Химерный белок из антитела и лектина мешает раковым клеткам уклоняться от иммунного ответа

Иммунотерапия контрольных точек считается перспективным методом лечения рака, однако пока что она эффективна только для небольшой части пациентов (около 20%). Один из механизмов, с помощью которых раковые клетки уклоняются от иммунного ответа — это гликозилирование клеточной поверхности. Этот механизм носит название гликоиммунных контрольных точек. Изменения гликозилирования представляют собой характерную черту рака, ассоциированную с плохим прогнозом. Однако это также делает гликоиммунные контрольные точки привлекательной мишенью для иммунотерапии.

Авторы статьи в Nature Biotechnology сконструировали химерные антителоподобные белки, состоящие из фрагмента антитела и лектинового рецептора. Последний служит ложной мишенью, связывая опухолевые поверхностные гликаны и не давая им воздействовать на лектиновые рецепторы иммунных клеток.

В отличие от антител, лектины обладают относительно низкой аффинностью связывания со своими мишенями. Ученые предположили, что за счет высокоаффинного связывания антитела с опухолевой клеткой на ее поверхности будет накапливаться высокая концентрация антитело-лектиновых химер, и это позволит лектину в составе химерного конструкта эффективнее связывать свои мишени — гликаны — на той же клетке.

Химерные конструкты представляли собой антителоподобные гетеродимеры: одна цепь состояла из Fab-фрагмента трастузумаба — специфичного к HER2 моноклонального антитела, — и Fc-домена антитела, вторая — из внеклеточного домена рецептора Siglec-7 или Siglec-9 и Fc-домена. Для самосборки конструктов в клетках авторы воспользовались технологией knobs-in-holes, которая обеспечивает гетеродимеризацию за счет того, что в сайте взаимодействия один из мономеров несет более крупную аминокислоту.

Конструкты получили обозначения AbLec-T7 и AbLec-T9 соответственно. Авторы протестировали их связывание с мишенями на культуре клеток SK-BR-3. Эта линия экспрессирует HER2 — мишень трастузумаба —и лиганды для Siglec-7 и Siglec-9 (Sig7L/Sig9L). Как и ожидалось, контрольные растворимые варианты рецепторов (Siglec-7/9-Fc) связывались с клетками в небольших количествах, тогда как химерный конструкт продемонстрировал связывание, сопоставимое с самим трастузумабом.

Затем ученые проверили, могут ли антитело-лектиновые химеры блокировать связывание гликанов с лектиновыми рецепторами. Они оценили их конкуренцию с флуоресцентно-мечеными рецепторами Siglec-7-Fc и Siglec-9-Fc за связывание с клетками K562-HER2. Эта клеточная линия экспрессирует более высокое соотношение Sig7L и Sig9L к HER2. Обработка клеток AbLec-T7 и T9 значительно снижала количество флуоресцентно меченных Siglec-7-Fc или Siglec-9-Fc на их поверхности.

Авторы дополнительно проанализировали механизм связывания AbLec-T7 с мишенью и блокирования рецепторов Siglec — для этого они воспользовались компьютерным моделированием. Его результаты показали, что AbLec-T7 препятствует связыванию Siglec-7 с гликаном-мишенью за счет переключения с бивалентного взаимодействия на моновалентное, гораздо более слабое.

Убедившись, что химеры «антитело—лектин» блокируют связывание рецепторов Siglec с клетками-мишенями, авторы проверили, как их разработка повлияет на противоопухолевый иммунный ответ.

Активация эффекторных иммунных клеток при взаимодействии с Fc-рецептором FcγR стимулирует антителозависимый фагоцитоз (ADCP) и антителозависимую цитотоксичность (ADCC) — механизмы уничтожения раковых клеток-мишеней. На культурах SK-BR-3 или K562-HER2 ученые показали, что сами по себе AbLec-T7 и AbLec-T9 не обладали цитотоксичностью. Однако культивация этих клеток, помеченных pH-чувствительным флуоресцентным красителем, с макрофагами показала, что химерные конструкты усиливают фагоцитоз мишеней макрофагами. При коинкубации мишеней с макрофагами, в которых был заблокирован рецептор  Siglec-7 или Siglec-9, подобной разницы не наблюдалось — это подтвердило, что усиление противоопухолевых иммунных реакций зависит именно от Siglec.

Следующим этапом были эксперименты in vivo. Однако, поскольку Siglec-E —  мышиный ортолог человеческих Siglec-7 и Siglec-9 — имеет иные паттерны экспрессии и аффинность связывания с мишенями, авторы проводили эти опыты на гуманизированных мышах, у которых ген Siglece инактивирован, а трансгены SIGLEC7 и SIGLEC9 стабильно экспрессируются под контролем своих эндогенных промоторов.

Мышам внутривенно вводили опухолевые клетки B16D5-HER2, которые экспрессируют антиген HER2, высокие уровни Sig9L и промежуточные уровни Sig7L. Это приводило к формированию метастаз в легких. Однако у мышей, которых лечили T9 AbLec, была значительно снижена метастатическая нагрузка в легких по сравнению с мышами, получавшими трастузумаб. У мышей, получавших T7 AbLec, метастатическая нагрузка также была ниже, но эта разница не была статистически значимой.

Наконец, ученые продемонстрировали in vitro, что разработанные ими химерные белки усиливают провоспалительный сигналинг в макрофагах и активируют их через двойной механизм, в который вовлечены Siglec и FcγR.

Таким образом, биспецифические антитело-лектиновые химеры блокируют один из механизмов, с помощью которого раковые клетки уходят от иммунного ответа. Авторы подчеркивают, что такие терапевтические белки можно конструировать для лечения различных видов рака. Кроме того, созданную ими платформу AbLec можно расширить, чтобы нацелиться на другие контрольные точки или механизмы.

Препараты на основе лектинов могут заменить антитела в иммунотерапии рака