Обнаружен механизм, с помощью которого γδ Т-клетки распознают раковые клетки

γδТ-лимфоциты — малоизученная гетерогенная популяция Т-клеток, доминирующая в слизистых оболочках и сочетающая свойства клеток врожденного и приобретенного иммунитета. Уже давно ученых интересует способность γδ Т-лимфоцитов распознавать и уничтожать раковые клетки. γδТ-лимфоциты не зависят от антигенпрезентирующих молекул, что делает их особенно привлекательными с точки зрения клеточной терапии рака. Было показано, что γδ Т-клетки распознают сигналы клеточного стресса, проявляющиеся в трансформированных или зараженных клетках. Новое исследование посвящено Vγ9Vδ2 Т-клетках, самом многочисленном подтипе γδ Т-клеток у человека. Vγ9Vδ2 Т-клетки специфичны к комплексу поверхностных молекул BTN2A1–BTN3A1–BTN3A2. Этот белковый комплекс активируется благодаря фосфоантигенным промежуточным метаболитам мевалонатного пути, что приводит к связыванию BTN2A1 с одним из участков Vγ9Vδ2 Т-клеток и их последующей активации. Повышенная активность мевалонатного пути характерна для раковых клеток. Однако другие механизмы, регулирующие взаимодействие раковых клеток и Vγ9Vδ2 Т-лимфоцитов, остаются неизвестными.

Исследователи искали гены, которые регулируют элиминирование раковых клеток Vγ9Vδ2 Т-лимфоцитами, с помощью CRISPR-скрининга. Для этого они использовали полученные из лимфомы Беркитта нокаутные клеточные линии Daudi (эта линия экспрессирует Cas9, поэтому для редактирования достаточно доставки гидовой РНК). Раковые клетки кокультивировали с Vγ9Vδ2 Т-клетками от здоровых доноров. Клетки Daudi за 24 часа до кокультивирования обработали золедронатом, который дополнительно усиливает взаимодействие с Т-клеточным рецептором Vγ9Vδ2 Т-лимфоцитов за счет повышения внутриклеточного уровня фосфоантигенов.

Были выявлены ожидаемые регуляторы взаимодействия между раковыми клетками и Vγ9Vδ2 Т-лимфоцитами. Повышенную выживаемость показали клетки, в которых были нокаутированы компоненты комплекса бутирофилина (BTN2A1, BTN3A1, BTN3A2), ферменты мевалонатного пути (ACAT2 и HMGCR), SLC37A3 (транспортер золедроната), NLRC5 (трансактиватор генов BTN3A1, BTN3A2, BTN3A3), ICAM1 (важный для Vγ9Vδ2 Т-клеточного узнавания поверхностный белок). Кроме того, выживаемость клеток Daudi-Cas9 повышал нокаут сигнальных компонентов интерферона 1 типа (IRF1, IRF8, IRF9, JAK1, STAT1 и STAT2).

Анализ обогащения по функциональной принадлежности выявил клеточные метаболические пути, нокаут которых понижает выживаемость раковых клеток в присутствии Vγ9Vδ2 Т-лимфоцитов: окислительное фосфорилирование, цикл Кребса и пуриновый обмен. Все эти пути важны для нормальной регуляции баланса АТФ.

Исследователей интересовало, соответствуют ли их результаты клиническим данным. Они создали генную сигнатуру на основе проведенного скрининга, определили показатель сигнатуры для опухолей 33 типов из Атласа генома рака (TCGA) и соотнесли полученные показатели с выживаемостью пациентов. Самая высокая корреляция была обнаружена для низкозлокачественной глиомы. Сигнатура, указывающая на высокую инфильтрацию опухоли Vγ9Vδ2 Т-лимфоцитами, соответствовала существенно более высокой выживаемости пациентов с этим типом рака.

Так как Vγ9Vδ2 Т-клетки распознают комплекс бутирофилина на поверхности раковых клеток, исследователи сфокусировались на его изучении. «В здоровых клетках бутирофилин невидим для γδ Т-клеток, поэтому Т-клетки не начинают их убивать, — поясняет первый автор исследования Мурад Мамедов из Институтов Гладстона (Сан-Франциско). — Но когда при раке усиливаются стрессовые пути и активируются бутирофилины, эти молекулы становятся более многочисленными и служат мишенью для γδ Т-клеток».

Чтобы выяснить, какие сигнальные пути регулируют экспрессию BTN3A, исследователи провели комплементарный CRISPR-скрининг. Нокауты NLRC5, IRF1, IRF8, IRF9, SPI1 и SPI снижали экспрессию BTN3A и обеспечивали выживание раковых клеток в кокультуре. Также скрининг показал увеличение количества BTN3A на поверхности клетки после ингибирования FDPS — одного из ферментов мевалонатного пути. Регуляция экспрессии BTN3A осуществляется несколькими метаболическими путями. Нокауты биосинтеза пурина de novo, образования железосерных кластеров, биосинтеза N-гликанов и сиалилирования повышали экспрессию BTN3A; нокаут фактора NDUFA2, участвующего в окислительном фосфорилировании, — экспрессию BTN3A1/2.

Генная сигнатура BTN3A, выявленная в ходе скрининга, коррелирует с выживаемостью у пациентов с низкозлокачественной глиомой, имеющих высокую инфильтрацию опухоли Vγ9Vδ2 Т-клетками либо αβ Т-клетками. Следовательно, эта генная сигнатура может включать в себя гены, регулирующие иммунный ответ обоих типов Т-клеток.

Учитывая силу сигнатур, связанных с окислительным фосфорилированием, и транскрипционные изменения BTN3A1/2 в клетках с нокаутом этого пути, авторы работы исследовали влияние окислительного фосфорилирования на экспрессию BTN3A. Повышение уровня глюкозы увеличивало его экспрессию в клетках с нокаутом окислительного фосфорилирования. Эти результаты позволили предположить связь между пониженным уровнем АТФ и экспрессией BTN3A.

Применение агонистов АМФ-активируемой киназы AMPK показало, что увеличение экспрессии BTN3A и BTN2A1 зависит от уровня AMPK в клетках с нокаутом окислительного фосфорилирования; активация AMPK повышает их экспрессию и, соответственно, чувствительность клеток к гибели. Но AMPK-индуцированная активация BTN3A1 может иметь иммуносупрессивный эффект, если она не сопровождается повышенными уровнями фосфоантигенов или введением агонистических моноклональных антител против BTN3A, отмечают авторы.

Изменение энергетического метаболизма за счет очень активного гликолиза с образованием меньшего количества АТФ, чем при окислительном фосфорилировании, — один из ключевых признаков раковых клеток. Дополнительно окислительное фосфорилирование подавляется в условиях гипоксии, свойственных для опухолевого микроокружения.

Таким образом, Vγ9Vδ2 Т-лимфоциты распознают трансформированные клетки, характеризующиеся повышенной активностью мевалонатного пути и пониженной активностью окислительного фосфорилирования (см. схему в статье). Понимание этого механизма может стать основой для создания терапий, увеличивающих активность Vγ9Vδ2 Т-клеток.

Пероральный препарат для лечения глиомы прошел фазу 3 клинических исследований