Редактирование эпитопов защитит от CAR-T-клеток здоровые клетки и сами CAR-T-клетки

Одна из проблем CAR T-терапии — уничтожение здоровых клеток наряду с опухолевыми, что приводит к тяжелым осложнениям. Кроме того, так как CAR T-клетки по происхождению являются клетками крови, они могут совершать фратрицид, то есть убивать друг друга. Американские ученые продемонстрировали, что эти проблемы можно устранить, отредактировав эпитопы на молекуле-мишени CAR, которая экспрессируется самими CAR T-клетками. Так, если использовать в качестве мишени CD45, который присутствует на поверхности всех лейкоцитов человека, то, внеся замены в его эпитопы, можно получить универсальную CAR-T-терапию против онкогематологических заболеваний. Статья с результатами исследования опубликована в Science Translational Medicine.

CD45 – рецепторная тирозинфосфатаза, которую экспрессируют почти все лейкоциты, а также клетки лейкозов и лимфом. Авторы работы создали несколько CAR второго поколения, содержащих домены распознавания CD45 из пяти различных антител и домен 4-1BB в качестве сигнального. С помощью флуоресцентного анализа эффективности связывания для дальнейших экспериментов были отобраны три лучших рецептора.

Поскольку CAR-T-клетки, как и другие лейкоциты, экспрессируют CD45, направлять их против CD45 небезопасно: они будут уничтожать друг друга. Исследователи удалили ген PTPRC, кодирующий CD45, из первичных человеческих T-клеток, и экспрессировали в них CD45. Удаление PTPRC положительно сказалось на способности клеток к пролиферации, а инкубация с клетками острого миелоидного лейкоза показало лучшую цитотоксичность и продукцию цитокинов у CART45 клеток по сравнению с T-клетками, экспрессирующими CAR против CD19 (CART19). Однако длительные эксперименты на мышах показали, что в долгосрочной перспективе удаление CD45 все же сказывается на активности CAR T-клеток в отрицательную сторону, потому что CD45 является важнейшим компонентом T-клеточного иммунологического синапса.

Полное удаление CD45 отрицательно сказывается на способности CAR T-клеток контролировать рост опухоли, при этом также снижается количество CD4+ и CD8+ CAR T клеток в периферической крови мышей. Поэтому ученые идентифицировали эпитопы CD45, которые распознают созданные ими CAR, и внесли в них мутации, делающие невозможным распознавание. Для редактирования эпитопов использовали CRISPR-редактор азотистых оснований, вносящий замены A-T на G-C или C-G на T-A без разрыва цепи.

Внесение миссенс-мутаций успешно предотвращало фратрицид CAR T клеток, но, в отличие от нокаута, не влияло на уровень экспрессии CD45. В экспериментах на клеточных линиях, а также in vivo (мышиная модель острого миелоидного лейкоза) CAR-T-клетки, несущие на своей поверхности отредактированные молекулы CD45, не уступали по противораковым свойствам клеткам с неотредактированными эпитопами. Они показали эффективность in vitro против различных злокачественных клеток, экспрессирующих CD45. Кроме того, редактирование эпитопов в гемопоэтических стволовых клетках не сказалось на таких важных характеристиках, как соотношение численностей CD4 и CD8 T-клеток и дифференцировка T-клеток памяти, и не влияет на гемопоэз.

Авторы также провели аналогичное редактирование эпитопов CD45в гемопоэтических стволовых клетках человека. Исследования in vitro и in vivo подтвердили, что функции клеток при этом сохраняются и они защищены не только от атак анти-CD45 CAR-T-клеток, но и от других видов терапии, основанных на использовании антител к CD45.

Ученые утверждают, что их подход может как предотвратить фратрицид и повысить эффективность, так и смягчить побочные эффекты терапии, а также сделать ее более универсальной. «До сих пор у нас не было инструментов для создания таргетной клеточной терапии, которая могла бы работать при всех многообразных формах рака крови и костного мозга», — говорит один из руководителей работы Саар Гилл из Университета Пенсильвании. — Мы воодушевлены созданием нового подхода, который мог бы решить главную проблему иммунотерапии, а именно неспособность воздействовать на поверхностные маркеры, обнаруженные как на раковых, так и на здоровых клетках».

Редактирование эпитопов защитило здоровые стволовые клетки от атаки CAR-T