CARs — химерные антигенные рецепторы

Адоптивный перенос клеток — это тип иммунотерапии рака, при котором используются цитотоксические клетки (Т-лимфоциты или NK-клетки), собранные у пациентов. Эти клетки подвергаются активации и модификации in vitro (в лабораторных условиях), направленных на повышение распознавания и уничтожения раковых клеток. Недавняя модификация этого метода с использованием химерных антигенных рецепторов (CARs ) оказалась эффективным методом лечения пациентов с запущенными гематологическими злокачественными новообразованиями.

Что такое молекула CAR?


CAR является другой химерный рецептор , антиген (анг. Рецептора антигена химерного ). Это молекула, состоящая из антигенсвязывающих доменов, полученных из антитела, и активирующего домена, полученного из рецепторного комплекса Т-лимфоцитов (рис. 1). В новых поколениях рецепторов CAR также присутствуют костимулирующие молекулы.

Первый доклад, описывающий конструкцию функционального рецептора CAR, был опубликован в 1989 году Зелигом Эшаром. CAR 1-го поколения представлял собой гибридный белок, состоящий из фрагмента антитела, распознающего 2,4,6-тринитрофенол (TNF), и цепи CD3ɀ, происходящей из комплекса рецепторов Т-лимфоцитов. Модифицированные Т-лимфоциты, экспрессирующие такой рецептор CAR, были способны распознавать и убивать клетки-мишени с покрытием TNF. Это открытие положило начало интенсивному исследованию поиска поверхностных белков в раковых клетках, которые могли бы распознаваться рецепторами CAR. Кроме того, исследования по конструированию рецепторов CAR привели к выводу, что одного фрагмента цепи CD3ɀ не всегда достаточно для полной активации Т-клеток и что необходимы дополнительные костимуляторные домены.

В какие клетки вводятся рецепторы CAR?


Рецепторы CAR вводятся в T-лимфоциты , которые относятся к специфическому иммунному ответу, и в NK-клетки , которые являются элементом неспецифического иммунитета. Эти клетки обладают природным цитотоксическим потенциалом, что означает, что они способны убивать инфицированные вирусом клетки или раковые клетки. К сожалению, раковые клетки вырабатывают ряд механизмов выхода из-под контроля цитотоксических клеток и, таким образом, становятся для них «невидимыми». Если мы сравним Т-лимфоциты и NK-клетки с вооруженными охотниками за головами, изменение их с помощью частиц ЦАР похоже на предоставление им очень точного инструмента для отслеживания «плохих клеток» и выдачи лицензии на их уничтожение.

Как молекулы CAR вводятся в клетки?


Во-первых, Т-клетки или NK-клетки выделяют из крови пациента в процессе, называемом лейкаферезом. Затем в лабораторных условиях при культивировании in vitro эти клетки подвергаются генетической модификации для экспрессии молекул CAR на их поверхности. Есть несколько способов изменить эти ячейки. Одним из методов является электропорация мРНК, кодирующей рецептор CAR, которая приводит к кратковременной (2-3 дня) экспрессии рецептора на поверхности лимфоцитов. мРНК вводится в клетки с помощью электрического импульса / шока, где она затем транслируется, складывается и закрепляется в клеточной мембране. Клетки T или NK инфицируются вирусными частицами, содержащими ген, кодирующий рецептор CAR, который включен в геном клетки-мишени. Этот метод позволяет стабильную экспрессию рецепторов CAR. На заключительном этапе модифицированные T или NK-клетки размножаются, активируются и, наконец, вводятся обратно в кровоток пациента.

Поколения рецепторов CAR


Современные молекулы CAR, используемые в настоящее время в клинических испытаниях, имеют более сложную структуру по сравнению с молекулами CAR первого поколения. Следующее поколение рецепторов CAR построено из внеклеточного домена, который распознает опухолевый антиген, который связан шарнирным и эндотелиальным доменом с несколькими внутриклеточными доменами. Распознающий опухолевый антиген домен обычно представляет собой одноцепочечный вариабельный фрагмент (scFv). Шарнирная область, которая значительно влияет на гибкость конструкции и ее способность связываться с антигеном, чаще всего происходит от антитела класса IgG1. Домены внутриклеточной сигнальной трансдукции происходят из сигнальных молекул, присутствующих на Т-лимфоцитах. Количество костимулирующих доменов рецептора CAR определяет его принадлежность к следующему поколению. Как уже упоминалось, в частицах CARI генерация сигнала осуществляется только через фрагмент цепи CD3ɀ. Во втором поколении , помимо цепи CD3ɀ, имеется дополнительный костимуляторный домен, такой как CD28, OX40, 4-1BB, CD27 или DAP10. Третье поколение рецепторов CAR строится в дополнение к цепи CD3ɀ из двух вышеупомянутых доменов в различных комбинациях.