Успешная инженерия Т-клеток с помощью генетических ножниц

Идея генетической модификации собственных иммунных клеток пациента для борьбы с инфекциями и опухолями существует с 1980-х годов. Однако до сих пор модифицированные Т-клетки не так эффективны, как естественные, и имеют ограниченную клиническую ценность. Используя новый инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9, команда из Технического университета Мюнхена (TUM) создала Т-клетки, очень похожие на физиологические иммунные клетки.

Существует две формы Т-клеточной терапии: пациент получает клетки донора или его собственные Т-клетки извлекают, генетически перепрограммируют в лаборатории и возвращают в организм для борьбы с инфекцией или опухолью. Хотя первый метод доказал свою эффективность в клинических моделях, перепрограммирование Т-клеток всё ещё сопряжено с проблемами.

Модификация Т-клеточных рецепторов

Команда под руководством профессора Дирка Буша, директора Института медицинской микробиологии, иммунологии и гигиены TUM, впервые создала модифицированные Т-клетки, которые очень похожи на свои естественные аналоги и могут решить некоторые из этих проблем. Для этого они использовали новые генетические ножницы CRISPR-Cas9, которые могут вырезать и заменять целевые участки генома.

Как традиционные методы, так и новый метод нацелены на ключевой инструмент наведения Т-клеток — Т-клеточный рецептор. Этот рецептор на поверхности клетки распознаёт специфические антигены, связанные с патогенами или опухолевыми клетками, которые Т-клетка затем может атаковать. Каждый рецептор состоит из двух молекулярных цепей, соединённых вместе. Генетическую информацию для цепей можно модифицировать, чтобы производить новые рецепторы, способные распознавать любой желаемый антиген. Таким образом можно перепрограммировать Т-клетки.

Целевая замена с помощью генетических ножниц CRISPR-Cas9

Проблема традиционных методов в том, что генетическая информация для новых рецепторов вставляется в геном случайным образом. Это приводит к появлению Т-клеток как со старыми, так и с новыми рецепторами или с рецепторами, состоящими из одной старой и одной новой цепи. В результате клетки функционируют менее эффективно, чем физиологические Т-клетки, и контролируются иначе. Более того, существует опасность, что смешанные цепи могут вызвать опасные побочные эффекты (реакция «трансплантат против хозяина», GvHD).

«Используя метод CRISPR, мы смогли полностью заменить естественные рецепторы новыми, потому что можем вставить их точно в то же место в геноме. Кроме того, мы заменили информацию для обеих цепей, так что больше нет смешанных рецепторов», — объясняет Килиан Шобер, который является ведущим автором нового исследования вместе со своим коллегой Томасом Мюллером.

Практически естественные свойства

Томас Мюллер объясняет преимущества модифицированных Т-клеток: «Они гораздо больше похожи на физиологические Т-клетки, но при этом их можно гибко изменять. Они контролируются как физиологические клетки и имеют ту же структуру, но способны к генетической модификации». Учёные продемонстрировали на модели клеточной культуры, что Т-клетки, модифицированные таким образом, ведут себя почти так же, как их естественные аналоги.

«Ещё одно преимущество в том, что новый метод позволяет одновременно модифицировать множество Т-клеток так, чтобы они могли распознавать разные цели и использоваться в комбинации. Это особенно интересно для терапии рака, потому что опухоли крайне неоднородны», — добавляет Дирк Буш. В будущем команда планирует исследовать новые клетки и их свойства на доклинических моделях мышей — важный шаг в подготовке к клиническим испытаниям на людях.