Предложена новая мишень для CAR T-терапии солидных опухолей

После успехов в лечении раков крови CAR T-терапию попробовали переориентировать на лечение солидных опухолей и опухолей головного мозга, однако столкнулись с несколькими препятствиями. Например, такими как ограничение на количество делений и короткой срок жизни CAR Т-клеток, иммуносупрессивная среда опухоли и малый набор опухолевых антигенов-мишеней. Кроме того, в доклинических и клинических испытаниях была показана токсичность терапии как при воздействии на мишень внутри опухоли, так и вне ее. Это подчеркивает важность выявления специфических для опухолей антигенов.

В работе, опубликованной в Cell Reports Medicine, ученые выбрали в качестве мишени для Т-клеток глюкозорегулируемый белок 78 на поверхности клеток (csGRP78), который обнаруживается в солидных опухолях и опухолях головного мозга. GRP78 сверхэкспрессируется в ответ на повышенный стресс эндоплазматического ретикулума и перемещается на поверхность раковых клеток. GRP78 является незаменимым геном и с меньшей вероятностью подвержен потере антигена. Кроме того, транслокация GRP78 на клеточную поверхность в опухолевых клетках обусловлена множеством механизмов, что снижает вероятность избегания иммунного ответа. Такие особенности делают GRP78 чрезвычайно привлекательным антигеном-мишенью для солидных опухолей и опухолей головного мозга.

Сначала ученые подтвердили, что GRP78 экспрессируется на клеточной поверхности, используя линию солидных опухолей (A673, LM7, MDA-468), опухолей головного мозга взрослых (U87, U373, T98G) и полученные от пациентов-детей линии клеток (DIPG и другие). Действительно, экспрессия GRP78 была повышена на поверхности всех этих клеток.

Чтобы оценить специфичность антигена GRP78, исследователи трансдуцировали одну группу активированных Т-клеток GRP78-специфичными CAR второго поколения (GRP78), а другую — несигнальными контрольными CAR (Ctrl), лишенными костимулирующих и внутриклеточных сигнальных доменов. Обе конструкции CAR эффективно экспрессировались на поверхности Т-клеток. Также не было выявлено различий в соотношении CD4/CD8 или фенотипе GRP78-CAR Т-клеток по сравнению с Ctrl-CAR или нетрансдуцированными (NT) клетками.

Затем авторы оценили активность CAR T-клеток на опухолевых линиях, экспрессирующих GRP78. Линии клеток U87 и MDA-468 эффективно уничтожались при самом низком соотношении эффектора к мишени 0,5:1, тогда как клетки A673 проявляли лишь частичный ответ, что согласуется с их относительными уровнями поверхностной экспрессии GRP78.

Чтобы проверить способность GRP78-CAR Т-клеток к пролиферации в ответ на хроническое воздействие антигена, ученые провели ряд повторных стимуляций. Т-клетки убивали опухолевые клетки и размножались после четырех последовательных стимуляций в присутствии линии U87. В отличие от этого, при стимуляции клетками A673, MDA-468 и DIPG Т-клетки не размножались после первой или второй стимуляции. Также была выявлена значительная экспансия CAR Т-клеток и последовательное уничтожение раковых клеток после пяти стимуляций клетками опухоли головного мозга (U373 и T98G).

Для дальнейшей оценки активности GRP78-CAR Т-клеток исследователи измерили секрецию цитокинов при стимуляции антигеном. Высокий уровень цитокинов Th1/Tc1 наблюдался в линиях U87 и MDA-468, уровни IFN-γ, GM-CSF и IL-2 были значительно ниже в линиях DIPG и A673.

Далее авторы оценили терапевтическую эффективность GRP78-CAR Т-клеток in vivo на различных опухолях, которые экспрессируют csGRP78 на высоком (U87, LM7), среднем (MDA-468) и низком (A673) уровнях. Для этого получили мышей с ксенографтами. На CAR-Т терапию реагировали опухоли с высоким уровнем экспрессии csGRP78, в то время как средний и низкий уровень демонстрировал нестабильный ответ.

Далее исследователи оценили, зависит ли уровень экспрессии GRP78 на Т-клетках от опухоли. Это могло бы объяснить различия в эффективности терапии. Для этого они измерили уровни экспрессии csGRP78 на Т-клетках после совместного культивирования с различными опухолевыми клетками, экспрессирующими csGRP78. В результате была выявлена более высокая экспрессия csGRP78 на Т-клетках после инкубации, однако не было обнаружено корреляции между экспрессией csGRP78 на опухолевых клетках и на Т-клетках.

Экспрессия GRP78 на активированных CAR Т-клеток может привести к их самоуничтожению, что объясняет ограниченную эффективность терапии in vivo в опухолях, экспрессирующих низкие или средние уровни GRP78. Чтобы преодолеть ограниченный противоопухолевый ответ GRP78-CAR Т-клеток в линиях с низкой экспрессией GRP78 в условиях in vivo, ученые использовали нокаут RASA2 в GRP78-CAR Т-клетках. В результате активность Т-клеток GRP78-CAR при нацеливании на опухоли с низкой экспрессией GRP78 повысилась.

Результаты данного исследования говорят о важности изучения регуляции csGRP78 на биологию Т-клеток и эффекторную функцию CAR Т-клеток. Кроме того, механизм, с помощью которого GRP78 перемещается на поверхность Т-клеток, до сих пор не до конца понятен.

Модификация CAR-T клеток препятствует их истощению