Назад
Т-клетки, используемые в иммунотерапии, могут истощаться в борьбе с раковыми клетками или отключаться при попадании в опухоль.
Используя CRISPR-редактирование геномов этих клеток, исследователи из Калифорнийского университета сделали терапевтические клетки более жизнеспособными. Это открытие может помочь преодолеть главный фактор, ограничивающий успех этих многообещающих методов лечения в борьбе с опухолями.
"Нам удалось создать более совершенные, сильные и долгоживущие Т-клетки, которые, как мы считаем, улучшат лечение как рака крови, так и твердых опухолей", - сказал Алекс Марсон, который вместе с биологом рака Аланом Эшвортом руководил исследованием, опубликованным в журнале Nature 24 августа 2022 года. "Это пример того, как мы используем возможности CRISPR для ускорения разработки улучшенных Т-клеточных терапий". "Эти геномные инновации создают возможности для решения задач по разработке высокоэффективных и точно направленных иммунотерапий", - заявил Эшворт. "Способность управлять поведением клеток путем манипулирования геномом, вероятно, приведет к трансформационным изменениям в лечении многих заболеваний".
Одной из основных проблем разработки высокоэффективной иммунотерапии рака является тот факт, что опухоли существуют в среде, которая подавляет Т-клетки и другие иммунные клетки, позволяя опухоли формироваться и расти. Терапевтические Т-клетки, созданные на основе собственных Т-клеток пациента для распознавания и уничтожения опухолевых клеток, часто истощаются или теряют функциональность в процессе борьбы с этой средой, становясь неспособными уничтожить раковые клетки.
"Отключив один отдельный ген, мы создали клетки, которые являются не только мощными убийцами опухолевых клеток, но и более стойкими в течение длительного периода времени", - говорит Джулия Карневале, автор-корреспондент исследования, которая недавно открыла свою собственную лабораторию по разработке новых стратегий по созданию более совершенных клеточных терапий для лечения рака.
Используя серию CRISPR скринингов, которые позволили им выключить каждый ген в геноме, по очереди, в пуле человеческих Т-клеток, команда нашла несколько кандидатов, которые могут сделать Т-клетки устойчивыми к ключевым аспектам иммуносупрессивной микросреды, часто встречающейся в опухолях. Они были особенно заинтригованы одним геном под названием RASA2, поскольку ранее он никогда не был связан с функцией иммунных клеток. "Это была неизведанная биология Т-клеток", - рассказывает Карневале. "Сосредоточив внимание на RASA2, мы хотели выяснить, может ли контроль экспрессии этого гена в человеческих Т-клетках сделать их более чувствительными к агентам иммунотерапии".
Группа создала Т-клетки с нокаутированным геном RASA2. Затем они подвергли эти Т-клетки различным "стресс-тестам", неоднократно подвергая их воздействию раковых клеток, а также моделей опухолевого микроокружения. Они сравнили производительность этих клеток с производительностью оригинальных терапевтических Т-клеток, которые все еще содержали функционирующий ген RASA2. В течение долгого времени после того, как исходные клетки утратили свои способности бороться с раком, клетки с нокаутированным RASA2 оставались удивительно энергичными. Результаты были одинаковыми в тестах на различных типах сконструированных Т-клеток, в которых команда блокировала RASA2, а также на клетках от разных доноров и в моделях рака крови и солидного рака.
"Нокаутированные клетки могли просто продолжать убивать", - говорит Карневале. "Похоже, что мы нашли тормоз в системе, и когда мы его снимаем, мы раскрываем потенциал этих терапевтических клеток". Теперь, когда у авторов есть перспективная мишень, они исследуют ее в доклинических моделях, чтобы оптимизировать ее эффективность и оценить ее безопасность, что является жизненно важным аспектом исследования. "Мы хотим убедиться, что когда мы убираем тормозящий эффект RASA2, Т-клетки распознают и атакуют только раковые клетки, а не здоровые", - объясняет Карневале.
В сотрудничестве с другими лабораториями исследователи закладывают основу для клинического испытания, сочетая несколько новых технологий с устранением RASA2, чтобы улучшить уже существующую Т-клеточную терапию. "Даже в самых благоприятных случаях иммунотерапия помогает не всем пациентам, и есть много примеров рецидивов", - говорит Карневале. "Если мы сможем расширить границы этого терапевтического подхода, найдя правильные способы перепрограммирования Т-клеток, это будет действительно интересно".
Авторы ставят в заслугу беспристрастному и методичному анализу методом CRISPR обнаружение этого нераспознанного гена, сказав, что этот подход указывает путь к неизученной биологии и расширяет влияние подобных исследований. Марсон соглашается с этим. "Это исследование показало нам, что RASA2 играет роль в иммунологии, которая ранее не была изучена", - сказал он. "Подобные систематические исследования с использованием CRISPR для изучения каждого гена в геноме не только ускорят разработку методов лечения рака, но и помогут создать клеточные препараты, которые будут лучше лечить все виды заболеваний, от аутоиммунных расстройств до инфекционных болезней".
Julia Carnevale et al. Абляция RASA2 в Т-клетках повышает чувствительность к антигенам и долгосрочное функционирование (аннотация).
Эффективность адоптивных Т-клеточных терапий для лечения рака может быть ограничена подавляющими сигналами как внешних факторов, так и внутренних ингибирующих контрольных точек. Целенаправленное редактирование генов способно преодолеть эти ограничения и усилить терапевтическую функцию Т-клеток.
В данном исследовании мы провели множественные геномные CRISPR нокауты в различных иммуносупрессивных условиях для выявления генов, которые могут быть направлены на предотвращение дисфункции Т-клеток. Эти скрининги сошлись на RASA2, RAS GTPase-activating protein (RasGAP), который мы идентифицировали как сигнальный контрольный пункт в Т-клетках человека, который снижается при острой стимуляции рецепторов Т-клеток и может постепенно увеличиваться при хроническом воздействии антигена. Абляция RASA2 усилила сигнализацию MAPK и цитолитическую активность химерных антигенных рецепторов (CAR) Т-клеток в ответ на целевой антиген. Повторные стимуляции опухолевыми антигенами in vitro показали, что RASA2-дефицитные Т-клетки демонстрируют повышенную активацию, выработку цитокинов и метаболическую активность по сравнению с контрольными клетками и демонстрируют заметное преимущество в стойком уничтожении раковых клеток. CAR Т-клетки с нокаутом RASA2 имели конкурентное преимущество по сравнению с контрольными клетками в костном мозге в мышиной модели лейкемии. Абляция RASA2 в нескольких доклинических моделях терапии Т-клеточных рецепторов и CAR Т-клеток продлевала выживаемость мышей, ксенотрансплантированных жидкими или твердыми опухолями.
В совокупности наши результаты указывают на то, что RASA2 является перспективной мишенью для повышения как персистенции, так и эффекторной функции Т-клеточных терапий для лечения рака.
