Клетки с рюкзачками. Микрочастицы окрашены красным, мембраны зеленым, а ядра клеток синим
Wyatt Shields et al. / Science Advances, 2020
Микрочастицы с интерфероном гамма, которые прикрепили к макрофагам, помогли тем сохранить провоспалительный фенотип M1 и не поддаться влиянию раковых клеток. Под действием микрочастиц фенотип M1 приобрели и макрофаги, ассоциированные с опухолью. В итоге опухоль не так сильно увеличилась и дала меньше метастаз, чем в контроле, а животные прожили дольше. В работе, опубликованной в журнале Science Advances, дисковидные микрочастицы называют рюкзачками — такая форма защищает их от фагоцитоза и позволяет оставаться на поверхности клеток в течение как минимум двух дней.
При адоптивной клеточной терапии иммунные клетки пациента выделяют, модифицируют и вводят обратно. Новые свойства клеток помогают им эффективнее бороться с опухолями. Самый успешный пример — CAR T-клеточная терапия, при которой T-лимфоцитам пришивают химерные рецепторы опухолевых антигенов (CAR). В некоторых случаях лечение CAR T-клетками приводит к полному выздоровлению пациентов с онкологическими заболеваниями, но этот метод работает только против опухолевых клеток, которые не находятся в твердых новообразованиях (например, при лейкозе), и против клеток, на которых есть специфичные рецепторы.
В отличие от T-лимфоцитов, макрофаги могут убивать более широкий круг опухолевых клеток, но у них есть неприятное свойство — опухоли могут переманивать эти иммунные клетки на свою сторону. В зависимости от веществ, которые находятся в среде, макрофаги меняют фенотип: они могут поглощать патогены (провоспалительный фенотип M1) или регулировать гомеостаз тканей (противовоспалительный фенотип M2). Вторым свойством пользуются опухолевые клетки: они выделяют факторы, которые заставляют макрофаги приобретать фенотип M2 и способствовать росту опухоли.
Схематическое изображение макрофагов в опухоли. Слева — при обычной адоптивной терапии, справа — с микрочастицами. В первом случае интерферон меняет фенотип макрофага культуре на M1 (красный), но в опухоли он возвращается к противовоспалительному M2 (зеленый). Частицы воздействуют на макрофаги в течение продолжительного времени и поддерживают фенотип M1. Под действием интерферона из микрочастиц меняют фенотип и ассоциированные с опухолью макрофаги (желтый)
Wyatt Shields et al. / Science Advances, 2020
Ученые из Гарвардского университета во главе с Самиром Митраготри (Samir Mitragotri) создали дисковидные микрочастицы, которые садятся на макрофаги и регулируют их фенотип. Строение частиц напоминает сэндвич: между двумя слоями сополимера молочной и гликолевой кислот находится гидрофильный поливиниловый спирт, в котором растворен интерферон гамма. Это вещество включает провоспалительный фенотип макрофагов и само обладает противоопухолевой активностью. Сверху этот сэндвич покрыт слоем полимеров, которые обеспечивают прилипание частицы к клетке. Плоская форма защищает микрочастицы от поглощения макрофагом. В итоге получается как будто рюкзачок: он налипает на клетку, а внутри есть отделение с интерфероном.
Структура микрочастиц. Красным обозначен сополимер молочной и гликолевой кислот, голубым — интерферон гамма в поливиниловом спирте, зеленым — вещества, которые обеспечивают адгезию к клетке
Wyatt Shields et al. / Science Advances, 2020
Поделиться
Микрочастицы протестировали in vitro на культуре макрофагов и in vivo на мышах, которым пересадили опухоль молочной железы. В опухоль вводили макрофаги с рюкзачками и флуоресцентными метками, чтобы за клетками можно было наблюдать in vivo. Через пять дней инъекцию повторили, еще через два дня часть мышей убили, в их опухолях анализировали фенотип макрофагов.
Когда культуру макрофагов инкубировали с микрочастицами, они приобретали фенотип M1. В опухолях рюкзачки поддерживали этот фенотип в течение как минимум двух дней. Кроме того, интерферон гамма из микрочастиц повлиял на макрофаги, ассоциированные с опухолью, — клетки, которые опухоли завербовали, — их фенотип тоже сместился к M1.
Экспрессия маркеров фенотипа M1 (слева) и M2 (справа) в культуре макрофагов с микрочастицами (синий), с пустыми рюкзачками (зеленый) или со свободным интерфероном гамма (черный)
Wyatt Shields et al. / Science Advances, 2020
Через месяц после второй инъекции у мышей, которым вводили макрофаги с микрочастицами, было не так много метастаз, а опухоль выросла значительно меньше, чем у контрольных животных (p < 0,01). Средняя продолжительность жизни мышей тоже увеличилась (p < 0,001).
Метастазы в грудной полости мышей, которым вводили физиологический раствор (сверху), макрофаги и раствор интерферона гамма (посередине) или макрофаги с микрочастицами (снизу)
Wyatt Shields et al. / Science Advances, 2020
Недавно ученым удалось создать вещество, которое мешает опухолевым клеткам вербовать макрофаги и напрямую подавляет рост раковых клеток. Макрофаги вообще сильно ориентируются на свое микроокружение. Перед тем, как перейти в активное состояние, эти иммунные клетки подсчитывают количество макрофагов вокруг себя — если их собралось достаточно, разворачивается полноценный иммунный ответ.
Алиса Бахарева