Белок p53 помог иммунным клеткам эффективнее уничтожать меланому в лаборатории

Учёные обнаружили, что кратковременная активация известного противоопухолевого белка может уменьшать признаки истощения Т-клеток и повышать эффективность клеточной иммунотерапии

Иммунную клетку можно научить распознавать опухоль, но это не гарантирует, что она сможет долго с ней бороться. При постоянной стимуляции Т-лимфоциты постепенно теряют способность размножаться и уничтожать раковые клетки.

Это состояние называют функциональным истощением Т-клеток. Оно считается одной из причин, по которым даже современные методы клеточной иммунотерапии не всегда обеспечивают длительный контроль заболевания.

Учёные UCLA предложили воздействовать не на саму опухоль, а на биологическую программу иммунных клеток, определяющую их дальнейшую судьбу.

Почему Т-клеточная терапия рака может терять эффективность

Т-лимфоциты — клетки иммунной системы, способные распознавать и уничтожать заражённые или злокачественно изменённые клетки организма.

Современная онкология научилась усиливать эту способность с помощью клеточной иммунотерапии.

При CAR-T-терапии у пациента получают Т-клетки, генетически модифицируют их в лаборатории и снабжают искусственными рецепторами, которые позволяют распознавать определённые молекулы на поверхности опухоли.

При TCR-T-терапии используется другой подход: клетки получают модифицированный Т-клеточный рецептор, позволяющий распознавать определённые опухолевые антигены, представленные молекулами HLA.

После размножения подготовленные клетки вводят пациенту, чтобы они атаковали опухоль.

Такие технологии существенно изменили лечение некоторых злокачественных заболеваний крови. Однако при солидных опухолях, то есть опухолях, образующихся в органах и тканях, результаты остаются значительно менее предсказуемыми.

Одна из проблем заключается в том, что подготовка иммунных клеток сама по себе способна изменить их свойства.

Чтобы получить необходимое количество Т-лимфоцитов, их активно стимулируют и размножают в лаборатории. Но интенсивная стимуляция может ускорять созревание клеток.

В результате они становятся эффективными непосредственными исполнителями иммунного ответа, однако часть из них теряет способность длительно сохраняться и повторно размножаться.

Получается противоречие: стремясь создать больше клеток для атаки на опухоль, исследователи могут одновременно сокращать их потенциальную функциональную долговечность.

p53 и MDM2: знакомый защитный механизм оказался важен для иммунной памяти

Белок p53 часто называют «хранителем генома».

Он участвует в контроле клеточного деления, реакции на повреждения ДНК и запуске программ гибели клеток, если повреждения становятся опасными.

Именно благодаря этим свойствам p53 играет ключевую роль в предотвращении злокачественного перерождения клеток.

Но у него есть и другие функции, включая регулирование клеточного обмена веществ и реакции на стресс.

Исследователи под руководством Джозефа Кромптона решили проверить, влияет ли p53 на развитие человеческих CD8+ Т-лимфоцитов — клеток, непосредственно участвующих в уничтожении опухолей.

Сначала учёные установили, что в покоящихся, ещё не активированных Т-клетках содержание p53 относительно низкое. После стимуляции через Т-клеточный рецептор оно заметно увеличивается.

Это позволило предположить, что p53 участвует не только в защите клетки от повреждений, но и в определении того, какой иммунной клеткой она станет после активации.

Для проверки гипотезы исследователи использовали навтемадлин (navtemadlin) — экспериментальное соединение, блокирующее белок MDM2.

В норме MDM2 ограничивает активность p53, способствуя его разрушению внутри клетки.

Когда действие MDM2 блокируется, содержание p53 повышается.

Таким образом, навтемадлин позволяет временно усилить сигнальный путь p53 без дополнительного генетического изменения Т-клеток.

Неожиданный результат: усиление p53 помогло сохранить клетки иммунной памяти

Обычно p53 связывают с ограничением клеточного деления и запуском гибели повреждённых клеток. Поэтому можно было ожидать, что его активация помешает размножению Т-лимфоцитов.

Но при умеренном воздействии исследователи обнаружили другой эффект.

В обработанных навтемадлином культурах увеличивалось количество Т-клеток центральной памяти.

Это особая популяция лимфоцитов, способная сохранять потенциал к размножению и формировать новый иммунный ответ при повторной встрече с антигеном.

Проще говоря, такие клетки представляют собой резерв, который может поддерживать иммунную защиту после первоначальной атаки.

Одновременно уменьшалась доля более дифференцированных эффекторных клеток, а анализ активности генов выявил изменения, характерные для формирования иммунной памяти.

В частности, в обработанных клетках усиливались программы, связанные с памятью, включая CCR7 и EOMES. В необработанных клетках заметнее проявлялись сигнатуры, связанные с эффекторной дифференцировкой и истощением, в том числе TOX и NR4A1.

Важная деталь: при концентрации навтемадлина 1 мкМ количество жизнеспособных клеток в целом сохранялось, а число клеток центральной памяти увеличивалось.

Следовательно, эффект нельзя объяснить исключительно уничтожением более зрелых Т-лимфоцитов.

Иммунные клетки получили больший энергетический резерв

Чтобы эффективно уничтожать опухолевые клетки, Т-лимфоцитам требуется энергия.

Особенно важны митохондрии — клеточные структуры, обеспечивающие значительную часть энергетического обмена.

Исследователи измерили так называемую резервную дыхательную способность митохондрий.

Этот показатель отражает, насколько клетка способна увеличить энергетическое производство при повышенной нагрузке.

После обработки навтемадлином резервная дыхательная способность Т-клеток оказалась выше, чем в контрольной группе.

Это не означает, что клетки буквально накопили больше готовой энергии. Скорее, их энергетическая система приобрела большую способность отвечать на дополнительные потребности.

Кроме того, обработанные лимфоциты чаще одновременно вырабатывали два важных компонента противоопухолевого ответа:

• Интерферон-гамма: сигнальная молекула, участвующая в координации иммунной защиты.
• Гранзим B: фермент, который помогает цитотоксическим Т-клеткам запускать гибель клеток-мишеней.

Такая способность выполнять несколько функций одновременно называется полифункциональностью.

Её усиление вместе с изменениями энергетического обмена указывало на улучшение функционального состояния Т-лимфоцитов.

Однако пока нельзя утверждать, что именно повышение митохондриального резерва стало непосредственной причиной усиленного уничтожения опухоли. Молекулярные связи между активацией p53, обменом веществ и иммунной памятью ещё предстоит установить.

Что произошло, когда Т-клетки встретились с меланомой

Главную проверку исследователи провели на генетически модифицированных человеческих CD8+ Т-клетках.

Их снабдили TCR-рецептором, позволяющим распознавать опухолевый антиген MAGE-A4.

Затем подготовленные иммунные клетки поместили в совместную культуру с клетками меланомы, экспрессирующими этот антиген.

Часть Т-лимфоцитов предварительно обрабатывали навтемадлином, другую часть оставляли без такой обработки.

За происходящим наблюдали с помощью автоматизированной микроскопии в течение 160 часов — почти семи суток.

Различия начали становиться заметными примерно через 40 часов.

Т-клетки, прошедшие обработку навтемадлином, эффективнее уничтожали клетки меланомы. Преимущество сохранялось при нескольких исследованных соотношениях иммунных и опухолевых клеток.

К концу эксперимента в обработанной группе оставалось значительно меньше опухолевых клеток.

Одновременно у этих Т-лимфоцитов обнаруживались более низкие показатели ряда молекулярных маркеров, ассоциированных с истощением, включая TOX, TIGIT и PD-1.

Особенно интересно, что тестирование проводилось без дополнительного интерлейкина-2 (IL-2), который часто используют для поддержания роста и жизнеспособности Т-клеток.

Предварительно обработанные клетки сохраняли более высокую противоопухолевую активность и в этих условиях.

Это позволяет предположить, что они могут меньше зависеть от внешней цитокиновой поддержки. Однако сами авторы подчёркивают, что такая зависимость не была непосредственно измерена и гипотеза требует отдельной проверки.

Почему более сильная активация p53 оказалась опасной

У обнаруженного эффекта есть существенное ограничение.

Увеличение активности p53 не означает автоматического улучшения работы иммунных клеток.

При концентрациях навтемадлина до 1 мкМ исследователи наблюдали благоприятные изменения клеточных популяций без существенного сокращения общего числа жизнеспособных клеток.

Но при концентрации 2 мкМ и выше их количество резко снижалось.

Причина связана с двойственной природой p53.

Умеренная и кратковременная активация может участвовать в регулировании клеточного развития и обмена веществ.

Слишком сильная или продолжительная активация способна запускать программу апоптоза — регулируемой гибели клетки.

Следовательно, потенциальная польза зависит не только от самого воздействия, но и от его силы и продолжительности.

Это также объясняет, почему исследователи рассматривают временную обработку Т-клеток вне организма, а не постоянную стимуляцию p53 у пациента.

Можно ли сделать CAR-T и TCR-T терапию эффективнее

Практическая привлекательность подхода заключается в возможности изменить существующий процесс производства клеточных препаратов.

Если результаты подтвердятся, кратковременную обработку ингибитором MDM2 теоретически можно будет включить в лабораторную подготовку Т-лимфоцитов.

При этом не потребуется добавлять отдельную генетическую модификацию только ради усиления иммунной памяти.

Однако необходимо различать два направления исследований.

В опубликованной работе улучшение уничтожения опухолевых клеток непосредственно продемонстрировано для TCR-модифицированных CD8+ Т-лимфоцитов, направленных против MAGE-A4.

Возможность аналогичного улучшения CAR-T-терапии пока остаётся перспективой, которую нужно проверять отдельно.

Не следует также считать навтемадлин новым одобренным средством лечения меланомы.

Соединение исследуется в онкологии как ингибитор MDM2, но в данной работе его использовали для лабораторной подготовки иммунных клеток, а не вводили пациентам для лечения опухоли.

Почему лабораторный успех ещё не означает клинический результат

Исследование имеет несколько ограничений.

Прежде всего, эксперименты проводились с человеческими клетками вне организма. Основным источником Т-лимфоцитов служила кровь здоровых доноров.

Авторы не проверяли, как обработанные клетки будут вести себя после введения пациенту, насколько долго сохранятся и смогут ли предотвращать возвращение опухоли.

Кроме того, основные эксперименты включали относительно небольшое количество биологических повторов.

Важно учитывать и условия сравнения: в тесте на уничтожение меланомы контрольные Т-клетки демонстрировали сравнительно слабую активность без дополнительного IL-2.

Пока неизвестно, сохранится ли преимущество навтемадлина при других способах производства клеток, иных условиях цитокиновой поддержки и в сложной среде реальной опухоли.

Следующие этапы должны включать:

• Уточнение молекулярного механизма действия p53 на формирование иммунной памяти.
• Определение безопасной концентрации и продолжительности обработки клеток.
• Проверку эффективности и сохранности модифицированных Т-лимфоцитов в исследованиях на животных.
• Оценку применимости метода к различным TCR-T и CAR-T платформам.
• При подтверждении доклинических результатов — исследования безопасности и эффективности у пациентов.

Только после этого можно будет судить о реальном влиянии метода на продолжительность ремиссии, риск рецидива и результаты лечения онкологических заболеваний.