Moritz et al. / Science Immunology, 2019
Ученые представили новую концепцию, которая позволяет точно и быстро выявлять антигенспецифичные Т-клетки в их больших популяциях, обходя имевшиеся ранее ограничения. Использование нового метода дает возможность создавать большие библиотеки для идентификации Т-клеток и тестирования потенциальных биопрепаратов. Методу посвящены две статьи в журнале Science Immunology: в одной из работ авторы продемонстрировали его возможности в обнаружении антигенспецифичных Т-клеток у пациента с меланомой, в другой ученые фокусировались на потенциале его применения в испытании лекарств.
Т-клеточный иммунный ответ запускается, когда Т-клетки при помощи Т-клеточных рецепторов (TCR) распознают пептиды (антигены), которые презентированы на мембранах клеток в комплексе с белками главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC). Выявление и описание различных антигенспецифичных Т-клеток имеет большую практическую важность для понимания заболеваний, в течении которых играет роль иммунный ответ, а также для разработки новых методов иммунотерапии.
Комплексы белков MHC и пептидов (pMHC) могут быть удобным инструментом для выявления антигенспецифичных Т-клеток. Подходы с их применением существуют с 1990-х годов, имеющиеся платформы позволяют идентифицировать примерно от 100 до 1000 рецепторов. Но современные системы идентификации не позволяют создавать больших библиотек pMHC, а их производительность и точность имеют ограничения.
Одна из проблем — нестабильность молекул MHC без соединения с пептидами. Ученые предлагают различные методы их стабилизации. В 2014 году ученые предложили вариант мышиных молекул MHC I класса, стабилизированных дисульфидными связями (DS-MHC-I). Одним из соавторов той работы был Сунил Саини (Sunil Saini), ведущий автор одного из двух новых исследований. Тогда авторы указывали, что такие молекулы, сохраняющие стабильность без связи с пептидом, открывают возможности быстрого и простого создания необходимых pMHC.
Две группы ученых — под руководством Сунила Саини из Технического университета Дании и Андреаса Моритца (Andreas Moritz) из Тюбингенского университета — представили новые работы о возможностях практического использования молекул MHC I класса человека, стабилизированных дисульфидными связями.
Саини и соавторы разработали дисульфидный мутантный вариант человеческого белка MHC-I HLA-A*02:01. В отличие от использующихся сейчас молекул MHC дикого типа, новые DS-MHC-I могут длительно сохраняться без связи с пептидами, то есть «пустыми». Ученые подчеркивают, что новая методика позволяет быстро создавать большие библиотеки комплексов MHC с различными пептидами: для этого требуется одношаговая процедура. Существовавшие ранее концепции требовали трудоемкой замены пептидов в комплексах pMHC на необходимые. Дисульфидная связь не влияет на способность связывания молекулы с пептидами, поскольку структура белка, стабилизированного ей, полностью совпадает с таковой MHC-I дикого типа.
Исследование показало, что при определении различных видов T-клеток тетрамеры молекул DS-MHC-I оказались не только удобнее, но и более эффективными, чем тетрамеры дикого типа: они давали более выразительную окраску Т-клеток, то есть способствовали увеличению точности.
Схематическая иллюстрации тетрамера DS–MHC-I: пустого и в соединении с пептитдами. Тетрамер получен при инкубации мономеров DS–MHC-I со стрептавидином, меченным флуорохромом.
Saini et al. / Science Immunology, 2019
Стабилизированные молекулы не теряли способности соединяться с пептидами после хранения в течение полугода при температуре −20 градусов Цельсия (по данным группы Андреаса Моритца — в течение года при температуре −80 градусов Цельсия). Кроме того, DS-MHC-I оказалось возможным применять с уже существующими платформами для определения Т-клеток.
Чтобы продемонстрировать эффективность своей концепции для создания крупных библиотек pMHC, ученые проанализировали Т-лимфоциты, инфильтрирующие опухоль (TILs), взятые у больного меланомой. Их целью было выявление Т-клеток, специфичных для пептидов, которые появляются на поверхности клеток при раковых мутациях. При помощи секвенирования экзома и РНК они обнаружили 276 мутаций, методом MuPeXI были предсказаны 43 возможных пептида. Для обнаружение антигенспецифичныхТ-клеток в образце TILs ученые использовали библиотеку из 54 пептидов. Они обнаружили Т-клетки CD8+, специфичные для восьми предсказанных антигенов, трех антигенов, ассоциированных с меланомой, и двух вирусных антигенов. По мнению авторов, результаты говорят об успешном применении пустых pMHC для обнаружения антигенов, связанных с раком.
Группа Андреаса Моритца разработала свой вариант молекул HLA-A*02:01, стабилизированных дисульфидной связью, и продемонстрировала сходство их свойств со свойствами аналогичных молекул дикого типа. В своей работе ученые фокусировались на аффинности связывания pMHC с TCR: как дикого типа, так и с созревшей аффинностью.
Аффинность связывания TCR с pMHC оказывает существенное влияние на функцию Т-клеток. Ученые работают над увеличением аффинности TCR, чтобы их можно было использовать в клинических целях. В экспериментах по созреванию аффинности созданы TCR с долгим периодом полужизни их связи со специфичными pMHC, они привлекают внимание ученых, которые разрабатывают экспериментальные методы терапии рака и ВИЧ-инфекции.
При помощи платформы на основе биослойной интерферометрии ученые провели скрининг кинетики аффинности связывания pMHC, стабилизированных дисульфидной связью, из созданной ими библиотеки с биспецифическими рецепторами Т-клеток (bsTCR). Они отмечают, что этот метод также можно использовать для тестирования других биопрепаратов, мишенью для которых являются pMHC: моноклональных антител или привлекающих T-клетки биспецифических активаторов. Также ученые использовали эту платформу для быстрого сбора данных об аффинности связывания ВИЧ-специфических bsTCR с pMHC. Помимо этого, предложенный авторами подход дает возможность предсказать потенциальные побочные действия биопрепаратов, соединяющихся с pMHC.
Ранее онкологам при помощи иммунотерапии удалось помочь пациентам, которые ранее считались безнадежными. Также описанслучай долгосрочной ремиссии у пациентки с метастстическим раком молочной железы под действием метода лечения, основанного на том же принципе. Узнать больше об иммунотерапии рака можно из блога «Клеточные войны: новая надежда».
Андрей Украинский