CAR T-клетки, экспрессирующие интерлейкин 10, борются с солидными опухолями у мышей

Технология CAR T хорошо зарекомендовала себя в терапии гематологических злокачественных заболеваний; в США одобрены уже шесть методов CAR-T- терапии. В лечении солидных опухолей достичь такого же успеха не удалось. Одна из причин — истощение внутриопухолевых CAR T-клеток, то есть состояние, при котором они частично или полностью утрачивают эффекторные функции и способность к пролиферации. Для противодействия истощению предлагают разные подходы, в том числе создание Т-клеток, которые секретируют стимулирующие цитокины, но этот подход до сих пор имел ограниченный успех.

В истощенных T-клетках наблюдается дисфункция митохондрий, сопровождающаяся, в частности, нарушением окислительного фосфорилирования. В 2021 году группа исследователей из Швейцарии, Китая и других стран показала, что если мышам с опухолями ввести специально сконструированный белок, который медленно выводился из организма — интерлейкин 10 (IL-10), слитый с константный доменом иммуноглобулина G, — он перепрограммировал метаболизм Т-клеток, стимулируя окиcлительное фосфорилирование, способствовал пролиферации T-клеток в опухоли и возвращению их эффекторных функций. Однако для поддержания достаточных концентраций иммунных клеток внутри опухолей были необходимы множественные инъекции белка. В новом исследовании авторы продемонстрировали, что CAR-T-клетки, сами экспрессирующие IL-10, обладают повышенной эффективностью в отношении солидных опухолей.

Исследователи получили CAR T-клетки, в которые внедрили тандемную конструкцию — ген CAR против антигена HER2 и мышиный ген, кодирующий IL-10, связанные через 2A-пептид, способный к самовырезанию. Таким образом, клетки одновременно экспрессировали CAR и секретировали IL-10. Экспрессия CAR не уступала таковой у обычных CAR T-клеток, нацеленные на HER2.

Эти метаболически усиленные CAR T-клетки были введены мышам с аденокарциномой толстой кишки, клетки которой экспрессировали HER2. В качестве контроля использовали обычные CAR T-клетки против HER2. CAR T-клетки, экспрессирующие IL-10, пролиферировали примерно в 5,3 раза быстрее, чем обычные CAR T-клетки. Кроме того, экспрессия IL-10 усиливала цитотоксические функции CAR T-клеток, в том числе полностью или частично истощенных, и снижала экспрессию маркера истощения PD-1. CAR T-клетки, производящие IL-10, не оказывали никакого влияния на другие иммунные клетки, находящиеся в опухолевой микросреде, в том числе регуляторные T-клетки.

Результаты, полученные на мышиной модели, повторили на культуре клеток человеческого рака поджелудочной железы PANC1, экспрессирующих CD19 и HER2, и клетках лимфомы Raji, экспрессирующих CD19. В обоих случаях оценивалась эффективность клеток, экспрессирующих CAR против CD19 и секретирующих IL-10.

Далее исследователи выяснили, как экспрессия IL-10 отражается на функционировании CAR T-клеток. Как и ожидалось, IL-10 предотвращал нарушения работы и структуры митохондрий, которые наблюдаются при истощении CAR T-клеток, в том числе и при их инфильтрации в опухоль. Более того, экспрессия IL-10 сохраняет метаболизм CAR T-клеток основанным на окислительном фосфорилировании, причем этот эффект был антигенозависимым, то есть связанным с CAR-индуцированным сигналингом: восстановление истощенных CAR Т-клеток проявлялось заметнее при более высокой плотности CAR.

Экспрессия IL-10 отображается и на транскрипционном статусе CAR T-клеток. Как показало секвенирование РНК единичных клетках, у обычных CAR T-клеток при взаимодействии со злокачественными клетками повышается экспрессия маркеров воспаления, а у секретирующих IL-10 CAR T-клеток, — напротив, белков, связанных с цитотоксическими и эффекторными функциями, таких как Gzmb, Gzmc, Prf1, Gzmf и Ifng.

Наконец, трехмесячное наблюдение за мышами и культурой клеток человека, получивших CAR T-клетки с экспрессией IL-10, показало, что экспрессия IL-10 способствует переходу CAR T-клеток в состояние, обеспечивающее долговременный противоопухолевый иммунитет.

Этот результат бросает вызов общепринятому мнению, согласно которому IL-10 является исключительно иммуносупрессивным цитокином, подчеркивают авторы. Уже сейчас проводятся клинические исследования по оценке безопасности и эффективности CAR Т-клеток, продуцирующих IL-10, у пациентов с рецидивирующей и/или рефрактерной диффузной крупноклеточной В-клеточной лимфомой или острым В-клеточным лимфобластным лейкозом. 

Модификация CAR T-клеток препятствует их истощению