Контроль CAR-T-клеток с помощью света снижает их токсичность

Терапия онкологических заболеваний c помощью Т-клеток, несущих химерные антигенные рецепторы (CAR) — метод весьма перспективный, но не лишенный недостатков. Один из опасных побочных эффектов — «on-target, off-tumor» токсичность, то есть атака CAR-T-клетками здоровых тканей, экспрессирующих тот же антиген, что и опухоль. В новой работе ученые из США предложили способ обхода этого эффекта.

Авторы разработали систему светоиндуцируемой ядерной транслокации и димеризации (light-inducible nuclear translocation and dimerization, LINTAD) для контроля экспрессии CAR в терапевтических Т-клетках. Система основана на светозависимой гетеродимеризации криптохрома-2 (CRY2) и кальций- и интегрин-связывающего белка 1 (CIB1) и состоит из двух молекул.

Первая включает CRY2, сшитый с сильным активатором транскрипции VPR, и сигнал ядерной локализации (nuclear localization signal, NLS). Вторая состоит из ДНК-связывающего домена LexA и CIB1, а также сигнала светозависимой ядерной локализации (bipartite light-inducible nuclear localization signal, biLINuS) на основе LOV2-домена (light-oxygen-voltage sensing domain 2). Кроме того, к этой молекуле пришит сигнал экспорта из ядра, чтобы в отсутствие освещения система была разобщена. То есть, в темноте первая молекула локализована в ядре клетки, а вторая — в цитоплазме. На свету изменяется конформация LOV2-домена, после чего начинает работать сигнал ядерной локализации. В результате вторая молекула мигрирует в ядро, и происходит димеризация CRY2-CIB1.

В эксперименте под контролем данной системой работала генетическая конструкция, включающая сайт связывания LexA, промотор и целевой ген CD19-CAR. На свету при димеризации CRY2-CIB1 происходила индукция экспрессии CD19-CAR за счет связывания LexA с соответствующим сайтом ДНК, а VPR — с промотором.

Работоспособность системы была сначала подтверждена на опытах с культурами человеческих клеток (оценивали фотоиндуцируемую экспрессию CD19-CAR, а также активацию модицифированных Т-клеток и их цитотоксическую активность), а затем на мышиной опухолевой модели.

Было показано, что воздействие синего света приводит к внутриядерной димеризации двух контрольных молекул, что, в свою очередь, позволяет запустить в клетке экспрессию CAR. Мышам систему вводили подкожно, и синий свет оказался способен проникать в ткани на достаточную глубину, чтобы активировать экспрессию CAR в Т-клетках и сдержать рост опухолевой массы. Для эффективной активации было достаточно воздействия света только с той стороны тела, где расположена опухоль — это говорит о возможности точной локализации области активности CAR-T-клеток, что существенно снижает риск «on-target, off-tumor» активности.