Уставшие в борьбе с раком клетки взбодрили пируватом

В свежем номере Science Immunology опубликована статья, расследующая причины утомления Т-киллеров в борьбе с раком. Последовательно отвергнув все неверные гипотезы, группа американских исследователей пришла к выводу, что в этом виновата недостаточная активность енолазы — фермента, входящего в путь гликолиза. Ликвидировав причину усталости, ученым удалось вернуть клеткам активность, необходимую для победы над опухолью.

Иммунная система активно препятствует возникновению разных типов рака и зачастую именно от интенсивности ее действий зависит исход заболевания. Раковые клетки, в свою очередь, пытаются всеми силами снизить ее активность и выделяют вещества, изматывающие борющихся с ними ракоспецифичных Т-киллеров: последние перестают выделять токсины в достаточном количестве, активно делиться, и их присутствие становится уже не так эффективно. Недавние исследования показали, что это связано с нарушением глюкозного метаболизма, но механизм этого воздействия не до конца понятен. В условиях ограниченных ресурсов клетки иммунитета и раковые клетки конкурируют за глюкозу, и каким-то образом последние научились влиять на метаболизм глюкозы лимфоцитов.

Чтобы разгадать, на что именно они воздействуют, Лелиса Гемта (Lelisa Gemta) из Университета Вирджинии и ее коллеги сравнили метаболизм глюкозы Т-киллеров, сражавшихся с меланомой мышей с контрольными наивными и активными Т-клетками мышей без опухоли. Оказалось, что в отобранных из мышей ракоспецифичных Т-киллерах усвоение глюкозы не похоже ни на один из контрольных примеров: оно идет хуже, чем в активных лимфоцитах, но интенсивнее, чем в наивных клетках, для которых в целом характерен более низкий уровень метаболизма.

На следующем шаге исследователи решили проверить, почему окисление глюкозы идет не так эффективно как в обычных активных Т-клетках. Анализ показал, что транспортеры глюкозы у ракоспецифичных Т-киллеров в полном порядке, а значит, версию о нехватке глюкозы можно исключить. Таким образом, исследователи пришли к выводу, что, возможно, ключ к разгадке утомления лимфоцитов лежит в самом пути окисления глюкозы. Проверив концентрации метаболитов этого пути, авторы статьи обнаружили десятикратное снижение уровня фосфоенолпирувата и последующих в пути метаболитов по сравнению с контролем.

Катализом синтеза фосфоенолпирувата из его предщественника занимается фермент енолаза 1. Проверка этого фермента дала неожиданные результаты: ген, кодирующий этот фермент активно экспрессировался, а сам белок тоже оказался представлен в изобилии. Это означало, что активность этого фермента ограничена каким-то образом на посттрансляционном уровне, то есть уже после синтеза белка. Проверка ее энзиматической активности показали, что она снижена и не увеличивается в ответ на стимуляцию Т-киллеров.

Поняв причину утомления ракоспецифичных Т-клеток, исследовали предложили способ им помочь. Во-первых, они попробовали обойти блокаду метаболического пути подкормив клетку пируватом — конечным продуктом гликолиза. Это сработало, и вернуло утомленным клеткам энзиматическую активность.

В качестве альтернативы они попробовали воздействовать на PD-1 — белок, известный как блокатор гликолиза для других раков, — и разблокировать таким образом неработающую енолазу. Обработка рака специфическими антителами — ингибиторами чекпойнтов (в том числе антителами к PD-1) дала положительный результат и сдержала рост опухоли. По-видимому, для восстановления активности енолазы нужно множественное воздействие чекпойнт-ингибиторов, потому что обработка ими по отдельности не дала положительных результатов.

Получив такие результаты исследователи решили проверить, насколько они применимы к человеку. Взяв у доноров образцы опухолей они показали, что в ракоспецифичных Т-клетках, как и у мышей, активность енолазы понижена, так что, возможно, эта проблема может быть тоже исправлена при помощи чекпойнт-ингибирования. Более подробно узнать о том, как этот метод работает, можно из блога «Клеточные войны: новая надежда».

Вера Мухина