Новый метод для быстрого и точного поиска антигенов, активирующих иммунные клетки
Команда учёных из Стэнфорда под руководством Полли Фордайс разработала метод, позволяющий быстрее и точнее предсказывать, какие антигены вызовут сильный иммунный ответ. Исследование, опубликованное в Nature Methods 5 сентября, может помочь в разработке более эффективных иммунотерапий рака.
Т-клетки используют свои рецепторы (TCR), чтобы «считывать» пептиды — короткие фрагменты белков, — которые находятся внутри крупных белков главного комплекса гистосовместимости (pMHC) на поверхности клеток. Ключ к избирательности Т-клеток — в механическом напряжении, возникающем при их движении вдоль других клеток. Наиболее антигенные пептиды — те, связь которых с TCR не ослабевает, а, напротив, усиливается под действием сдвиговой силы.
«Это похоже на ловушку для пальцев: когда вы немного тянете за взаимодействие рецептор-антиген, связывание фактически длится дольше», — пояснила Полли Фордайс.
Клеточная мимикрия
Для идентификации наилучших пар антиген-рецептор требуется одновременно прикладывать сдвиговую силу и измерять активацию Т-клеток. Существующие методы трудоёмки. Автор исследования Иньнянь Фэн разработал подход, позволяющий измерить взаимодействие 20 уникальных пептидов с тысячами Т-клеток менее чем за пять часов.
Учёные создали упрощённую систему, имитирующую клетки с пептидами:
- Использовали сферические шарики из материала, расширяющегося при нагревании.
- Прикрепили к поверхности шариков несколько молекул pMHC с определённым пептидом.
- Поместили Т-клетку на каждый шарик и дождались связывания рецепторов с пептидами.
- Слегка нагрели шарик, что привело к его расширению и растяжению Т-клетки, имитируя силу скольжения.
- Измерили уровень активации Т-клеток.
Параллельное проведение сотен экспериментов стало возможным благодаря использованию шариков, помеченных уникальным цветом для отслеживания разных pMHC. Сравнение изображений, показывающих тип пептида на шарике и уровень активации Т-клетки, позволило определить, какие антигены вызывают最强的 иммунный ответ.
В демонстрации платформы с 21 уникальным пептидом команда подтвердила известные активирующие и неактивирующие пептиды для одного TCR и обнаружила ранее неизвестный антиген, вызывающий сильный ответ Т-клеток.
Совместно с лабораторией Криса Гарсии учёные начали решать проблему иммунотерапии: TCR, образующие в лаборатории связи с антигенами высокой аффинности, часто также активируются неантигенными пептидами в организме, что приводит к уничтожению здоровых клеток. С помощью новой технологии команда охарактеризовала TCR, сконструированные для специфического распознавания опухолевых антигенов без побочных реакций.
В будущем команда планирует создать библиотеки из более чем 1000 пептидов для поиска новых антигенов. Быстрый метод, требующий мало клеток, может однажды быть использован для улучшения персонализированной иммунотерапии.
«Эта платформа может помочь улучшить усилия по созданию Т-клеток, специфично нацеленных на раковые клетки, а также определить, какие антигены способны мощно активировать собственные Т-клетки пациента для более эффективной атаки на раковые клетки», — сказала Фордайс.