Человеческие ILC2 вызывают гранзим-опосредованную клеточную гибель раковых клеток

Лимфоидные клетки врожденного иммунитета, или врожденные лимфоидные клетки 2 типа (ILC2) играют важную роль в первичной защите организма. Они принимают участие во врожденной защите от паразитов, включая гельминтов, и в аллергических реакциях. Роль ILC2 в противораковом иммунитете до конца не изучена. Авторы новой статьи в Cell показали, что ILC2 вызывают гранзим-опосредованную гибель раковых клеток, а неспособность ILC2 производить гранзим B (GZMB) приводит к избеганию раковыми клетками иммунной системы при остром миелоидном лейкозе. Они также предложили новую стратегию их исследования.

ILC2 обычно являются тканерезидентными клетками, но могут обнаруживаться и в периферической крови. Исследователи выделяли ILC из крови и культивировали, через 14 дней методом флуоресцентно-активированного клеточного сортинга (FACS) отбирали ILC2 и культивировали еще 14 дней в присутствии IL-2, IL-7 и IL-15. С помощью РНК-секвенирования было показано, что эти клетки экспрессируют транскрипционные сигнатуры человеческих ILC2 и продуцируют характерные для них IL-4, IL-9 и IL-13.

Чтобы выяснить функции ILC2 в противораковом иммунитете, исследователи изучили их взаимодействие с раковыми клетками на модели острого миелоидного лейкоза. ILC2 вызывали клеточную гибель раковых клеток линий MOLM13, U937 и THP1, что подтверждалось микроскопией и проточной цитометрией. Одно введение ILC2 мышам с моделью острого миелоидного лейкоза повышало выживаемость по сравнению с контрольной группой.

Введение ILC2 также замедлило рост опухоли и увеличило выживаемость животных, которым исследователи вводили NSG-SGM3 человеческие периферические мононуклеарные клетки, чтобы симулировать среду человеческого организма.

Авторы решили выяснить молекулярный механизм, благодаря которому ILC2 вызывают гибель раковых клеток. Используемые в работе клеточные линии отличаются по экспрессии газдермина Е (GSDME) — одного из главных участников сигнального пути пироптоза. Клеточные линии MOLM13 и THP1, экспрессируют GSDME, в отличие от линии U937. В присутствии ILC2 клетки линий MOLM13 и THP1 имели морфологию пироптотических клеток — набухание клеточной мембраны и появление пузырчатых выступов на мембране. Также увеличивалась экспрессия каспазы-3 и GSDME. Все наблюдаемые признаки характерны для пироптоза. РНК-секвенирование показало, что в присутствии раковых клеток в ILC2 повышается экспрессия гранзима B. Проточная цитометрия и иммуноферментный анализ подтвердили эти данные. С другой стороны, нокдаун GZMB в ILC2 снижал их способность вызывать клеточную гибель. Авторы статьи установили, что GZMB способен вызывать пироптоз в клетках острого миелоидного лейкоза, экспрессирующих газдермин Е, и активировать каспазу-3 в клетках, как экспрессирующих, так и не экспрессирующих газдермин Е.

Активация каспазы-3 — ключевой признак апоптоза, поэтому исследователи решили выяснить, могут ли ILC2 вызывать непироптотические формы клеточной гибели (апоптоз, некроптоз или ферроптоз). Когда они обработали клетки MOLM13 ингибитором каспазы-3, в таких клетках уровень клеточной гибели несколько снизился. Однако ингибиторы некроптоза и ферроптоза не оказали никакого эффекта. Нокдаун GSDME в MOLM13 не приводил к блокированию клеточной гибели. Эти данные позволяют сказать, что в клетках с экспрессией GSDME может протекать как апоптоз, так и пироптоз, а в клетках без экспрессии GSDME апоптоз является единственной формой клеточной гибели.

Для продукции GZMB наобходим прямой контакт между ICL2 и раковой клеткой. В ILC2 повышена экспрессия рецептора DNAM-1, а в клетках острого миелоидного лейкоза — экспрессия лигандов этого рецептора, CD155 и CD112. Анализ обогащения набора генов показал, что в клетках ILC2, культивируемых в присутствии U937, наблюдается повышенная экспрессия генов, ассоциированных с сигналингом FOXO1 и AKT. При использовании антитела против DNAM-1 экспрессия генов сигнального пути FOXO1 понижалась. Исследователи показали, что взаимодействие DNAM-1 со своими лигандами приводит к фосфорилированию и инактивации FOXO1, что активирует экспрессию GZMB.

Также исследователи обнаружили, что экспрессия DNAM-1 снижена в ILC2, полученных от пациентов с острым миелоидным лейкозом. В этих клетках нарушалась продукция GZMB. По этим данным можно предположить, что пониженная экспрессия DNAM-1 при остром миелоидном лейкозе участвует в уклонении от противоракового иммунного ответа.

Помимо гематологических раков, авторы работы проверили эффективность ILC2 против солидных опухолей. Для этого ILC2 культивировали с клеточными линиями, представляющими рак поджелудочной железы (Capan-1), глиобластому (GBM30) и рак легких (A549). Микроскопия показала морфологические признаки пироптоза в этих клетках. Введение ILC2 мышам с моделями этих типов рака также показало эффективное подавление опухолевого роста.

Результаты данного исследования могут помочь в разработке новой стратегии использования ILC2 против различных типов рака.

Врожденные лимфоидные клетки — новый инструмент терапии опухолей протока поджелудочной железы