CAR Т-клетки восстанавливают разбитые сердца мышей
В передовом методе лечения рака, известном как CAR T-клеточная терапия, некоторые иммунные клетки пациента удаляются и модифицируются для экспрессии синтетического рецептора CAR, который позволяет клеткам цепляться за раковые клетки и уничтожать их.
С помощью нового метода, разработанного на мышах, CAR T-клетки теперь могут быть получены in vivo, без удаления и повторной пересадки клеток, а затем использованы для лечения совершенно другого заболевания. У мышей CAR T-клетки были нацелены на ранозаживляющие клетки, называемые фибробластами, и таким образом уменьшали образование рубцовой ткани на сердце.
Химерные антигенные рецепторы(CAR, химерные иммунорецепторы) - это рецепторные белки, которые были сконструированы таким образом, чтобы дать Т-клеткам новую способность нацеливаться на определенный белок. Рецепторы являются химерными, поскольку они объединяют в одном рецепторе функции связывания антигена и активации Т-клеток.
Клеточная терапия CAR-T использует Т-клетки, созданные с помощью CAR, для лечения рака. Суть иммунотерапии CAR-T заключается в модификации Т-клеток для распознавания раковых клеток с целью их более эффективного поражения и уничтожения. Ученые получают Т-клетки от людей, генетически изменяют их, а затем вводят полученные CAR-T-клетки пациентам, чтобы те атаковали их опухоли.
CAR-T-клетки могут быть получены либо из Т-клеток собственной крови пациента(аутологичные), либо из Т-клеток другого здорового донора(аллогенные). После выделения из человека эти Т-клетки генетически модифицируются для экспрессии специфического CAR, который программирует их на антиген, присутствующий на поверхности опухолей. Для безопасности CAR-T-клетки создаются таким образом, чтобы быть специфичными к антигену, экспрессированному на опухоли, который не экспрессируется на здоровых клетках.
"Способность генерировать CAR T-клетки in vivo теперь делает каждый медицинский центр потенциальным местом лечения рака", - сказал The Scientist Джеффри Молкентин, молекулярный биолог из Детской больницы Цинциннати, не принимавший участия в исследовании.
"Если этот метод будет использоваться для терапии рака или других заболеваний, то теперь вам больше не понадобится предприятие GMP по производству клеток", - говорит он, имея в виду нормативные требования, связанные с производством CAR-T вне организма.
Поскольку сердце не может восстанавливать утраченные клетки, образование рубцов имеет решающее значение после инфаркта или другой травмы сердца для поддержания структуры органа и его способности перекачивать кровь. Однако рубцы делают сердце жестким, ухудшают его работу и могут привести к сердечной недостаточности.
В предыдущем исследовании Хайг Агаджанян и Джонатан Эпштейн из Университета Пенсильвании создали CAR T-клетки вне организма, традиционным способом, для воздействия на белок, активирующий фибробласты(FAP), который является поверхностным антигеном активированных фибробластов. У мышей с повреждением сердца CAR T-клетки нацеливались на активированные фибробласты и уменьшали сердечный фиброз.
Однако CAR Т-клетки, созданные ex vivo("вне организма"), могут сохраняться в течение нескольких месяцев после пересадки пациентам. "Активированные фибробласты необходимы для заживления ран, поэтому если у вас есть устойчивые антифибробластные CAR T-клетки, это может стать риском в случае будущих травм", - говорит Хамиде Пархиз, соавтор настоящего исследования и молекулярный биолог из Университета Пенсильвании.
Целью данного исследования было получение CAR Т-клеток, обладающих лишь временной активностью, поэтому Агаджанян и Эпштейн объединились с Пархиз, специализирующейся на целевой наномедицине, и Дрю Вайсманом из Penn Medicine, соавтором технологии мРНК, используемой в вакцинах Pfizer/BioNTech и Moderna COVID-19.
Подход команды использует инъекцию мРНК, чтобы заставить Т-клетки мышей производить свой собственный CAR(химерный антигенный рецептор), который нацелен на FAP на фибробластах. Подобно вакцинам COVID-19 на основе матричной РНК, эта мРНК заключена в липидные наночастицы. Исследователи направили эти наночастицы на Т-клетки, украсив частицы антителами против CD5, рецептора, естественно экспрессируемого Т-клетками.
Т-клетки экспрессируют более высокий уровень CD5, чем В-клетки. CD5 повышается на Т-клетках при сильной активации. В тимусе существует корреляция между экспрессией CD5 и силой взаимодействия Т-клетки с самопептидами.
В ходе опыта, Т-клетки захватили мРНК и транслировали ее для производства FAPCAR. Но поскольку мРНК нестабильна, производство CAR было лишь кратковременным. "Примерно через 24-48 часов после введения липидных наночастиц мы обнаружили от 15 до 22 процентов FAPCAR-положительных Т-клеток у мышей, получавших лечение. Затем этот показатель постепенно снижается, и через неделю после инъекции вы не видите никакой экспрессии FAPCAR", - говорит Пархиз.
Чтобы проверить, насколько хорошо работают созданные in vivo CAR T-клетки, исследователи вводили мышам ангиотензин II и фенилэфрин, чтобы вызвать повышение кровяного давления. Подождав неделю, пока возникнет фиброз, команда ввела мышам липидные наночастицы, содержащие мРНК.
Когда мышей обследовали через две недели, их сердечные функции улучшились по сравнению с контрольными мышами, у которых был вызван фиброз сердца, но которых не лечили CAR T-клетками, что оценивалось с помощью эхокардиографии. Рассматривая сердечную ткань мышей, исследователи обнаружили, что рубцовая ткань в желудочках уменьшилась у некоторых обработанных мышей настолько, что они были неотличимы от здоровых контрольных. Сохранялась только рубцовая ткань вокруг кровеносных сосудов, поскольку этот фиброз вызывается фибробластами, не экспрессирующими FAP, на который нацелены Т-клетки.
Пархиз и ее соавторы основали компанию для разработки платформы для перепрограммирования иммунных клеток с целью создания готовых терапевтических средств, которые, в отличие от нынешних CAR-T клеточных терапий, не нужно будет подбирать под каждого пациента. В перспективе, по словам Пархиз, мРНК может быть использована для перепрограммирования других типов клеток для более широкого спектра применения.
Например, по ее словам, мРНК может быть направлена на перепрограммирование эндотелиальных клеток, которые могут быть использованы для лечения таких повреждений, как острый респираторный дистресс-синдром, угрожающее жизни состояние легких.
Тем не менее, Молкентин подчеркивает, что этот подход является "прецедентным", позволяя проводить временную терапию с помощью CAR-клеток. "Они все равно будут вести себя как лекарство, в течение ограниченного периода времени. Эффект не будет необратимым, но его можно будет использовать многократно".
"Для меня это новаторское решение, и я думаю, что это начало совершенно новой эры в том, как мы будем более избирательно лечить человеческие болезни".
Станьте первым!