Активатор биогенеза митохондрий в комбинации с блокадой PD-L1 улучшает иммунный ответ против опухоли

Раковые клетки подавляют иммунную систему своего хозяина многими способами. Например, на мембране таких клеток располагаются PD-L1 и PD-L2 — лиганды T-клеточного рецептора PD-1. Контакт рецептора с лигандом приводит к подавлению Т-клеточного иммунного ответа. Кроме того, постоянный ответ на опухоль истощает популяцию иммунных клеток: их общее количество уменьшается, а у оставшихся снижается количество активных митохондрий. Ученые из Киотского университета под руководством профессора Хироси Сугиямы предложили новый способ комбинированной терапии рака, основанный на подавлении сигнального пути PD-1 и активации биогенеза митохондрий в CD8+ Т-клетках.

Эксперименты проводились как in vitro на первичных культурах CD8+ T-клеток мышей, так и in vivo на мышах с индуцированной колоректальной опухолью. В качестве ингибитора PD-L1 ученые использовали коммерчески доступное моноклональное антитело. Биогенез митохондрий активировали с помощью усиления экспрессии факторов PGC-1α/β. В качестве эпигенетического регулятора использовали пиррол-имидазольный полиамид (EnPGC-1), сшитый с тремя остатками аргинина. Такие полиамиды работают как транскрипционные факторы и являются перспективными модификаторами клеточной активности. Они высокоспецифичны к заданной последовательности ДНК. Благодаря небольшим размерам, они достаточно легко проникают через цитоплазматическую и ядерную мембраны. Триаргининовая модификация облегчает доставку конструкции в ядро и не влияет на селективность полиамида — этот факт был установлен командой Сугиямы ранее на клетках HeLa. Дополнительно полиамидную конструкцию оснастили эпигенитическим модулятором, который привлекал белки семейства p300/CBP, участвующие в ацетилировании гистонов. Таким образом, EnPGC-1 должен легко проникать в ядро, специфично связываться с промоторной областью генов белков PGC-1α/β и усиливать их транскрипцию.

Локус-специфичное ацетилирование при использовании EnPGC-1 в культуре CD8+ Т-клеток продемонстрировали с помощью иммунопреципитации хроматина. В результате происходило повышение уровней самих PGC-1α/β и их мРНК. На уровне клетки это приводит к увеличению количества митохондрий и усилению окислительных процессов в них. Совместное внутрибрюшинное введение EnPGC-1 и антитела к PD-L1 мышам на 6, 9, 12 и 15 дни после индукции раковой опухоли привело к значительному увеличению числа CD8+ Т-клеток и их пролиферации — эффект был уже после третьей инъекции. Усилилось также и митохондриальное дыхание клеток (его определяли по скорости поглощения кислорода). Кроме того, комбинация EnPGC-1 и блокады PD-L1 способствовало регрессии опухоли и увеличивало выживаемость. Мыши из групп сравнения получали только антитела к PD-L1 или неспецифический IgG.

По мнению авторов, работа открывает новые подходы к борьбе с раковыми опухолями: в перспективе иммунный ответ можно будет поддерживать за счет снабжения Т-клеток дополнительными активно работающими митохондриями. Тем не менее, перед введением препарата в клиническую практику необходимо решить большое количество задач. Одна из них — таргетная доставка полиамида EnPGC-1 в Т-клетки для минимизации побочных эффектов. К сожалению, на данном этапе ученые не могут утверждать, что активация сигнального каскада PGC-1 при инъекции EnPGC-1 произошла только в Т-клетках.