T-лимфоциты можно «накачать» митохондриями для повышения их противоопухолевой активности

Успеху T-клеточной терапии онкозаболеваний препятствует агрессивное микроокружение опухоли, которое нарушает работу митохондрий и приводит к истощению T-клеток. Привлекательная перспектива — поддержать активность митохондрий в этих клетках. Ранее уже пробовали отбирать популяции клеток с высокой активностью митохондрий или защищать их с помощью антиоксидантов, но эффективность таких подходов невысока, если мтДНК повреждена, а работа митохондрий уже нарушена. Международная группа ученых показала, что CD8+ T-клеткам можно передать новые рабочие митохондрии от стромальных клеток костного мозга (BMSC), что повысит противораковую активность T-лимфоцитов.

Процесс передачи митохондрий от клетки к клетке был описан не так давно; он помогает чинить поврежденные клетки. С другой стороны, его могут использовать и раковые клетки, чтобы «воровать» митохондрии из инфильтрующих опухоль лимфоцитов и стромальных клеток. Обычно передача происходит по ветвящимся нанотрубкам — выростам мембраны, которые поддерживает F-актин.

Авторы кокультивировали BMSC мыши или человека с CD8+ T-клетками того же вида. Они часто наблюдали ветвящиеся нанотрубки, которые соединяли клетки; обычно нанотрубка была одна на клетку. У мышей нанотрубки были короче и уже. У некоторых конструкций наблюдались расширенные сегменты, в которых могли находиться органеллы в процессе перехода.

Чтобы доказать, что BMSC передают митохондрии T-лимфоцитам, авторы пометили их митохондрии красителем и через некоторое время обнаружили такие митохондрии в T-клетках. Также меченые органеллы обнаруживались в утолщениях нанотрубок. Примерно 6,2–24,7% (медиана 12,5%) T-клеток приобретало меченые митохондрии в течение 36–48 часов кокультивирования. В клетках-реципиентах можно наблюдать и «свои» и «приобретенные» митохондрии. Эти органеллы были способны работать в новом окружении.

Ранее уже было продемонстрировано, что в образовании нанотрубок ключевую роль играет Rho-ГТФазы. Секвенирование тотальной РНК и РНК единичных клеток показало обогащение клеток, принявших митохондрии, генами, которые уже ранее связывали с передачей этих органелл у раковых клеток. Например, это были гены, кодирующие белки цитоскелета (ACTB и ACTG1), белки комплекса миозина-II (MYL6 и MYL12A) и малые ГТФазы (RHOG и RAB8B). А также гены, вовлеченные в возникновение кривизны мембраны, ее выпячивание и удлинение. Там не менее, по-видимому, именно BMSC инициируют передачу митохондрий.

Чтобы проверить, помогают ли приобретенные митохондрии бороться с солидными опухолями, авторы получили CD8+ T-клетки с трансгенным T-клеточным рецептором, распознающим антиген меланомы (gp100). Клетки, получившие и не получившие дополнительные митохондрии, вводили мышам с меланомой. Дополнительные митохондрии помогали T-лимфоцитам снижать размер опухоли и продлевать жизнь мышей. И дело было не в изменении соотношения CD8+ T-клеток памяти и эффекторных клеток.

Исследователи показали, что в этой системе опухолевые клетки на захватывают митохондрии. Рост числа T-лимфоцитов в опухоли связан с подавлением апоптоза иммунных клеток, попавших в микроокружение. Приобретенные митохондрии также препятствуют наступлению истощения. То же показали на уровне белков.

Митохондрии помогают T-клеткам поддерживать высокий уровень метаболизма даже в микроокружении опухоли, при этом сильно не влияют на метаболический профиль клеток. Преимущества, которые дают эти органеллы, можно наблюдать в течение довольно долгого времени.

Наконец, авторы кокультивировали CD19-специфичные CAR T-клетки с BMSC. «Подзаряженные» митохондриями клетки лучше убивали раковые клетки CD19+ В-клеточного лимфобластного лейкоза in vitro. Такие клетки продержались шесть раундов стимуляции без потери активности, тогда как клетки без дополнительных митохондрий — только три. Они также продлевали жизнь мышам по сравнению с обычными CAR T-клетками. Если инактивировать донорские митохондрии, преимуществ их передача не даст.

Передача митохондрий имеет преимущества по сравнению с другими способами повышения количества этих органелл. Так, рапамицин стимулирует ремоделирование митохондрий, но при этом подавляет пролиферацию T-клеток.

Микроглия «высасывает» вредные белки из нейронов через нанотрубки