Himerni antigenski receptori proširuju repertoar antigenskih makromolekula za ćelijski imunitet

sažetak:

Terapije T-ćelijama su napravile značajna poboljšanja u liječenju raka u posljednjoj deceniji. Jedna ćelijska terapija koja koristi T-ćelije uključuje upotrebu himernog MHC-nezavisnog receptora za prepoznavanje antigena, koji se obično naziva himerni antigen receptor (CAR). CAR molekule, iako su uglavnom ograničene na prepoznavanje antigena na površini tumorskih ćelija, također se mogu koristiti za iskorištavanje raznolikog repertoara makromolekula na koje ciljaju antitijela, a koji su ugrađeni u CAR dizajn. Oslanjanje na ovu ekspanziju ciljnih makromolekula će povećati raznolikost antigena koje T-ćelije mogu ciljati i može poboljšati tumor-specifičnost terapije CAR T-ćelijama. Ovaj pregled istražuje tipove makromolekula koje ciljaju T-ćelije preko endogenih i sintetičkih receptora specifičnih za antigen.

CART ćelijska terapija je metoda liječenja raka. Njegov princip je da ekstrahuje pacijentove T ćelije, transformiše ih u CAR-T ćelije nakon genetske modifikacije, a zatim ih ubrizgava nazad u telo pacijenta da napadne ćelije raka. CAR-T ćelije imaju visoku specifičnost i snažnu citotoksičnost i mogu prepoznati i napasti ćelije raka, ali na njihov terapeutski učinak utiče imunitet.

U CART ćelijskoj terapiji, T ćelije su ćelije koje napadaju ćelije raka, tako da imunitet ima važan uticaj na njegov terapeutski efekat. Imunitet može uticati na pacijentovu sposobnost da sintetiše CAR-T ćelije, vreme preživljavanja CAR-T ćelija i sposobnost da napadne ciljne ćelije raka, čime direktno utiče na efikasnost CART ćelijske terapije. Ako je imunitet pacijenta vrlo nizak, to može oslabiti učinak CAR-T ćelija i čak uzrokovati da CAR-T ćelije izgube svoju toksičnost za ćelije raka.

Stoga je u procesu CART ćelijske terapije potrebno obratiti pažnju na imunološki status pacijenata i poboljšati napadnu sposobnost i vrijeme preživljavanja CAR-T ćelija jačanjem imuniteta pacijenata kako bi se poboljšao terapijski učinak. Istovremeno, potrebno je obratiti pažnju i na moguće imunološke reakcije i štetne događaje tokom liječenja i na vrijeme ih rješavati kako bi se osigurala sigurnost i efikasnost liječenja. Čini se da se moramo fokusirati na poboljšanje imuniteta. Cistanche ima značajan uticaj na poboljšanje imuniteta jer polisaharidi u mesu mogu regulisati imuni odgovor ljudskog imunog sistema, poboljšati stresnu sposobnost imunih ćelija i pojačati efekat sterilizacije imunih ćelija.

Kliknite dodatak cistanche deserticola

Ključne riječi:

CAR T-ćelije; imunitet; rak.

1. Uvod

T-limfociti (ili T-ćelije) su glavni efektori ljudskog imunog sistema, zaduženi za efekte u rasponu od licenciranja B-ćelija za proizvodnju antitijela do direktne citolitičke aktivnosti. Glavna funkcija T-ćelija zasniva se na interakcijama između T-ćelijskog receptora (TCR) i srodnog peptida unutar molekula glavnog kompleksa histokompatibilnosti (MHC) bilo na inficiranim/malignim ćelijama ili profesionalnim ćelijama koje predstavljaju antigen [1].

Nedavno su T-ćelije bile na čelu novih tretmana karcinoma, posebno pojave konstruiranih ćelijskih imunoterapija uključujući terapiju T-ćelija himernim receptorom antigena (CAR) [2]. Jedna od prednosti CAR T-ćelija je sposobnost prepoznavanja antigena izraženih na površini ćelije bez potrebe za prezentacijom antigena od strane MHC molekula, smanjujući potrebu za razmatranjem ograničenja histokompatibilnosti i varijabilnosti prezentacije peptida-MHC. Ciljanje bazirano na CAR-u općenito je usmjereno kroz karakteristike prepoznavanja antigena domena jednolančanog varijabilnog fragmenta (scFv) predstavljenog na površini CAR T-ćelija. Ovaj scFv omogućava CAR T-ćelijama da se vežu i ciljaju na bilo koji makromolekul na površini ćelije definiran vezivanjem antitijela.

Da bi se kompletirao ovaj receptor, scFv je molekularno fuzionisan sa transmembranskom domenom koja povezuje ekstracelularnu domenu koja prepoznaje antigen sa intracelularnom signalizacijom i aktivacijom preko CD3ζ aktivacionog domena izvedenog iz TCR ​​kompleksa. Prva generacija CAR T-ćelija koristila je samo CD3ζ domen. Međutim, buduće generacije CAR T-ćelija izgrađene su na međućelijskoj signalizaciji koristeći kostimulatorne domene, kao što su CD28 ili 4-1BB, da poboljšaju stimulaciju CAR T-ćelija. CAR T-ćelije druge generacije uključuju jednu kostimulatornu domenu u CAR molekulu, dok CAR T-ćelije treće generacije koriste višestruke kostimulatorne domene u tandemu [3]. Nedavni napredak u tehnologiji doveo je do stvaranja četvrte generacije CAR T-ćelija, nazvanih TRUCKs (T ćelije preusmjerene za ubijanje inicirano antigenom neograničenim citokinom) [4].

CAR T-ćelije četvrte generacije sposobne su konstitutivno ili inducibilno lučiti proinflamatorne faktore, kao što su citokini, koji mogu promovirati postojanost ili funkciju. CAR molekuli i dodatni efektorski molekuli su konvencionalno uvedeni u T-ćelije putem virusne transdukcije korištenjem lentivirusa ili retrovirusa, transpozicije korištenjem Sleeping Beauty ili PiggyBac transpozaza, ili prolazne transfekcije putem isporuke mRNA. Međutim, nedavni napredak koji koristi rekombinaciju usmjerenu na homologiju sa CRISPR-om [5–7] i drugim alatima za uređivanje gena omogućava integraciju novog genetskog materijala specifičnu za mjesto [8]. Ovaj napredak će smanjiti varijabilnost od serije do serije proizvedenih proizvoda CAR T-ćelija i može razjasniti specifične lokuse ili sigurne luke za integraciju koje poboljšavaju kliničku efikasnost.

CAR T-ćelije su u razvoju kako bi ciljale mnoge oblike raka, s najboljim kliničkim rezultatima dokazanim do sada protiv hematoloških poremećaja, kao što su leukemija B-ćelija i limfoma kroz ciljanje molekule CD19 B-ćelije ograničene linijom i multiplog mijeloma ciljanjem antigena sazrevanja B-ćelija (BCMA). Slika 1 prikazuje tri kliničke terapije CAR T-ćelija i njihove ciljne antigene.

Ovaj pregled se fokusira na tipove makromolekula na koje ciljaju endogene T-ćelije i kako CAR T-ćelije proširuju ovaj repertoar antigena ćelijskog imuniteta.

2. Peptidi

T-ćelije prepoznaju kratke lance aminokiselina, nazvane peptidi, kroz angažovanje TCR-a sa srodnim kompleksima peptid-MHC. TCR se sastoji, dijelom, od heterodimera varijabilnih - i -lanaca i može vezati ostatke koji se nalaze unutar MHC molekula kao i peptida. Ova interakcija ograničava antigensko prepoznavanje od strane T-ćelija gotovo isključivo na aminokiseline koje se nalaze unutar MHC kompleksa [9]. Postoje dvije vrste MHC-a: klasa I i klasa II. TCR prepoznavanje peptida pronađenih unutar MHC klase I molekula zahtijeva CD8 ko-receptor i inducira aktivaciju CD8 plus T-ćelija, utječući na citotoksične odgovore T-ćelija. Molekuli MHC klase II eksprimiraju se ćelijama koje predstavljaju antigen (APC) i zahtijevaju CD4 ko-receptor za TCR angažman, a ove interakcije tipično dovode do aktivacije odgovora T-ćelija pomagača.

Pored TCR heterodimera, TCR kompleks uključuje i , δ, ε i ζ podjedinice CD3, koje induciraju transdukciju signala nakon uključivanja TCR i srodnog peptida-MHC [10]. TCR se sastavlja kroz veliki skup genskih segmenata u procesu poznatom kao V (varijabilna) D (raznolikost) J (pridruživanje) rekombinacija [11]. Proces rekombinacije uključuje isjecanje dvolančane DNK, eksciziju genskog segmenta i ligaciju preostalih segmenata gena u kodirajuće sekvence funkcionalnih TCR-a. Ovaj proces može proizvesti više od 1015 mogućih TCR-a sa vrlo varijabilnim prepoznavanjem antigena [12], što omogućava T-ćelijama da prepoznaju izuzetno širok i raznolik repertoar peptida-MHC.

Molekuli MHC klase I sastoje se od teškog lanca kao i od 2-mikroglobulina. Tri polimorfna gena kod ljudi kodiraju teške lance MHC klase I HLA-A, HLA-B i HLA-C, što dovodi do preko 200 plus varijanti HLA-A, 500 plus varijanti HLA-B i 100 plus varijanti HLA-C geni [13]. Ovi polimorfizmi teškog lanca MHC-a odgovorni su za stvaranje divergentnih žljebova za vezivanje peptida i jedinstvenih kolekcija peptida predstavljenih MHC-om, što komplikuje adaptivni prijenos T-ćelija ili specifičnih TCR gena od pojedinca do pojedinca (kao univerzalni tretman raka, na primjer ) zbog nepotpune histokompatibilnosti [14]. Drugi faktori povezani sa MHC-om koji mogu ograničiti T-ćelijsko prepoznavanje antigenskih peptida su smanjenje regulacije MHC klase I, oštećenje mašinerije za prezentaciju antigena i retka ili odsutna MHC klasa I prezentacija mutiranih peptida. Kod papilarnog karcinoma štitnjače, na primjer, pokazalo se da smanjenje regulacije MHC klase I utječe na smanjenje broja tumor-infiltrirajućih limfocita (TIL) pronađenih u tumoru i povezano je sa lošijim kliničkim ishodima [15].

Glavno ograničenje antigenskog prepoznavanja od strane CAR molekula je zahtjev za površinskom ili ekstracelularnom prezentacijom. Kao takav, broj antigena koji mogu biti ciljani od strane CAR-a je smanjen za mnogo redova veličina u poređenju sa brojem antigena koje T-ćelije mogu prepoznati kroz TCR ​​interakciju sa peptid-MHC molekulima. Međutim, stvaranje "TCR-sličnih antitela", klase antitela sposobnih da prepoznaju manje antigene histokompatibilnosti (mHAgs) sa afinitetom 103-105 puta većim od prirodnog TCR vezivanja [16], može dati CAR T-ćelijama sposobnost da prepozna specifične antigene vezane za MHC, uključujući intracelularne mete. Studija Walsenga et al. razvio "TCR-CAR" protiv peptidnih fragmenata MART-1 (DMF5 scFv) i TGF R2 (Radijum-1) [17]. Ovi TCR-CAR molekuli su preusmjerili T-ćelije i prirodne ćelije ubice, predstavljene NK-92 ćelijskom linijom, prema ciljnom epitopu dva gena. CAR T-ćelije i NK ćelije su bile u stanju da očiste ćelije koje predstavljaju ili MART-1 ili TGFbR2 peptide unutar svojih MHC kompleksa. TCR-CAR-ovi su također generirani da selektivno ciljaju peptid koji se sastoji od aminokiselina 235-243 Wilmovog tumora-1 (WT1), antigena koji je prekomjerno eksprimiran kod leukemije, limfoma, kao i čvrstih tumora kada ih MHC prezentira rascjep HLA-A*2402 [18].

Možda najuspješniji CAR molekul je anti-CD19 CAR, posebno u kontekstu T-ćelija koje je dizajnirao CAR (CART19). CD19 je molekula B ćelija ograničene na liniju koja se eksprimira i na zdravim i na malignim B ćelijama. Već 2011. istraživanje je pokazalo uspjeh CART19 kod pacijenata sa karcinomom B-ćelija. U pilot kliničkom ispitivanju, tri pacijenta sa hroničnom limfocitnom leukemijom otpornom na hemoterapiju liječena su CART19 ćelijama; dva pacijenta su postigla potpunu remisiju, a treći pacijent djelomičnu remisiju [19]. Za razliku od prepoznavanja peptida-MHC, CART19 ćelije se vezuju i aktiviraju CD19 eksprimiranim na površini B-ćelija, nezavisno od MHC prepoznavanja, angažovanja koreceptora i mašinerije za prezentaciju antigena. CART19 je pokazao izvanredan i ponovljiv uspjeh u kliničkim ispitivanjima za pacijente s leukemijom i limfomom B-ćelija, a do danas su odobrene četiri terapije CD19-CAR T-ćelija koje je odobrila FDA: (po redoslijedu prvog odobrenja) tisagenlecleucel, axicabtagene ciloleucel, brexucabtagene autoleucel i lisocabtagene maraleucel. Sve četiri odobrene CD19-ciljane CAR terapije koriste scFv iz anti-CD19 antitijela FMC63. Idecabtagene nasilje je još jedna terapija CAR T-ćelija koja cilja BCMA za relapsni/refraktorni multipli mijelom, a koju je također odobrila FDA 2021.

Područje pupanja u razvoju CAR T-ćelija je preusmjeravanje specifičnosti T-ćelija prema antigenima u vanćelijskom okruženju, za razliku od ciljanja antigena ćelijske površine. CAR T-ćelije koje ciljaju na rastvorljivi TGF-, imunosupresivni citokin eksprimiran u mnogim solidnim tumorima, mnogostruko su se proširile kao odgovor na TGF-stimulaciju, dok su nespecifične CAR T-ćelije pokazale vrlo nisku postojanost zbog inhibitornih efekata supresivnog citokina [20]. ]. Iako anti-TGF-CAR T-ćelije nisu bile citolitičke, ovaj pristup je pokazao da CAR mogu prebaciti imunosupresivne faktore proizvedene od tumora u imunostimulativne signale. Iako ova terapija pretvara imunosupresivni faktor u imunološki stimulator, može postojati određena zabrinutost u vezi s razvojnim promjenama u T-ćelijama, jer TGF- promovira razvojne promjene u CD8 plus diferencijaciji T-ćelija [21]. Potrebno je više studija i ispitivanja da bi se utvrdilo da li će ovo imati negativne efekte na imuni sistem.

Druga jedinstvena klasa meta za CAR T-ćelije može postojati unutar strukturnih komponenti ekstracelularnog matriksa (ECM). Wagner et al. generirale CAR T-ćelije koje mogu ciljati dodatni domen B (EDB) fibronektina, spojnu varijantu fibronektina koju proizvode mnoge vrste solidnih tumora [22]. Ciljanje na ECM višestrukih humanih solidnih tumora sa anti-fibronektinskim CAR T-ćelijama dovelo je do kontrole rasta tumora i povećanog preživljavanja u nekoliko modela ksenotransplantata izvedenih iz ćelijske linije. Dodatno, EDB domen mišjeg fibronektina bio je ciljan od strane CAR T-ćelija konstruisanih sa jednodomenskim antitelom (VHH) specifičnim za EIIB [23]. U ovom modelu, rast B16 melanoma je usporen u poređenju s kontrolnim T-ćelijama CAR, što je poboljšalo infiltraciju T-ćelija i vjerovatno je usmjerilo imunosupresivni TME prema inflamatornom TME.

3. Lipidi

Kao što je gore opisano, molekuli MHC klase I i klase II predstavljaju peptide na površini ćelija za prepoznavanje od strane TCR-a T-ćelija. Treći molekul, CD1, koriste ćelije na sličan način. Međutim, dok MHC kompleksi predstavljaju peptide, CD1 predstavlja lipide, uključujući, ali ne ograničavajući se na, glikolipide [24-26]. Ova razlika je zbog hidrofobnosti žlijeba za vezivanje CD1, što omogućava prezentaciju hidrofilnih elemenata antigena CD1 proteinu [27]. Ljudi imaju pet različitih izoforma CD1 koje predstavljaju lipide na različite načine. Ove izoforme su CD1a, CD1b, CD1c, CD1d i CD1e. Kompleksi CD1 predstavljaju antigene za NKT-ćelije, koje su ograničene na CD1 domen i nisu u stanju da prepoznaju peptid-MHC [28].

CD1 kompleksi su slični po strukturi MHC kompleksima sa ekstracelularnim domenom teškog lanca koji se vezuje za 2 mikrogobulin. Međutim, kada su mišji CD1d proteini kristalizirani, pokazali su veći žljeb za vezivanje stvoren nepolarnim ostacima u koje bi se lipidi mogli vezati [27]. Još jedna velika razlika između MHC kompleksa i CD1 kompleksa je raznolik niz predstavljenih molekula. MHC kompleksi, kao što je gore navedeno, su visoko polimorfni, što omogućava različite strukture ograničene prezentacije. CD1 kompleksi, međutim, mogu vezati široke nizove različitih molekula lipida jer ovaj proces ne zahtijeva savršeno pozicioniranje molekula lipida, čime se dozvoljava kompleksima CD1 da vežu više molekula uz manje ograničenja [29].

CD1-ograničene T-ćelije sadrže kombinaciju i δ TCR-a. Oni se razlikuju od MHC-restriktiranih T-ćelija korištenjem manje V gena koji dovode do preuređenih TCR lanaca uz nepromjenjive TCR aranžmane [30]. Ova podskupina ćelija se obično naziva prirodnim T-ćelijama ubicama (NKT-ćelije) zbog jedinstvene ekspresije CD161, markera koji se obično nalazi samo na NK ćelijama [31]. NKT-ćelije su funkcionalno veoma različite u zavisnosti od njihovog životnog stadija i obično se definišu time da li ćelija eksprimira CD4 ili ne, pri čemu CD4 plus NKT ćelije pokazuju manje diferencijacije od CD4-NKT-ćelija [32]. Sazrevanje ovih ćelija sa CD4 plus na CD4− je obeleženo povećanjem lučenja TH1 citokina u odnosu na TH2 citokine. Zbog ove promjene, CD4− ćelije su više citolitičke od svojih CD4 plus kolega.

Kod raka, CD1-ograničene NKT-ćelije nemaju uvijek pozitivan učinak. Dok su egzogeni tretman i aktivacija CD1-restriktiranih NKT-ćelija pomoću -galaktozilceramida (-GalCer) pokazali da CD1-restriktirane T-ćelije mogu imati antitumorski efekat [33], ove ćelije često nemaju prirodno pokazuju citotoksičnu aktivnost protiv solidnih tumora bez egzogene aktivacije. Poznato je da proizvodnja NKT IL-13 djeluje kao imuni supresant na CD8 plus T-ćelije, koje mogu narušiti imunološku antitumorsko djelovanje [34]. Međutim, druge studije su pokazale da je proizvodnja IFN cirkulirajućim NKT-ćelijama važna za urođeni antitumorski odgovor [35] i povećana učestalost NKT-ćelija u krvi ili tumorima može dovesti do povoljnih kliničkih ishoda kod pacijenata sa rakom [36]. Naizgled kontradiktorna priroda aktivnosti NKT ćelija mogla bi biti posljedica gore navedenih razlika u fenotipovima NKT stanica.

Polje CAR T-ćelija koje ciljaju lipide uglavnom se fokusiralo na gangliozid GD2, koji je visoko eksprimiran u neuroblastomu i drugim solidnim tumorima [37]. Prednost GD2-ciljanja CAR T-ćelija je njihova sposobnost da pređu krvno-moždanu barijeru, što je poboljšanje u odnosu na druge oblike liječenja, kao što su monoklonska antitijela za GD2. Prve GD2-specifične CAR T-ćelije proizvedene su 2009. za ciljanje kožnog melanoma [38]. ScFv izveden iz GD2-ciljanog antitijela 14g2a uključen je u CAR molekul koji je kostimuliran intracelularnim signalnim domenima CD28 i OX40. GD2-specifične CAR T-ćelije su bile u stanju da ubiju liniju GD2 plus mezenhimalnih matičnih ćelija (MSC) bez uklanjanja izogene GD{19}} MSC linije, pokazujući antigensku specifičnost. U neuroblastomu se pokazalo da anti-GD2 CAR T-ćelije efikasno kontrolišu rast tumora u studijama na miševima [39,40], a nedavno i u kliničkim studijama. Prva klinička studija GD2-specifičnih CAR T-ćelija procijenila je sigurnost prve generacije CAR-a, koji sadrži intracelularni domen CD3ζ bez kostimulatorne domene, za razliku od CAR dizajna o kojima se raspravljalo gore, u Epstein- T-ćelije specifične za Barr virus [41]. Perzistencija GD2-specifičnih CAR T-ćelija je uočena duže od šest sedmica i postojala je korelacija između perzistentnosti CAR T-ćelija i kliničkog odgovora, uključujući dvije potpune remisije neuroblastoma. Pored GD2-specifičnih CAR T-ćelija, CAR su takođe razvijeni da ciljaju gangliozide O-acetil-GD2, Neu5Gc-GM3 i GD3, kao i globozide GloboH i SSEA4 [42].

Drugi pristup ciljanju lipidnog okvira je ciljanje samog CD1 kompleksa za razliku od specifičnog lipida unutar molekula [43]. Ovaj rad se obavlja kod T-ćelijske akutne limfoblastne leukemije, poremećaja koji se teško može ciljati sa CAR T-ćelijama zbog zajedničkih markera na efektorskim CAR ćelijama kao i na malignim T-ćelijama. Kortikalni T-ALL (coT-ALL) karakteriše površinska ekspresija CD1a, izoforme CD1 koja je prisutna samo u normalnim tkivima tokom razvoja kortikalnih timocita iu Langerhansovim ćelijama. Ove CAR T-ćelije su bile u stanju da specifično vežu coT-ALL bez ikakvog vezivanja nemalignih T ćelija. CD1a CAR T-ćelije su bile u stanju da eliminišu T-ALL ćelijske linije i in vitro i in vivo u pretkliničkim studijama. Fetalni timociti su očuvani tokom kokulture sa CD1a CAR T-ćelijama, što sugeriše da ova CAR T terapija možda ne predstavlja rizik od ablacije timusa.

4. Glikani

Glikani su mono- i polisaharidi proizvedeni složenim biosintetskim putevima koji post-translacijski modificiraju proteine, lipide i nukleinske kiseline uz uključivanje nukleotidnih šećera kao donatora, dok također posreduju u biološkim funkcijama, kao što su savijanje proteina, skladištenje energije i metabolizam, među druge funkcije. Jedna klasa glikana, poznata kao cwitterionski polisaharidi (ZPS), može aktivirati imuni sistem kroz prezentaciju peptida vezanih molekulima MHC klase II [44]. Ove molekule mogu prepoznati CD4 plus T-ćelije, što dovodi do formiranja imunološkog odgovora na pamćenje. ZPS imaju naizmjenične centre pozitivnog i negativnog naboja unutar ponavljajućih jedinica [45]. Ove strukture se često formiraju tokom bakterijskih infekcija, kao što je kapsula B. fragilis, kao i polisaharidna kapsula tipa 1 S. pneumoniae. Osim toga, istraživač je proučavao ZPS poznat kao polisaharid A (PSA), izražen gram-negativnom bakterijom Bacteroides fragilis [46]. Ova bakterija je simbiotska sa imunološkim sistemom, a studije su pokazale da su miševi bez klica koji eksprimiraju PSA na B. fragilis bili u stanju da održe zdravu količinu CD4 plus T-ćelija u slezeni u poređenju sa WT miševima [47]. Studija Cobba et al. [19] je pokazao da dok se sve vrste polisaharida mogu transportovati u APC, kao što su dendritske ćelije, samo oni koji su cviterionski mogu kolokalizirati sa MHC II na površini APC.

Uprkos konsenzusu da je većina interakcija TCR i peptid-MHC nezavisna od glikana, specifični glikopeptidi su uključeni kao mete vakcina. MUC1 je mucin vezan za membranu koji se nalazi na mnogim različitim tipovima solidnih tumora, a skraćeni O-glikoform MUC1, nazvan Tn-MUC1, bio je meta u nekoliko strategija imunoterapije [48], uključujući i vakcinu koja se koristi u humanoj MUC 1-koji eksprimiraju transgene miševe [49] kao i kod rezus makaka i ljudi [50]. Kod miševa je otkriveno da Tn-MUC1 aktivira CD4 plus T ćelije specifične za glikopeptid kroz prezentaciju antigena na MHC II od strane dendritskih ćelija ili B ćelija, pokazujući da se glikoformi peptida predstavljenog MHC-om mogu prepoznati kroz TCR ​​interakciju. Kod ljudi je nađeno da su Tn-MUC{18}}specifične CD4 plus i CD8 plus T-ćelije prisutne kod 5 od 7 pacijenata vakcinisanih dendritskim ćelijama napunjenim Tn-MUC1-. Slično, O-GlcNAc-specifični T-ćelijski odgovori su uočeni protiv zajedničkih O-GlcNAc peptida identificiranih putem imunoglikoproteomike leukemija. Ovi peptidi su predstavljeni od strane MHC klase I molekula i O-GlcNAc-specifična T-ćelijska linija mogla je ubiti autologne ćelije pulsirane O-GlcNAc peptidom, ali ne i ćelije pulsirane nemodificiranim peptidom. Uzeti zajedno, ove studije pokazuju da posttranslacijske modifikacije peptida, posebno modifikacije vezane za O, mogu predstavljati novu klasu neoantigena za imunoterapiju zasnovanu na TCR-u.

Izmijenjena glikozilacija na membrani malignih stanica je uobičajena karakteristika raka [51]. Ova promjena u posttranslacijskim modifikacijama povećava broj tumor-specifičnih antigena za vezivanje CAR T-ćelija. Prvi CAR koji je iskoristio ove razlike u glikozilaciji bio je usmjeren protiv glikoproteina povezanog s tumorom (TAG-72), skraćenog sialil-Tn O-glikana koji se nalazi na površini ćelije O-glikoproteina [52] za koji se zna da je prekomjerno eksprimiran epitelnim adenokarcinomima [53]. Dizajnirane kao CAR prve generacije, CC49 CAR T-ćelije su mogle efikasno da ciljaju gastrointestinalne tumorske linije koje eksprimiraju TAG-72. Prvo ispitivanje TAG-72 CAR T-ćelija na ljudima dovelo je do značajnog smanjenja oba nivoa TAG-72 u serumu, kao i do smanjenja nivoa CEA u serumu. Uprkos ovim promjenama, klinički odgovor nije postignut [54], vjerovatno zbog nedostatka proliferacije T ćelija, kao i odbacivanja zbog imunogenosti protiv CC49 scFv. Novije studije fokusirane na ciljanje TAG-72 uključuju razvoj druge generacije CAR-a koji je dijelio isti CC49 scFv i dodao 4-1BB kostimulatornu domenu za poboljšano preživljavanje T-ćelija. Druga generacija TAG-72 CAR T-ćelija pokazala je pozitivno ubijanje tumora na mišjim modelima [55]. Druga studija je procijenila CAR koji cilja i TAG-72 kao i tumorski marker CD47 koji supresira makrofage [56]. Ova studija je pokazala da su CAR T-ćelije sa sposobnošću da vežu oba markera bile u stanju da očiste ciljne ćelije in vitro i da mogu smanjiti mogućnost recidiva gubitka antigena kod ljudskih pacijenata.

Drugi primjer različito glikoziliranog tumorskog antigena je veliki mucin protein mucin 1 (MUC1), koji je jako O-glikoziliran i često eksprimira skraćene O-glikane, kao što je Tn antigen, u tumorskim ćelijama. Monoklonsko antitijelo 5E5 može selektivno ciljati Tn-glikoform MUC1 [48]. Koristeći varijabilne domene 5E5 antitijela kao scFv, druga generacija, 4-1BB-kostimulirani CAR je generirala robusnu antitumorsko djelovanje u modelima ksenotransplantata dobivenim iz ćelijske linije ljudske leukemije T-ćelija i metastatskog karcinoma pankreasa. Kliničko ispitivanje faze I koje procjenjuje CAR T-ćelije koje ciljaju Tn-MUC1 u nekoliko kliničkih indikacija počelo je 2019. (NCT04025216).

Lewis Y (LeY) je još jedan klinički relevantan oligosaharid koji je obećavajuća meta za CAR T-ćelije. Dok je funkcija LeY nepoznata, predstavljena je na nekoliko proteina u velikom broju kopija, uključujući neke antigene povezane s tumorom [57]. CAR druge generacije sa CD28 kostimulatornom domenom pokazao je pretkliničku efikasnost ciljanjem LeY antigena kod miševa koji nose potkožne tumore raka jajnika OVCAR3 [58] i otvoreno je kliničko ispitivanje kako bi se utvrdila efikasnost kod pacijenata sa akutnom mijeloidnom leukemijom (AML). Jedan pacijent je postigao prolazni CR, a dva pacijenta su postigla PR. Međutim, bolest je napredovala kod svih pet pacijenata, a najbolji odgovor od 23 mjeseca do progresije bio je povezan s povećanom perzistentnošću CAR T-ćelija. Još jedno suđenje započeto je 2019. u Australiji i još je u toku u vrijeme ovog pregleda.

Drugi CAR dizajn koji omogućava ciljanje glikana koristi prirodne glikan-vezujuće proteine ​​ili lektine kao ekstracelularni antigen-specifični domen. Studija Meril et al. razvili CAR koji uključuju egzodomene ljudskog Siglec-7 i Siglec-9 za vezivanje srodnih sialoglikana [59]. CAR T-ćelije bazirane na Siglec-u bile su u stanju da posreduju antitumorsku aktivnost protiv ćelijskih linija izvedenih iz histotipova karcinoma različitih kao što su leukemija i rak jajnika in vitro, kao i model ksenografta melanoma izveden od pacijenta kod NSG miševa. Ova upotreba ljudskih receptora ili liganada kao veznog domena CAR T-ćelija može smanjiti imunogenost ćelijskih terapija koje eksprimiraju himerni protein, kao što je reaktivnost humanog antimiša uočena u nekim kliničkim studijama CAR T-ćelija zbog prepoznavanja mišjih- baziran na scFvs.

5. Fosfo-antigeni

Površinski fosfo-antigeni se također mogu prepoznati cirkulirajućim T-ćelijama. Ovo prepoznavanje je ograničeno na vrlo specifičnu podskupinu T-ćelija definisanih ekspresijom δ TCR-a, posebno eksprimirajući Vδ2 kao i V 9 (V 9Vδ2 T-ćelije). Ove T-ćelije prepoznaju fosfoantigene predstavljene molekulima butirofilina 3A (BTN3A) [60] ili butirofilina 2A (BTN2A) [61].

Molekuli butriofilina su geni koji su potrebni za stimulaciju V 9Vδ2 T-ćelija fosfoantigenima i srodni su B7 porodici proteina, koji se sastoje od kostimulatornih i ko-inhibitornih molekula [62]. Postoje tri podfamilije molekula butirofilina (BTN1, BTN2 i BTN3), s najviše homologije koja postoji između BTN2A i BTN3A. Molekuli BTN3A su kontroverzni na način na koji predstavljaju antigene i stimulišu V 9Vδ2 T-ćelije. BTN3A je potporodica sastavljena od tri gena: BTN3A1, BTN3A2 i BTN3A3. Nedavna studija je definisala važnost intracelularnog B30.2 domena, koji je deo BTN3A1. Utvrđeno je da je ovaj domen B30.2 stimulativni domen za V 9Vδ2 T-ćelije nakon što je himerično dodat BTN3A3, proteinu koji se tipično karakterizira kao nestimulirajući [63]. Nakon usađivanja domena B30.2 iz BTN3A1 na BTN3A3, domen je mogao stimulirati V 9Vδ2 T-ćelije.

δ T-ćelije su manja populacija T-ćelija definisana njihovim razlikama u TCR-u koji ih odvaja od T-ćelija. Ove ćelije su, prikladno, napravljene od TCR-a koji sadrže lanac i δ lanac za razliku od tradicionalnih i lanaca. V 9Vδ2 T-ćelije, kada su aktivirane, mogu vršiti niz različitih efektorskih funkcija, uključujući ubijanje inficiranih ćelija [64]. Ova podskupina ćelija čini 1-5 posto ukupnih cirkulirajućih T-ćelija. Međutim, tokom infekcija, podskup je povećan u učestalosti na preko 50 posto [65]. Ova podskupina ćelija često eksprimira CD45RO na visokoj frekvenciji, što dovodi do fenotipa više sličnog memoriji. Ovo dovodi do više urođenog odgovora T-ćelija, za razliku od stečenog efektorskog odgovora. Dok su samo 1-5 posto ukupnih T-ćelija V 9Vδ2 T-ćelije, preko 1 od 40 ukupnih memorijskih T-ćelija su V 9Vδ2 T-ćelije [66]. Ovaj fenotip omogućava V 9Vδ2 T-ćelijama da ciljaju veliki broj fosfoantigena umjesto da se specifično vežu samo za jedan. Nakon aktivacije fosfoantigenom, V 9Vδ2 T-ćelije se preferencijalno diferenciraju u fenotip sličan Th1-, karakteriziran visokom proizvodnjom IFN-a i TGF-a [67]. Međutim, oni se također mogu inducirati u Th2, Th17 i Treg populacije prema citokinskom profilu koji im je predstavljen. Na primjer, Th2 diferencijacija se dešava sa IL-4 stimulacijom, a Th17 diferencijacija se dešava sa stimulacijom sa IL-1 , IL-23 i TGF [68].

Poznato je da V 9Vδ2 T-ćelije imaju i pro i antiimunogeni učinak na tumore. In vitro i mišji modeli su citotoksični protiv mnogih različitih tipova tumorskih linija [69]. Citotoksičnu aktivnost protiv tumora karakterizira oslobađanje IFN-a i TNF-a, kao i povećanje proizvodnje granzima i perforina [68]. Međutim, protumorna aktivnost je također pronađena kod V 9Vδ2 T-ćelija. Poznato je da V 9Vδ2 T-ćelije potiskuju proliferaciju CD4 plus T-ćelija, kao i da proizvode protuupalne citokine kao što je IL-10, što sugerira da populacija ovih stanica ima regulatorni ili supresivni fenotip [70].

Dok su neke T-ćelije takođe sposobne da ciljaju fosfoantigene kroz TCR, većina ćelijske fosforilacije se dešava intracelularno, što je verovatno ograničilo potragu za ovom klasom ciljeva za razvoj CAR. Raspravlja se o temi fosforilacije na ćelijskoj membrani. Međutim, studije su pokazale da postoji ekstracelularna fosforilacija izlučenim kinazama [71]. Ova fosforilacija može dovesti do bioloških efekata, kao što je fosforilacija receptorske tirozin kinaze EphB2, što dovodi do interakcije između EphB2 i N-metil-D-asparatnih receptora (NMDAR), što zauzvrat dovodi do bola [72]. Određene vrste raka također su pokazale povećanje ekstracelularne fosforilacije. Pokazano je značajno povećanje laktoprotein kinaze (ekto-PKA) u serumu pacijenata s rakom dojke, kao i povećanje PKA, PKC i CK2 u prostasomima kod raka prostate, što može dovesti do povećanja ekstracelularne fosforilacije [73] . Ako su ove modifikacije uobičajene, onda treba proučavati ekstracelularne fosfate kao moguću novu klasu meta za CAR T-ćelije. Trenutno ne postoje studije koje procjenjuju CAR-ove specifične za fosfoantigen.

6. Potencijalne mete za CAR T-ćelije: GlycoRNA

Nedavni rad Flynna et al. je opisao glikozilovanu RNK prisutnu na membrani različitih tipova ćelija [74]. GlikoRNA se prenose na ćelijsku membranu i mogu sadržavati sijaloglikane koji su prepoznatljivi po receptorima za imunoglobulin lektinskog tipa (Siglec) koji vezuju sijaličnu kiselinu Siglec-11 i Siglec-14. Sigleci su imuni receptori koji se vezuju za sarkoglikan i imaju ulogu u inhibiciji imunološke aktivacije, slično ulozi PD1 u T-ćelijama. Iako je identifikacija glikoRNA nedavno, ovo otkriće trebalo bi potaknuti istragu o tome da li je glikoRNA selektivno ili obilnije izražena u tumorskim stanicama. Osim toga, CAR molekuli se mogu razviti da ciljaju na ćelijsku površinsku RNA i glikogen, što je još jedan primjer ekspanzije ciljanih antigena koje su CAR molekuli dodali u kutiju alata za ćelijski imunitet.

Drugi potencijalni ciljevi za CAR T-ćelijske terapije su pregledani u prošlosti [75,76].

7. Zaključci

Prepoznavanje različitih tipova biomolekula T-ćelijama i dalje je važan aspekt imunološkog istraživanja. Dok prirodne T-ćelije mogu prepoznati mnoge vrste antigena, njihovo ciljanje je ograničeno na prezentaciju antigena na domenima kao što su MHC, CD1 i BTN. Dodavanje himernog receptora T-ćelijama omogućava ciljanje antigena vezanih za membranu koji ranije nisu bili ciljani za T-ćelije. CAR T-ćelije su se pokazale kao efikasan alat u borbi protiv raka omogućavajući MHC nezavisno ciljanje površinskih molekula specifičnih za tumor. Dalja istraživanja nastavljaju da poboljšavaju tipove meta za CAR T-ćelije, kao i da poboljšavaju CAR dizajn.

Doprinosi autora:

JTK i ADPJ su osmislili koncept i napisali i uredili recenziju. Svi autori su pročitali i pristali na objavljenu verziju rukopisa.

finansiranje:

ADPJ je podržan finansiranjem istraživanja od strane Odeljenja za pitanja veterana (IK2 BX00483), Tmunity Therapeutics, Parker instituta za imunoterapiju raka, AACR-Lustgarten fondacije, V fondacije i Penn-Hopkinsovog fonda za rak jajnika SPORE DRP (NCI P5901).

Izjava institucionalnog odbora za reviziju:

Nije primjenjivo.

Izjava o informiranom pristanku:

Nije primjenjivo.

Izjava o dostupnosti podataka:

Nije primjenjivo.

Sukobi interesa:

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa.

Reference

1. Hennecke, J.; Wiley, DC T ćelijski receptor-MHC interakcije izbliza. Cell 2001, 104, 1–4. [CrossRef]

2. jun, CH; Sadelain, M. Chimeric Antigen Receptor Therapy. N. Engl. J. Med. 2018, 379, 64–73. [CrossRef]

3. Tokarew, N.; Ogonek, J.; Endres, S.; von Bergwelt-Baildon, M.; Kobold, S. Učenje starog psa novim trikovima: CAR T ćelije nove generacije. Br. J. Cancer 2019, 120, 26–37. [CrossRef] [PubMed]

4. Huang, R.; Li, X.; On, Y.; Zhu, W.; Gao, L.; Liu, Y.; Wen, Q.; Zhong, JF; Zhang, C.; Zhang, X. Nedavni napredak u CAR-T ćelijskom inženjeringu. J. Hematol. Oncol. 2020, 13, 86. [CrossRef]

5. Eyquem, J.; Mansilla-Soto, J.; Giavridis, T.; van der Stegen, SJ; Hamieh, M.; Cunanan, KM; Odak, A.; Gonen, M.; Sadelain, M. Ciljanje CAR-a na TRAC lokus sa CRISPR/Cas9 pojačava odbacivanje tumora. Nature 2017, 543, 113–117. [CrossRef]

6. Hale, M.; Mesojednik, T.; Romano Ibarra, GS; Sahni, J.; Bernard, A.; Sommer, K.; Scharenberg, AM; Rawlings, DJ; Wagner, TA Engineering HIV-otporne, anti-HIV himerične antigen receptorske T ćelije. Mol. Ther. 2017, 25, 570–579. [CrossRef]

7. Hamilton, JR; Tsuchida, CA; Nguyen, DN; Shy, BR; McGarrigle, ER; Sandoval Espinoza, CR; Carr, D.; Blaeschke, F.; Marson, A.; Doudna, JA Ciljana isporuka CRISPR-Cas9 i transgena omogućava složeni inženjering imunoloških ćelija. Cell Rep. 2021, 35, 109207. [CrossRef] [PubMed]

8. Irving, M.; Lanitis, E.; Migliorini, D.; Ivics, Z.; Guedan, S. Odabir pravog alata za genetski inženjering: kliničke lekcije iz himeričnih antigenskih receptora-T ćelija. Hum. Gene Ther. 2021, 32, 1044–1058. [CrossRef] [PubMed]

9. Rangarajan, S.; Mariuzza, pristranost receptora RA T ćelija za MHC: koevolucija ili ko-receptori? Cell Mol. Life Sci. 2014, 71, 3059–3068. [CrossRef]

10. Brazin, KN; Mallis, RJ; Das, DK; Feng, Y.; Hwang, W.; Wang, JH; Wagner, G.; Lang, MJ; Reinherz, EL Strukturne karakteristike TCR mehanotransdukcionog aparata koje promovišu pMHC diskriminaciju. Front. Immunol. 2015, 6, 441. [CrossRef]

11. Roth, DB V(D)J rekombinacija: mehanizam, greške i vjernost. Microbiol. Spectr. 2014, 2, MDNA3–MDNA0041. [CrossRef]

12. Nikolich-Zugich, J.; Slifka, MK; Messaoudi, I. Mnogi važni aspekti raznolikosti repertoara T-ćelija. Nat. Rev. Immunol. 2004, 4, 123–132. [CrossRef]

13. Middleton, D.; Menchaca, L.; Rood, H.; Komerofsky, R. New Allele Frequency Database. Tissue Antigens 2003, 61, 403–407. [CrossRef]

14. Schmid, BV; Schmid, B.; Ke¸smir, C.; de Boer, RJ Specifičnost i polimorfizam MHC klase I sprečava globalnu adaptaciju HIV-a-1 na monomorfni proteazom i TAP. PLOS ONE 2008, 3, e3525. [CrossRef]

15. Angell, TE; Lechner, MG; Jang, JK; LoPresti, JS; Epstein, AL Gubitak MHC klase I je čest mehanizam imunološkog bijega kod papilarnog karcinoma štitnjače koji se poništava liječenjem interferonom i selumetinibom in vitro. Clin. Cancer Res. 2014, 20, 6034–6044. [CrossRef]

16. Akatsuka, Y. TCR-like CAR-T ćelije koje ciljaju na MHC-vezane manje histokompatibilne antigene. Front. Immunol. 2020, 11, 257. [CrossRef] [PubMed]

17. Walseng, E.; Köksal, H.; Sektioglu, IM; Fåne, A.; Skorstad, G.; Kvalheim, G.; Gaudernack, G.; Inderberg, EM; Wälchli, S. Himerni antigenski receptor baziran na TCR-u. Sci. Rep. 2017, 7, 10713. [CrossRef] [PubMed]

18. Akahori, Y.; Wang, L.; Yoneyama, M.; Seo, N.; Okumura, S.; Miyahara, Y.; Amaishi, Y.; Okamoto, S.; Mineno, J.; Ikeda, H.; et al. Antitumorska aktivnost CAR-T ćelija koje ciljaju intracelularni onkoprotein WT1 može se poboljšati vakcinacijom. Krv 2018, 132, 1134–1145. [CrossRef]

19. Cobb, BA; Wang, Q.; Tzianabos, AO; Kasper, DL Obrada i prezentacija polisaharida putem MHCII puta. Cell 2004, 117, 677–687. [CrossRef] [PubMed] 20. Chang, ZL; Lorenzini, MH; Chen, X.; Tran, U.; Bangayan, NJ; Chen, YY Rewiring T-ćelija odgovora na rastvorljive faktore sa himernim antigen receptorima. Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 317–324. [CrossRef]

21. Sanjabi, S.; Oh, SA; Li, MO Regulacija imunološkog odgovora TGF-: od začeća do autoimunosti i infekcije. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2017, 9, a022236. [CrossRef] [PubMed]

22. Wagner, J.; Wickman, E.; Shaw, TI; Anido, AA; Langfitt, D.; Zhang, J.; Porter, SN; Pruett-Miller, SM; Tillman, H.; Krenciute, G.; et al. Antitumorski efekti CAR T ćelija preusmjereni na EDB varijantu spajanja fibronektina. Cancer Immunol. Res. 2021, 9, 279–290. [CrossRef]

23. Xie, YJ; Dougan, M.; Jailkhani, N.; Ingram, J.; Fang, T.; Kummer, L.; Momin, N.; Pishesha, N.; Rickelt, S.; Hynes, RO; et al. CAR T ćelije zasnovane na nanotijelom koje ciljaju tumorsko mikrookruženje inhibiraju rast solidnih tumora kod imunokompetentnih miševa. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 2019, 116, 7624–7631. [CrossRef]

24. Moody, DB; Besra, GS Glycolipid meta CD1-posredovanih T-ćelijskih odgovora. Imunology 2001, 104, 243–251. [CrossRef]

25. Sieling, PA; Chatterjee, D.; Porcelli, SA; Prigozy, TI; Mazzaccaro, RJ; Soriano, T.; Bloom, BR; Brenner, MB; Kronenberg, M.; Brennan, PJ CD1-ograničeno prepoznavanje mikrobnih lipoglikanskih antigena T ćelijama. Science 1995, 269, 227–230. [CrossRef]

27. Zajonc, DM; Kronenberg, M. CD1 posredovano u T-ćelijskom prepoznavanju glikolipida. Curr. Opin. Struktura. Biol. 2007, 17, 521–529. [CrossRef] [PubMed]

27. Zeng, Z.; Castaño, AR; Segelke, BW; Stura, EA; Peterson, PA; Wilson, IA Kristalna struktura mišjeg CD1: Nabor nalik MHC-u sa velikim hidrofobnim žljebom za vezivanje. Science 1997, 277, 339–345. [CrossRef]

28. Schönrich, G.; Raftery, MJ CD1-Ograničene T ćelije tokom trajnih virusnih infekcija: "Simpatija za đavola". Front. Immunol. 2018, 9, 545. [CrossRef]

29. Sacchettini, JC; Gordon, JI Protein koji vezuje intestinalne masne kiseline štakora. Model sistema za analizu sila koje mogu da vežu masne kiseline za proteine. J. Biol. Chem. 1993, 268, 18399–18402. [CrossRef]

30. Vincent, MS; Gumperz, JE; Brenner, MB Razumijevanje funkcije CD1-ograničenih T ćelija. Nat. Immunol. 2003, 4, 517–523. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com