Встраивая гены, кодирующие опухолеспецифический TCR, в Т-клетки пациента, исследователи могут создать большую популяцию Т-клеток для нацеливания на опухолевые клетки. Этот подход, называемый генной терапией TCR, принес клинические успехи там, где традиционные методы лечения рака потерпели неудачу. Однако генная терапия TCR сопряжена с риском. Введенный рецептор может запутаться с резидентным рецептором в каждой сконструированной Т-клетке, в результате чего некоторые из этих клеток атакуют здоровые клетки.
Новый метод, разработанный исследователями Калифорнийского технологического института, предотвращает это, повышая безопасность генной терапии TCR.
Техника, называемая подменой домена, была разработана в лаборатории Дэвида Балтимора, почетного президента и профессора биологии Роберта Эндрюса Милликена. Документ с описанием результатов опубликован в номере журнала eLife от 8 ноября.
Специфичность TCR в каждой Т-клетке является результатом спаривания двух белковых цепей, называемых альфа-цепью и бета-цепью, каждая из которых имеет константные домены (общие для всех TCR) и вариабельные домены (уникальные для каждой Т-клетки. ). Обычно каждая Т-клетка кодирует только одну альфа-цепь и одну бета-цепь, которые образуют единую пару TCR. В генной терапии TCR введение генов, кодирующих опухолево-реактивный TCR, приводит к Т-клеткам, которые экспрессируют две альфа-цепи и две бета-цепи с четырьмя возможными парами. Эта нефизиологическая ситуация создает риск аутоиммунитета.
«По мере производства Т-клеток иммунная система« прослушивает »их, устраняя те, которые реагируют на здоровые клетки, и отбирая те, которые способны распознавать больные клетки, — говорит Майкл Бетьюн, старший научный сотрудник по биологии и биологической инженерии и ведущий автор книги. изучение. «Однако в Т-клетках, сконструированных для экспрессии второго TCR, введенные цепи могут неправильно спариваться с резидентными цепями, что приводит к TCR с непреднамеренной и непредсказуемой специфичностью.
Эти неправильно спаренные TCR не прослушиваются иммунной системой, и некоторые из них будут нацелены на здоровые клетки, вызывающие аутоиммунитет.«Действительно, до 90 процентов мышей, которым вводили Т-клетки, созданные с помощью TCR, заболевают аутоиммунным заболеванием, а культивируемые человеческие Т-клетки, сконструированные для экспрессии двух TCR, также реагируют со здоровыми клетками.
Решением группы было создание гибридных генов, кодирующих цепи TCR, с замененными местами их константных доменов альфа и бета компенсаторным образом. При правильном соединении эти TCR с заменой доменов сохраняют все домены, необходимые для функционирования.
Действительно, группа обнаружила, что TCR с заменой доменами и немодифицированные TCR функционируют в человеческих Т-клетках и в одинаковой степени предотвращают рост опухоли у мышей. Однако, в то время как немодифицированные TCR ошибочно спаривались с резидентными цепями TCR как в мышиных, так и в человеческих Т-клетках и вызывали аутоиммунитет у мышей, TCR с заменой домена не вызывали.
«Несоответствие между цепями с заменой доменов и резидентными цепями приводит к TCR, в которых отсутствуют домены, необходимые для функциональной сборки комплекса TCR», — говорит Бетьюн. "Это гарантирует, что только правильно спаренные TCR с заменой домена функционируют на поверхности клетки."
Помимо предотвращения ошибочного спаривания, TCR с заменой домена подчеркивают удивительную устойчивость функции комплекса TCR. Группа Калифорнийского технологического института объединилась с Майком Кунсом из Университета Аризоны, чтобы определить, что TCR с заменой доменом собираются аналогично немодифицированным TCR, несмотря на значительную структурную перестройку составляющих белковых цепей.
TCR с заменой домена могут быть полезными инструментами для дальнейшего изучения структуры и функции комплекса TCR.
Наконец, в сотрудничестве с Вольфгангом Уккертом из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрука в Берлине исследователи показали, что TCR с заменой домена экспрессируются на более высоких уровнях на поверхности Т-клеток, когда резидентные гены TCR заглушаются.
«В нашей статье основное внимание уделяется повышению безопасности, обеспечиваемому заменой домена, но объединение этих двух решений может привести к терапии с улучшенной безопасностью и эффективностью по сравнению с текущей практикой», — говорит Бетьюн.