb, BA; Wang, Q.; Цианабос, AO; Kasper, DL Обработка и представяне на полизахариди по MHCII пътя. Cell 2004, 117, 677–687. [CrossRef] [PubMed] 20. Chang, ZL; Лоренцини, MH; Чен, X.; Тран, У.; Бангаян, Ню Джърси; Chen, YY Пренавиване на Т-клетъчните отговори към разтворими фактори с химерни антигенни рецептори. Нац. Chem. Biol. 2018, 14, 317–324. [CrossRef]

21. Санджаби, С.; О, SA; Li, MO Регулиране на имунния отговор от TGF-: от зачеване до автоимунитет и инфекция. Cold Spring Harb. Перспектива. Biol. 2017, 9, a022236. [CrossRef] [PubMed]

22. Вагнер, Дж.; Уикман, Е.; Shaw, TI; Анидо, АА; Langfitt, D.; Джан, Дж.; Портър, SN; Pruett-Miller, SM; Тилман, Х.; Krenciute, G.; et al. Антитуморни ефекти на CAR T клетки, пренасочени към EDB сплайс вариант на фибронектин. Рак Имунол. Рез. 2021, 9, 279–290. [CrossRef]

23. Xie, YJ; Дуган, М.; Jailkhani, N.; Ingram, J.; Фанг, Т.; Kummer, L.; Момин, Н.; Пишеша, Н.; Rickelt, S.; Hynes, RO; et al. Базирани на нанотела CAR Т клетки, които са насочени към туморната микросреда, инхибират растежа на солидни тумори в имунокомпетентни мишки. Proc. Natl. акад. Sci. САЩ 2019, 116, 7624–7631. [CrossRef]

24. Муди, DB; Besra, GS Гликолипидни цели на CD1-медиирани Т-клетъчни отговори. Имунология 2001, 104, 243–251. [CrossRef]

25. Sieling, PA; Чатърджи, Д.; Porcelli, SA; Пригози, TI; Mazzaccaro, RJ; Сориано, Т.; Блум, BR; Brenner, MB; Кроненберг, М.; Brennan, PJ CD1-ограничено Т-клетъчно разпознаване на микробни липогликанови антигени. Наука 1995, 269, 227–230. [CrossRef]

26. Zajonc, DM; Kronenberg, M. CD1 медиирано Т клетъчно разпознаване на гликолипиди. Curr. мнение Структура. Biol. 2007, 17, 521–529. [CrossRef] [PubMed]

27. Зенг, З.; Кастано, Арканзас; Segelke, BW; Stura, EA; Питърсън, Пенсилвания; Wilson, IA Кристална структура на миши CD1: MHC-подобна гънка с голяма хидрофобна свързваща бразда. Наука 1997, 277, 339–345. [CrossRef]

28. Шьонрих, Г.; Raftery, MJ CD1-Ограничени Т-клетки по време на персистиращи вирусни инфекции: „Симпатия към дявола“. Преден. Immunol. 2018, 9, 545. [CrossRef]

29. Sacchettini, JC; Gordon, JI Плъх, чревен протеин, свързващ мастни киселини. Моделна система за анализиране на силите, които могат да свържат мастни киселини с протеини. J. Biol. Chem. 1993, 268, 18399–18402. [CrossRef]

30. Винсент, MS; Gumperz, JE; Brenner, MB Разбиране на функцията на CD1-ограничените Т клетки. Нац. Immunol. 2003, 4, 517–523. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com