Эволюция Fas-лиганда человека сделала его мишенью опухолевых протеаз

Т-клеточная иммунотерапия весьма эффективна при гематологических онкозаболеваниях, однако результаты лечения солидных опухолей намного скромнее. Один из ключевых механизмов действия цитотоксических Т-лимфоцитов и Т-клеток с химерным антигенным рецептором (CAR T-клеток) — индукция апоптоза опухолевых клеток, опосредованная активацией Fas-лиганд (FasL)/Fas сигнального пути.

FasL — это трансмембранный белок семейства факторов некроза опухоли, участвующий в эмбриональном развитии, иммунном гомеостазе и регуляции клеточной гибели в норме и при злокачественной трансформации. Однако в микросреде солидных опухолей активируются протеазы, которые способны расщеплять FasL и тем самым снижать эффективность этого защитного пути.

Авторы статьи в Nature Communications сравненили аминокислотные последовательности FasL человека и ближайших приматов и выявили уникальную для человека замену пролина на серин в 153 положении (P153S). Структурное моделирование показало, что у человека эта замена дестабилизирует гидрофобное взаимодействие β-слоев и тем самым изменяет конформацию белка. Такое изменение FasL делает его тримеризующий мотив 144RK145 доступным для расщепления плазмином — сериновой протеазой, концентрация которой часто высокая в опухолевой строме.

Человеческий FasL, предварительно инкубированный с плазмином, терял проапоптотическое воздействие на опухолевые клетки. Это было связано с селективным расщеплением лиганда по позиции 144RK145 и образованием укороченного фрагмента, неспособного индуцировать апоптоз. При этом FasL шимпанзе, содержащий пролин в 153 положении, сохранял устойчивость к протеазе.

Обратные замены в FasL человека и макак-резусов подтвердили влияние Ser153 на восприимчивость к протеолизу. Человеческий FasL-S153P становился резистентным, тогда как FasL-P153S макак — чувствительным к плазмину. Ксенографты колоректального рака и химорезистентной линии рака яичников, в которых активен сигнальный путь урокиназы, ее рецептора и плазмина (uPA/uPAR/плазмин), не были чувствительны к человеческому FasL дикого типа, в то время как вариант S153P демонстрировал выраженный противоопухолевый эффект.

Ингибитор плазмина апротинин и соединения, экранирующие регуляторный сайт 144RK145 (Nok2h и 9F5), восстанавливали чувствительность опухоли к человеческому FasL. На мышиной модели опухоли авторы показали, что в плазмин-положительном микроокружении уровень мембранного FasL на инфильтрирующих Т-лимфоцитах существенно ниже, чем в опухолях, лишенных плазмина. Внутриопухолевая инъекция Nok2h восстанавливала экспрессию FasL в Т-клетках и усиливало эффект анти-PD-L1-антитела авелумаба, что вело к уменьшению опухолевой массы. Тем самым плазмин-резистентные варианты FasL и таргетная анти-плазминовая терапия представляют собой перспективное направление для повышения эффективности Т-клеточной иммунотерапии солидных опухолей.

Полученные данные свидетельствуют, что эволюционная замена Pro153 на Ser153 превратила человеческий Fas-лиганд в специфическую мишень плазмина. Такая замена приводит к инактивации Fas-зависимого апоптоза в солидных опухолях, экспрессирующих плазмин, тем самым блокируя Т-клеточный иммунный ответ и ограничивая эффективность T-клеточной иммунотерапии. Ингибирование плазминового протеолиза восстанавливает цитотоксическую функцию FasL и потенцирует действие иммунотерапии.

Тройной нокдаун в CAR T-клетках снижает их токсичность, сохраняя эффективность