Перекрестная иммунореактивность помогла при лечении меланомы
И еще четырех видов опухолей
Британские и датские иммунологи обнаружили на цитотоксических T-лимфоцитах рецептор, узнающий одновременно три разных опухолевых антигена. Пациент, у которого были обнаружены эти Т-клетки, смог достичь полной ремиссии меланомы четвертой клинической стадии. Такое строение T-клеточных рецепторов не дает клеткам опухоли ускользнуть от противоопухолевого иммунитета. Похожие типы Т-клеточных рецепторов есть и у здоровых людей, но их роль в противоопухолевом иммунитете пока неясна. Исследование опубликовано в виде статьи в журнале Cell.
Клеточная терапия онкологических заболеваний направлена на введение в организм Т-лимфоцитов, узнающих фрагменты белков опухоли, выставляемые клетками на поверхности белков главного комплекса гистосовместимости (HLA-антигенов). Она позволяет добиться ремиссии во многих случаях, при которых другие виды лечения неэффективны. Но врачи часто сталкиваются с ускользанием опухолевого клона от такого иммунитета. Иногда достаточно нескольких месяцев, чтобы опухолевые клетки перестали экспрессировать маркер, который должны были узнавать лимфоциты.
Хотя большинство Т-лимфоцитов узнают один эпитоп, некоторая часть из многообразия Т-клеточных рецепторов, образующихся в процессе созревания Т-клеток, узнает не один, а сразу несколько антигенов. Такие клетки есть и у здоровых людей, и у пациентов с аутоиммунными болезнями. Рецепторы, нацеливающие иммунную систему сразу на несколько молекул-мишеней, могли бы повысить эффективность клеточной терапии. Ведь даже если с поверхности опухоли исчезнет один антиген, то иммунный ответ против второго сохранится, и лечение останется эффективным.
Шаг в сторону использования этого принципа в терапии сделала группа онкологов и иммунологов из Великобритании и Дании под руководством Эндрю К. Сьюэлла (Andrew K.Sewell) из Университета Кардиффа. На протяжении последних 15 лет они занимаются клеточной терапией меланомы. В рамках клинических исследований врачи забирали у пациентов клетки крови, отбирали среди них Т-лимфоциты, тропные к меланоме, и после культивации in vitro вводили клетки обратно пациентам.
В одном из исследований, проведенном в 2011-2014 годах, участвовал пациент с четвертой клинической стадией меланомы, у которого клеточная терапия позволила добиться десятилетней ремиссии болезни (обычно же медианная продолжительность жизни с момента постановки диагноза у таких пациентов не превышает года). Ученые решили детально исследовать, с какими особенностями Т-клеточного ответа это было связано.
Как выяснили иммунологи, почти вся противоопухолевая активность лимфоцитов пациента была связана одним лимфоцитарным клоном (его обозначили MEL8), который реагировал in vitro не только на меланому, но и на клетки острого миелолейкоза, опухоли молочной, предстательной и поджелудочной железы от других пациентов с таким же типом HLA-антигена (гаплотип HLA A*02:01, наиболее распространенный в мире). Это было неожиданно, ведь рецепторы этих Т-клеток чувствительны к белку мелану A, специфичному для меланоцитов и происходящих от них опухолей (включая меланому).
Авторы создали библиотеку из 936 миллиардов декапептидных последовательностей и оценили in silico сродство рецепторов MEL8 к олигопептидам, связанным с HLA A*02:01. Такой скрининг позволил отобрать 500 пептидов, представленных в протеоме человека. Три из них — участки белков мелана А, BST2 и IMP2 — имели сродство к Т-клеточному рецептору MEL8 in vitro и при этом экспрессировались меланомой. У всех трех декапептидных последовательностей нашлась гомология и на уровне аминокислотной последовательности, и на уровне третичной структуры, что было подтверждено рентгеноструктурным анализом.
Т-клетки, у которых есть рецепторы, тропные одновременно к мелану А, IMP2 и BST2, были обнаружены у здоровых добровольцев и у одного пациента с хроническим лимфолейкозом, но их количество было невелико.
Обнаруженный вид поливалентного рецептора можно использовать и для лечения других пациентов: исследователи секвенировали последовательность Т-клеточного рецептора и трансдуцировали этой последовательностью другие линии лимфоцитов в рамках своих экспериментов. Следовательно, есть предпосылки для создания эффективной клеточной терапии опухолей или противоопухолевой вакцины.
Впрочем, пока невозможно говорить, насколько безопасной было бы такое лечение, ведь исследование британских и датских ученых основано лишь на единичных наблюдениях пациентов с опухолями. Кроме того, распознавание эпитопов Т-клеточным рецептором зависит от варианта HLA.антигена, имеющегося у данного конкретного человека, и распространенность полимодальных Т-клеточных рецепторов у носителей разных вариантов HLA может отличаться.
Даже сильного иммунного ответа против клеток меланомы может оказаться недостаточно для победы над болезнью — на эффективность лечения могут влиять такие факторы, как уровень тестостерона.
Он связан с репарацией ДНК после запрограммированных разрывов
Британские исследователи картировали мутации, возникающие при репарации ДНК после запрограммированных разрывов в процессе образования половых клеток человека, и пришли к выводу, что они появляются de novo в каждом четвертом сперматозоиде и каждой двенадцатой яйцеклетке. Это в восемь раз больше, чем давали предыдущие оценки, в которых учитывали только влияние кроссинговера. Отчет о работе опубликован в журнале Science. В отличие от всех остальных клеток организма, делящихся митотически, половые клетки (гаметы) образуются в ходе мейоза, в результате которого у них остается гаплоидный (непарный) набор хромосом. На начальных этапах этого процесса происходит конъюгация гомологичных хромосом и физический взаимообмен их участками путем рекомбинации, в частности кроссинговера. Он играет ключевую роль в генетическом разнообразии популяции, которая служит субстратом для эволюции. Рекомбинацию инициируют сотни запрограммированных двухцепочечных разрывов ДНК, которые затем «сшиваются» с другими ее участками благодаря механизмам репарации. Это происходит в ограниченных участках генома — так называемых горячих точках, связанных с белком PRDM9. Репарации путем кроссинговера подвергаются не все такие разрывы (около 45–60 у мужчин и 80–95 у женщин), остальные репарируются гомологичной рекомбинацией. Традиционно рекомбинация и мутации рассматриваются как разные механизмы обеспечения генетического разнообразия. Тем не менее, получены данные о повышенной частоте однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), инсерций и делеций (инделов, менее 50 пар азотистых оснований), а также более масштабных структурных вариаций (более 50 пар оснований) в области горячих точек рекомбинации у людей. Кроме того, мутагенность репарации ДНК была показана в немейотических системах, таких как бактерии и дрожжи. При этом происхождение, масштабы и эффекты мутаций, связанных с разрывами ДНК в ходе мейоза, у человека и других млекопитающих остаются в целом неизученными. Роберт Хинч (Robert Hinch) с коллегами по Оксфордскому университету интегрировали имеющиеся генетические базы данных популяционного масштаба, чтобы составить карты связанных с горячими точками рекомбинации мутаций с разрешением до одной пары оснований. Эти карты содержат данные по 341 миллиону SNP, 64 миллионам коротких инделов и полумиллиону структурных вариаций, включая de novo и крайне редкие генетические варианты. Они позволили исследователям охарактеризовать особенности последовательностей ДНК в мутациях и сопоставить их с конкретными молекулярными процессами в горячих точках, а значит, понять масштаб мутагенеза и его связи (или их отсутствие) с отдельными механизмами репарации ДНК. Согласно полученным данным, уровень de novo мутаций, обусловленных репарацией мейотических разрывов ДНК, составляет 0,234 (95-процентный доверительный интервал 0,180–0,288) на один мейоз у мужчин и 0,080 (95-процентный доверительный интервал 0,048–0,114) у женщин, что примерно в восемь раз превышает обусловленные только кроссинговером — 0,028 и 0,011 соответственно. Такие мутации составляют около 0,5 процента от всего количества новых мутаций в геноме и возникают примерно в каждом четвертом сперматозоиде и каждой двенадцатой яйцеклетке. При этом пропорция de novo мутаций, связанных с кроссинговером, примерно соответствует доле мейотических разрывов ДНК, репарируемых с его помощью, то есть возникновение этих мутаций практически не зависит от способа репарации. По оценкам авторов работы, количество однонуклеотидных замен на один запрограммированный разрыв ДНК составляет в среднем 6,6 × 10−4 у мужчин и 2 × 10−4 у женщин. Их частота в районе горячих точек оказалась повышена примерно в 1800 раз. Анализ связей с конкретными процессами разрывов и репараций ДНК выявил сложную структуру мутагенеза, связанную с тремя независимыми факторами: созданием разрывов при участии белка SPO11, гипермутацией одноцепочечных ДНК и ресинтезом ДНК вне D-петли. Природа и локализация многих таких SNP указывают, что они возникли либо при работе специализированных неточных ДНК-полимераз, либо при микрогомологичном и негомологичном соединении концов ДНК. Запрограммированные мейотические двухцепочечные разрывы ДНК также повышали частоту коротких инделов (в 100–400 раз в аутосомах) и структурных вариаций (в 400–1000 раз в аутосомах, преимущественно инсерции, и в 1300 раз в Х-хромосоме, преимущественно делеции). Многие из обнаруженных мутаций оказались связаны с заболеваниями. По данным исследователей, в экзонных областях, перекрывающих горячие точки, число патогенных мутаций возрастает на 41 процент. Во всем геноме патогенными мутациями, обусловленными мейотической репарацией ДНК, затронуты более 350 генов, связанных с разнообразными X-сцепленными и аутосомными нарушениями развития, а также неврологическими, аутоиммунными и онкологическими заболеваниями. Таким образом, репарация мейотических разрывов ДНК служит до сих пор недооцененным, непосредственным и значительным источником de novo мутаций, за которые отвечают подверженные ошибкам механизмы репарации, которые считались непричастными или подавленными при мейозе. Многие из этих мутаций приводят к патогенным нарушениям функций генов. Следовательно, эволюционные преимущества генетического разнообразия, которое дает мейотическая рекомбинация ДНК, достигаются ценой существенного роста частоты мутаций и связанных с ними заболеваний, заключают авторы работы. О механизмах защиты ДНК, которые помогают сохранять генетическую информацию, можно почитать в материале «Фаерволл, бэкап и мониторинг».
