Блокировка белка TNF-α помогла избежать цитокинового шторма
Блокировка белка TNF-α в ходе лечения мышей от рака при помощи биспецифичных антител помогла избежать главного побочного эффекта — массового выброса цитокинов. Исследователи выяснили, что именно с этого вещества начинается цепная реакция, которая приводит к распространению воспаления в опухоли на весь организм. Важным моментом является то, что блокировка не затрагивает на основной механизм терапии — уничтожение опухолевых клеток лимфоцитами. Результаты работы опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
В случае, когда рак лечат при помощи собственных лимфоцитов заболевшего, самая большая проблема — сделать так, чтобы они не «перестарались» и не спровоцировали цитокиновый шторм. Он возникает, когда иммунные клетки атакуют опухоль столь стремительно, что реакция приобретает неконтролируемый характер и воспаление распространяется на весь организм. Дело в том, что Т-клетки не только травят опухолевые клетки токсинами, но параллельно с этим привлекают на место первичного воспаления и другие иммунные клетки при помощи цитокинов — основных сигналов активации. Новоприбывшие моноциты и макрофаги запускают вторую волну, в результате которой цитокины активируют всю иммунную систему. Если не остановить эту цепную реакцию, то иммунная система, которая должна была спасти пациента от рака, может убить его «слишком успешным» лечением.
Джи Ли (Ji Li) и его коллеги из компании Genentech, базирующейся в Сан-Франциско, заметили, что как минимум в одном случае выброс токсинов и цитокинов клетками происходит независимо, так что можно заблокировать цитокиновую волну без ущерба для лечения. Они проверили это для варианта терапии рака молочной железы при помощи биспецифичных антител. Они работают как «тройники»: один их хвост специфично связывается с белком HER2 раковых клеток, другой — с рецептором CDR3 Т-клеток, а третий с макрофагами или другими иммунными клетками, способными узнавать антитела. Соединяя между собой эти клетки, они запускают иммунный ответ и в итоге раковая клетка погибает.
Эффективность работы Т-клеток и антител без выброса цитокинов исследователи проверили на мышах с опухолью и в культуре человеческих клеток. Они показали, что основной цитокин, который выделяют Т-клетки для вызыва подмоги, это TNF-α, а вторая (основная) волна цитокинов запускается макрофагами и моноцитами при помощи интерлейкина-1 и интерлейкина-6. Заблокировав TNF-α или полностью вырезав его ген из Т-клеток ученые добились уменьшения количества интерлейкинов. Как следствие, «ажиотаж» среди моноцитов и макрофагов заметно упал, но это никак не сказалось на цитотоксичности лимфоцитов, которые продолжали травить раковые клетки с прежней интенсивностью.
Первые доказательства того, что цитокиновый шторм возникает из-за интерлейкина-1 появились примерно год назад. Тогда исследователи предложили способ блокады цитокинов для CART-терапии, при которой присоединение к раковым клеткам происходит за счет модификации собственно Т-клеток и без применения переходников-антител.
Вера Мухина
Это облегчило симптомы поражения мышц и нервов
Выращивание дрозофил с дефектом первого комплекса дыхательной цепи в среде с комбинацией 5-аминолевулиновой кислоты, гидрохлорида и железа натрия цитрата (5-ALA-HCl + SFC) увеличивает выработку АТФ за счет повышения активности второго и четвертого дыхательных комплексов. Активность первого комплекса при этом не меняется. Кроме того, у дрозофил снижалось накопление лактата и пирувата, которое происходит при дефекте первого комплекса, что, по-видимому, облегчало симптомы поражения мышц и нервов. Исследование опубликовано в Human Molecular Genetics. В митохондриях происходит окислительное фосфорилирование — многоэтапный процесс, в ходе которого окисляются восстановительные эквиваленты — восстановленные никотинамидадениндинуклеотид (НАДН) и флавинадениндинуклеотид (ФАДН2), — и вырабатывается АТФ. Происходит последовательный перенос электронов по дыхательной цепи — группе дыхательных ферментов в мембране митохондрии. Всего в цепи участвует пять комплексов дыхательных ферментов. Нарушение переноса электронов по дыхательной цепи сопровождается снижением выработки АТФ и вызывает митохондриальные заболевания. Наиболее часто «ломается» первый комплекс — НАДН-КоQ-оксидоредуктаза, или НАДН-дегидрогеназа. Его дефицит поражает органы и ткани с высокими энергетическими потребностями, таких как мозг, сердце, печень и скелетные мышцы. Обычно это проявляется тяжелыми неврологическими синдромами: например, наследственная оптическая нейропатия Лебера, синдром MELAS или синдром MERRF. Хотя первый комплекс отвечает за поступление наибольшего количества электронов в дыхательную цепь, второй комплекс — ФАД-зависимые дегидрогеназы, — работая параллельно с первым, также отвечает за вход электронов в цепь, передавая их, как и первый комплекс на убихинон (коэнзим Q). Потенциально повышение активности второго комплекса могло бы нивелировать снижение активности первого. Поскольку второй, третий и четвертый дыхательные комплексы и цитохром с содержат гемовые структуры, команда ученых под руководством Канаэ Андо (Kanae Ando) из Токийского столичного университета решили проверить, насколько эффективно будет применение предшественника гема 5-аминолевулиновой кислоты для повышения активности этих комплексов и восстановления синтеза АТФ у дрозофил с дефектом первого комплекса. Сначала ученые отключили у дрозофил ген, гомологичный NDUFAF6 и ответственный за экспрессию одного из регуляторных белков первого комплекса. У таких дрозофил мышцы были тоньше, хрупче и иннервировались хуже, чем у насекомых без нокдауна гена. Кроме того, самцы с неработающим геном погибали намного быстрее самок, и у них развивались более грубые нарушения опорно-двигательного аппарата. Затем ученые проанализировали как нокдаун гена первого комплекса влияет на экспрессию и активность других комплексов. Выяснилось, что нокдаун увеличивает экспрессию генов третьего и пятого комплексов, и снижает — четвертого. При этом активность второго и четвертого комплекса значительно повышалась после нокдауна у самок дрозофил. Ученые не обнаружили нарушений в процессах утилизации активных форм кислорода, однако у дрозофил обоих полов без работающего гена первого комплекса накапливался лактат и пируват. Чтобы проверить влияние комплекса 5-аминолевулиновой кислоты, гидрохлорида и железа натрия цитрата (5-ALA-HCl + SFC) на митохондрии дрозофил с нокаутированным геном, их выращивали в среде, содержащей этот комплекс. Такое воздействие значительно повышало уровни АТФ у самцов и самок дрозофил, при этом количество копий митохондриальной ДНК не изменялось, то есть препарат не увеличивал количество митохондрий. Экспрессия и активность дефектного первого комплекса никак не изменились, а активность второго и четвертого комплексов выросли у самцов. В целом, повышенная экспрессия генов третьего комплекса и активность второго и четвертого комплексов смягчали дефектные фенотипы. Помимо этого 5-ALA-HCl + SFC снижало накопление лактата и пирувата у самцов и самок с нокдауном гена первого комплекса, что потенциально смягчает метаболические нарушения, вызванные дефицитом первого комплекса. У самцов и самок мух-дрозофил, которых лечили 5-ALA-HCl + SFC, наблюдалось меньше дефектов опорно-двигательного аппарата, а продолжительность их жизни значительно увеличилась. Ученые рассчитывают проверить эффект такого лечения на животных с более сложным строением, чтобы подтвердить универсальность такого подхода к лечению митохондриальных нарушений. Не всегда нужна мутация, чтобы нарушить работу дыхательной цепи. Недавно мы рассказывали про то, что большое количество натрия из потребляемой соли нарушает дыхательную цепь митохондрий в регуляторных Т-лимфоцитах. Это приводит к активации аутоиммунных процессов.