Разработаны более эффективные и стабильные химерные рецепторы антигена для лечения ВИЧ

Ученые из США разработали новые химерные рецепторы антигена (CAR) для борьбы с ВИЧ-1. Трансдукция гемопоэтических стволовых клеток новыми CAR с последующей трансплантацией значительно снижает уровень вирусных частиц в крови гуманизированных мышей. Использование новых CAR также способствовало дифференцировке клеток иммунологической памяти.

Credit:
Sebastian Kaulitzki | 123rf.com

Одной антиретровирусной терапии недостаточно, чтобы полностью вылечить ВИЧ-инфекцию. В последнее разрабатывают терапию, основанную на химерных рецепторах антигена (chimeric antigen receptor, CAR), которые направляют T-клеточный иммунный ответ против ВИЧ. В первых клинических исследованиях использовали CAR с внеклеточным доменом CD4 и внутриклеточным сигнальным доменом CD3-ζ (CD4CAR). Однако эти рецепторы имели низкую эффективность. Вероятно, измененные T-клетки просто не подходили для долговременной терапии.

Генная терапия гемопоэтических стволовых клеток (HSC) имеет хороший потенциал. Предположительно, модификация HSC химерными рецепторами антигена сможет обеспечить пожизненное производство функциональных CAR T-клеток in vivo. Измененные HSC смогут участвовать в обычных иммунных процессах, а также в создании иммунологической памяти. Ученые из США использовали этот подход для терапии ВИЧ-1 в мышиной модели.

Молекула CD4 состоит из четырех внеклеточных доменов — D1–D4. D1 связывает оболочку ВИЧ, D1 и D2 — HLA класса II, D4 — интерлейкин-16. CD4CAR могут вызывать неспецифический иммунный ответ из-за связи с интерлейкином-16. Авторы исследования создали усеченную молекулу CD4, которая содержит только домены D1 и D2 (D1D2CAR).

Первые опыты проводили на клеточных линиях. Клетки HOS.CCR5 и HOS.CXCR4 нельзя заразить ВИЧ, так как они не экспрессируют CD4. Экспрессия CD4CAR в этих клетках приводит к чувствительности их к ВИЧ-1. При экспрессии D1D2CAR этого не происходит. Чтобы предотвратить заражение клеток ВИЧ-1 из-за CD4CAR, в лентивирус, кодирующий CAR, дополнительно вставляли два антивирусных гена. Их же вставляли и в лентивирус для экспрессии D1D2CAR, потому что сами по себе D1D2CAR не защищают T-клетки от инфекции.

В следующей серии экспериментов CD8+ T-клетки после трансдукции D1D2CAR или CD4CAR инкубировали с зараженными ВИЧ клетками. Клетки, экспрессирующие оба варианта CAR, секретировали IFN-γ и TNF-α. К тому же как D1D2CAR-экспрессирующие, так и CD4CAR-экспрессирующие CD8+ T-клетки убивали инженерные клетки, экспонирующие белки оболочки ВИЧ (Env+ U1 клетки).

Ученые вывели мышей с гуманизированными костным мозгом, печенью и вилочковой железой. В человеческие HSC трансдуцировали CD4CAR или D1D2CAR, после чего трансплантировали клетки мыши. D1D2CAR, в отличие от CD4CAR, не влиял на реорганизацию рецептора Т-клеток во время тимопоэза, так что B-клетки не вырабатывались сверх нормы, а CAR T-клетки нормально развивались.

Мышей инфицировали R5 ВИЧ-1 NFNSXSL9. У животных, получивших HSC с CD4CAR или D1D2CAR, уровень вирусных частиц в крови был меньше, чем у контрольных.

Ученые проверили, можно ли усилить действие CAR T-клеток экспрессией на лентивирусах костимулирующих доменов 4-1BB или CD28. Домен CD28, но не 4-1BB, подавлял дифференцировку B- и T-клеток. В дальнейших экспериментах использовали костимулирующий домен 4-1BB.

Показали, что у мышей с CD4CAR-41BB и D1D2CAR-41BB HSC-трансплантатами значительно меньше вирусных частиц, чем у мышей с CD4CAR или D1D2CAR HSC-трансплантатами. Также добавление в конструкцию костимулирующего домена 4-1BB повышает дифференцировку клеток иммунологической памяти, особенно центральной памяти.

Дополнительное лечение мышей антиретровирусными препаратами полностью подавляло ВИЧ, так что вирусные частицы больше не детектировались в крови.

Таким образом, авторы исследования продемонстрировали эффективность второго и третьего поколения CAR-T терапии с помощью новых химерных рецепторов антигена D1D2CAR и D1D2CAR-4-1BB. Экспрессия этих рецепторов в гемопоэтических стволовых клетках дает сильный и стабильный антивирусный ответ in vivo.

Источник

Zhen A., et al. // Robust CAR-T memory formation and function via hematopoietic stem cell delivery // PLOS Pathogens, published April 1, 2021, DOI: 10.1371/journal.ppat.1009404

Добавить в избранное

Вам будет интересно