Активация пролинового метаболизма CAR-T-клеток повышает их противораковую эффективность

Ученые из медицинской школы Йельского университета (США) разработали новый метод скрининга генома первичных T-клеток, которые пойдут на производство CAR-T-терапии. Метод позволяет определить гены, ответственные за противоопухолевую активность, и повысить их экспрессию.

Иммунотерапия, основанная на CAR-T-клетках, стала революционным подходом к борьбе с раком. Однако эффективность CAR-T-терапии может снижаться из-за утраты опухолью антигена, неспособности T-клеток распознать антиген или их недостаточной персистенции. Авторы новой работы искали способ, который поможет увеличить функциональную активность CAR-T-клеток.

Они разработали метод скрининга первичных T-клеток, использующий принцип gain-of-function (усиление функции). Метод основан на CRISPR-активации (CRISPRa) с использованием каталитически активной нуклеазы Cas9 и «мертвой» гидовой РНК (dead guide RNA). В такой системе за счет дизайна dgРНК не вносится разрыв в локус-мишень. Вместе с dgРНК в клетку доставляются связывающиеся с ней активаторы транскрипции. В результате при взаимодействии системы Cas9-dgРНК с таргетным геном происходит усиление его функции.

На первом этапе ученые составили библиотеку dgРНК, нацеленную на 22 391 кодирующих транскриптов, и применили ее для поиска генов, усиливающих цитотоксические функции мышиных CD8+ T-клеток. Они отобрали несколько генов-кандидатов, которые в норме экспрессируются в клетках на низком уровне. Сверхэкспрессия одного из них, Prodh2, существенно увеличила пролиферацию CD8+ T-клеток в культуре и снизила уровень апоптоза.

Затем ученые сконструировали CAR-T-клетки, сверхэкспрессирующие Prodh2, на основе человеческих лимфоцитов, и проверили их in vitro в культурах опухолевых клеток. Такие CAR-T-клетки демонстрировали повышенную способность к антиген-специфическому уничтожению злокачественных клеток по сравнению с CAR-T-клетками без повышенной экспрессии Prodh2.

Наконец, модифицированные CAR-T-лимфоциты проверили in vivo на мышиных моделях B-клеточного лейкоза и рака молочной железы. Эффективность сверхэкспрессии Prodh2 подтвердилась: применение CAR-T-клеток с повышенной активностью этого гена увеличивало выживаемость мышей и снижало риск рецидива.

Prodh2 кодирует дегидрогеназу пролина 2. Этот фермент участвует в ключевой стадии пролинового метаболизма. Анализ метаболизма первичных Т-клеток и CAR-T-клеток, сверэкспрессирующих Prodh2, показал, что именно усиление ферментативной активности PRODH2 способствует улучшению цитотоксических и эффекторных свойств. Важно, что в экспериментах с длительным культивированием сверхэкспрессия Prodh2 не приводила к злокачественной трансформации самих CAR-T-клеток.

Таким образов, повысить эффективность CAR-T клеток можно, активируя их метаболические пути. Авторы считают, что новый метод CRISPR-скрининга по принципу gain-of-function позволит расширить список онкозаболеваний, доступных для иммунотерапии.