Хотя некоторые химические соединения показали многообещающую стимуляцию iNKT-клеток у мышей, их способность активировать человеческие iNKT-клетки ограничена.Теперь международная команда ведущих иммунологов, молекулярных биологов и химиков во главе с профессором химии из Университета Коннектикута Эми Хауэлл сообщает в журнале Cell Chemical Biology о создании нового соединения, обладающего свойствами, которые искали исследователи.Это соединение — модифицированная версия ранее синтезированного лиганда — очень эффективно активирует человеческие iNKT-клетки. Он также является избирательным — побуждает клетки iNKT высвобождать определенный набор белков, известных как цитокины Th1, которые стимулируют противоопухолевый иммунитет.
Одним из ограничений более ранних соединений была их тенденция вызывать выбросы клетками iNKT большого количества различных цитокинов. Некоторые цитокины включили иммунный ответ организма, а другие выключили. Противоречивая активность цитокинов снижает эффективность соединений.Новый состав под названием AH10-7 имеет уникальную структуру, поэтому этого не происходит.
«Одна из целей в этой области состояла в том, чтобы идентифицировать соединения, которые вызывают более предвзятый или избирательный ответ от клеток iNKT, и мы смогли включить в AH10-7 особенности, которые сделали это», — говорит Хауэлл, который изучал роль гликолипидов в модуляции иммунной системы человека более 20 лет.В надежном исследовании, которое проводилось годами, также использовались передовые методы структурного и трехмерного компьютерного моделирования, чтобы определить основную основу успеха нового соединения. Эти очень подробные сведения о том, что происходит на молекулярном уровне, открывают новые пути для исследований и могут привести к разработке еще более эффективных соединений.
«Мы синтезировали новое соединение, продемонстрировали его эффективность с помощью биологических данных и узнали больше о его взаимодействии с белками с помощью рентгеновской кристаллографии и вычислительного анализа», — говорит доцент кафедры химии Калифорнийского университета Хосе Гаскон, специалист по квантовой и молекулярной механике. «Мы предоставляем протоколы, чтобы другие ученые могли рационально проектировать родственные молекулы, которые вызывают желаемый ответ от клеток iNKT».Молекулярный анализ помог подтвердить и объяснить экспериментальные результаты.«Подвергнув кристаллизованную форму молекулярного комплекса высокоинтенсивному рентгеновскому лучу на австралийском синхротроне, мы смогли получить подробное трехмерное изображение молекулярного взаимодействия между инвариантным рецептором Т-клеток природного киллера и AH10- 7 », — говорит автор-корреспондент Джером Ле Нур, структурный биолог из Института открытий биомедицины при Университете Монаша в Австралии. «Это позволило нам идентифицировать структурные факторы, ответственные за активность AH10-7 в активации клеток iNKT. Это ценное открытие может привести к разработке еще более эффективных антиметастатических лигандов».
Усилия по использованию терапевтического потенциала iNKT-клеток человека начались 20 лет назад с открытия, что природные и синтетические формы гликолипидных лигандов, известные как альфа-галактозилцерамиды, или для краткости? -GalCers, являются мощными активаторами iNKT-клеток. Ученые сразу же осознали их возможную ценность в борьбе с раком и другими заболеваниями.
Эти? -GalCer-лиганды служат крошечными док-мастерами в нашей иммунной системе, помогая антигенпрезентирующим клеткам привлекаться и связываться с клетками iNKT, чтобы их можно было активировать для уничтожения раковых клеток или борьбы с патогенами и другими чужеродными захватчиками.Первой многообещающей версией синтезированного? -GalCer было соединение, известное как KRN7000. Хотя KRN7000 мощно стимулировал клетки iNKT как у мышей, так и у людей, он запускал выброс многих типов цитокинов, ограничивая его потенциал для клинического применения. С тех пор исследователи занимались поиском новых вариантов KRN7000, которые сохраняют свою эффективность в активации клеток iNKT человека, а также способствуют высвобождению мощных цитокинов Th1, которые борются с опухолью.
В текущем исследовании Хауэлл и его коллеги внесли две существенные модификации в лиганд? -GalCer в попытке сделать его более эффективным. Они обнаружили, что добавление гидрокиннамоилового эфира к сахару стабилизировало лиганд и удерживало его близко к поверхности антигенпрезентирующей клетки, тем самым повышая его способность стыковаться с клетками iNKT человека и стимулировать их. Кроме того, обрезка части сфингоидного основания молекулы, по-видимому, инициирует критическое смещение цитокинов Th1. Оба изменения, работающие в тандеме, усилили эффективность всего молекулярного комплекса с точки зрения активации человеческих iNKT-клеток, говорит Хауэлл.
Чтобы еще больше подтвердить эффективность AH10-7, исследователи протестировали новое соединение на диких мышах, а также на частично «гуманизированных» мышах, геномы которых были модифицированы, чтобы имитировать реакцию iNKT-клеток человека. Примечательно, что AH10-7 оказался по меньшей мере таким же эффективным, как KRN7000, в подавлении роста клеток меланомы у частично гуманизированных мышей.