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
Также на когнитивное снижение повлияли варианты Гена APOE: аллель APOE4 его ускорила, а аллель APOE2 — замедлила
Исследователи из Колумбии и США изучили, как генотип аполипопротеина и годы образования влияют на когнитивные функции при наследственной болезни Альцгеймера. Выяснилось, что у носителей мутации PSEN1 E280A, связанной с семейной болезнью Альцгеймера, когнитивное снижение наступает раньше и развивается быстрее, если у них в то же время есть аллель APOE4, а у таких же носителей, но с аллелью APOE2, это снижение происходит медленнее. Также более медленное снижение когнитивных способностей было характерно для пациентов, которые больше лет жизни потратили на учебу, — и это к тому же ослабляло влияние особенно опасных вариантов APOE. Результаты опубликованы в Nature Communications. При семейной или наследственной болезни Альцгеймера (БА) когнитивный спад наступает рано и за несколько лет прогрессирует до слабоумия. Семейную болезнь Альцгеймера вызывают некоторые мутации, например, мутация E280A в гене мембранного белка пресенелина PSEN1. Еще один ген, влияющий на развитие и течение БА — ген белка аполипопротеина Е (APOE). Разные варианты этого гена связаны с большим или меньшим риском спорадической (ненаследственной) болезни Альцгеймера: аллель APOE4 повышает риск, а аллель APOE2 снижает его. О том, как варианты APOE влияют на развитие семейной БА известно мало. Одно небольшое исследование показало, что деменция у носителей мутации PSEN1 E280A наступает раньше, если у них есть аллель APOE4. Другое исследование не обнаружило влияния APOE4, но выявило, что аллель APOE2 задерживает клиническое начало заболевания примерно на 8 лет. Кроме того, на развитие БА влияют другие факторы: образ жизни, социально-экономические условия и другие показатели здоровья. Стефани Лангелла (Stephanie Langella) из Гарвардской медицинской школы вместе с коллегами из Колумбии и США решила выяснить, как варианты APOE и количество лет учебы влияют на когнитивные показатели пациентов с наследственной БА (исследователи не выделяли отдельно высшее образование или ученую степень, а смотрели именно на число лет, уделенных образованию). Для этого они проанализировали данные 675 носителей мутации E280A и 594 пациентов, у которых этой мутации не было. Носители и неносители мутации были членами одних и тех же семей. Ученые сравнивали баллы пациентов в краткой шкале оценки психического статуса (MMSE), которую используют для диагностики клинических проявлений деменции. Баллы MMSE у носителей и неносителей мутации PSEN1 E280A начинали различаться уже в возрасте 31,5 года — с этого момента когнитивные показатели носителей снижаются намного быстрее. У пациентов с мутацией E280A, у которых также была аллель APOE4 (141 человек), клиническое начало БА было более ранним, а у пациентов с мутацией E280A, но без аллели APOE4 (534 человека) — наоборот, наступало позже. Расхождения начинались в возрасте 44,3 лет — как раз во столько появляются первые признаки болезни Альцгеймера у пациентов с наследственной формой. Другая аллель, APOE2, напротив, была связана с более медленным когнитивным снижением в группе носителей PSEN1 E280A. А вот когнитивные траектории пациентов без мутации E280A были примерно одинаковыми и не зависели в от варианта APOE. Также исследователи обнаружили, что возраст начала клинических проявлений БА у пациентов с мутацией PSEN1 E280A зависел от количества лет, которые они потратили на учебу. Их когнитивные показатели снижались тем медленнее, чем больше они учились, — и это проявлялось особенно сильно у носителей аллели APOE4 и неносителей APOE2. То есть отрицательный эффект аллели APOE4 ослаблялся. Почти то же было и с неносителями мутаций, связанных с БА: более долгая учеба была связана с более высокими баллами MMSE, но здесь варианты APOE роли не играли. Пока не ясно, как именно аллель APOE4, связанная с большим риском, ухудшает течение семейной болезни Альцгеймера, и как другая аллель — APOE2 — от нее защищает. Но, как видно, большая продолжительность учебы снижает дополнительный риск. А иногда от вредного действия мутаций защищают другие мутации. Недавно исследователи обнаружили мутацию, которая отсрочила развитие семейной болезни Альцгеймера у мужчины. Это был редкий вариант гена RELN — H3447R или RELN-COLBOS. Клинические проявления начались у пациента почти на 20 лет позже обычного. Мужчина был не первым счастливчиком: до этого подобный случай был с женщиной, у нее мутация была как раз в гене APOE.