Himerni antigenski receptorji širijo repertoar antigenskih makromolekul za celično imunost

Povzetek:

Terapije T-celic so v zadnjem desetletju bistveno izboljšale zdravljenje raka. Ena celična terapija, ki uporablja T-celice, vključuje uporabo himernega MHC-neodvisnega receptorja za prepoznavanje antigena, ki se običajno imenuje himerni antigenski receptor (CAR). Čeprav so molekule CAR večinoma omejene na prepoznavanje antigenov na površini tumorskih celic, se lahko uporabijo tudi za izkoriščanje raznolikega repertoarja makromolekul, na katere lahko ciljajo protitelesa, ki so vključena v zasnovo CAR. Zanašanje na to širitev ciljnih makromolekul bo povečalo raznolikost antigenov, na katere lahko T-celice ciljajo, in lahko izboljša tumorsko specifičnost terapije s T-celicami CAR. Ta pregled raziskuje vrste makromolekul, na katere T-celice ciljajo prek endogenih in sintetičnih receptorjev, specifičnih za antigen.

Celična terapija CART je metoda zdravljenja raka. Njegovo načelo je ekstrahirati pacientove celice T, jih po genski modifikaciji preoblikovati v celice CAR-T in jih nato vbrizgati nazaj v pacientovo telo, da napadejo rakave celice. Celice CAR-T imajo visoko specifičnost in močno citotoksičnost ter lahko prepoznajo in napadajo rakave celice, vendar na njihov terapevtski učinek vpliva imunost.

Pri celični terapiji CART so celice T celice, ki napadajo rakave celice, zato ima imunost pomemben vpliv na njen terapevtski učinek. Imunost lahko vpliva na sposobnost bolnika za sintezo celic CAR-T, čas preživetja celic CAR-T in sposobnost napada na ciljne rakave celice, kar neposredno vpliva na učinkovitost celične terapije CART. Če je bolnikova imunost zelo nizka, lahko oslabi učinek celic CAR-T in celo povzroči, da celice CAR-T izgubijo svojo toksičnost za rakave celice.

Zato je treba v procesu celične terapije CART paziti na imunski status pacientov in izboljšati napadalno sposobnost in čas preživetja celic CAR-T s krepitvijo imunosti pacientov za izboljšanje terapevtskega učinka. Ob tem je treba biti pozoren tudi na morebitne imunske reakcije in neželene dogodke med zdravljenjem ter jih pravočasno obravnavati, da zagotovimo varnost in učinkovitost zdravljenja. Zdi se, da se moramo osredotočiti na izboljšanje imunosti. Cistanche pomembno vpliva na izboljšanje imunosti, saj lahko polisaharidi v mesu uravnavajo imunski odziv človeškega imunskega sistema, izboljšajo stresno sposobnost imunskih celic in povečajo učinek sterilizacije imunskih celic.

Kliknite dodatek cistanche deserticola

Ključne besede:

CAR T-celice; imunost; rak.

1. Uvod

T-limfociti (ali T-celice) so glavni efektorji človeškega imunskega sistema, zadolženi za različne učinke, od licenciranja B-celic za proizvodnjo protiteles do neposredne citolitične aktivnosti. Glavna funkcija T-celic temelji na interakcijah med T-celičnim receptorjem (TCR) in sorodnim peptidom znotraj glavne molekule histokompatibilnega kompleksa (MHC) bodisi na okuženih/malignih celicah bodisi na profesionalnih celicah, ki predstavljajo antigen [1].

V zadnjem času so bile T-celice v ospredju novih zdravljenj raka, zlasti zaradi pojava inženirskih celičnih imunoterapij, vključno s T-celično terapijo s himernimi antigenskimi receptorji (CAR) [2]. Ena od prednosti T-celic CAR je sposobnost prepoznavanja antigenov, izraženih na celični površini, brez potrebe po predstavitvi antigena z molekulami MHC, kar zmanjša potrebo po upoštevanju omejitev histokompatibilnosti in variabilnosti predstavitve peptida-MHC. Ciljanje, ki temelji na CAR, je na splošno usmerjeno prek lastnosti za prepoznavanje antigena domene enoverižnega variabilnega fragmenta (scFv), predstavljene na površini T-celic CAR. Ta scFv omogoča T-celicam CAR, da se vežejo in ciljajo na katero koli makromolekulo celične površine, ki jo definira vezava protiteles.

Za dokončanje tega receptorja je scFv molekularno spojen s transmembransko domeno, ki povezuje zunajcelično domeno, ki prepoznava antigen, z znotrajcelično signalizacijo in aktivacijo z aktivacijsko domeno CD3ζ, ki izhaja iz kompleksa TCR. Prva generacija T-celic CAR je uporabljala samo domeno CD3ζ. Vendar so prihodnje generacije T-celic CAR gradile na medceličnem signaliziranju z uporabo kostimulatornih domen, kot sta CD28 ali 4-1BB, za izboljšanje stimulacije T-celic CAR. CAR T-celice druge generacije vključujejo eno kostimulatorno domeno v CAR molekulo, medtem ko CAR T-celice tretje generacije uporabljajo več kostimulatornih domen v tandemu [3]. Nedavni napredek v tehnologiji je privedel do generacije T-celic CAR četrte generacije z vzdevkom TRUCK (celice T, preusmerjene za ubijanje, ki ga sprožijo citokini brez omejitev antigena) [4].

T-celice CAR četrte generacije so sposobne konstitutivno ali inducibilno izločati pro-vnetne dejavnike, kot so citokini, ki lahko spodbujajo obstojnost ali delovanje. Molekule CAR in dodatne efektorske molekule so bile običajno uvedene v T-celice z virusno transdukcijo z uporabo lentivirusa ali retrovirusa, transpozicijo s transpozazo Trnuljčice ali PiggyBac ali prehodno transfekcijo z dostavo mRNA. Vendar pa nedavni napredek, ki uporablja homološko usmerjeno rekombinacijo s CRISPR [5–7] in drugimi orodji za urejanje genov, omogoča integracijo novega genskega materiala na določeno mesto [8]. Ta napredek bo zmanjšal variabilnost proizvedenih izdelkov T-celic CAR od serije do serije in lahko razjasni specifične lokuse ali varna pristanišča za integracijo, ki izboljšajo klinično učinkovitost.

T-celice CAR se razvijajo za tarčanje številnih oblik raka, najboljši klinični rezultati pa so bili doslej prikazani proti hematološkim motnjam, kot sta B-celična levkemija in limfom, s ciljanjem na rodovno omejeno B-celično molekulo CD19 in multipli mielom z usmerjanjem na antigen zorenja celic B (BCMA). Slika 1 prikazuje tri CAR T-celične terapije v klinični fazi in njihove ciljne antigene.

Ta pregled se osredotoča na vrste makromolekul, na katere ciljajo endogene T-celice, in na to, kako T-celice CAR širijo ta repertoar antigenov celične imunosti.

2. Peptidi

T-celice prepoznajo kratke verige aminokislin, imenovane peptidi, z vključitvijo TCR v sorodne komplekse peptid-MHC. TCR je delno sestavljen iz heterodimera spremenljivih - in - verig in lahko veže ostanke, ki jih najdemo v molekulah MHC, kot tudi v peptidu. Ta interakcija omejuje antigensko prepoznavanje s T-celicami skoraj izključno na aminokisline, ki jih najdemo v kompleksu MHC [9]. Obstajata dve vrsti MHC: razred I in razred II. TCR prepoznavanje peptidov, ki jih najdemo v molekulah MHC razreda I, zahteva koreceptor CD8 in inducira aktivacijo CD8 plus T-celic, kar vpliva na citotoksične odzive T-celic. Molekule MHC razreda II izražajo celice, ki predstavljajo antigene (APC), in potrebujejo koreceptor CD4 za vključitev TCR, te interakcije pa običajno vodijo do aktivacije odzivov T-celic pomočnic.

Poleg heterodimerov TCR kompleks TCR vključuje tudi podenote , δ, ε in ζ CD3, ki inducirajo transdukcijo signala po vključitvi TCR in sorodnega peptida-MHC [10]. TCR se sestavi preko velikega nabora genskih segmentov v procesu, znanem kot V (spremenljivka) D (raznolikost) J (združevanje) rekombinacija [11]. Postopek rekombinacije vključuje zarezovanje dvoverižne DNA, izrez genskega segmenta in ligacijo preostalih genskih segmentov v kodirne sekvence delujočih TCR. Ta proces lahko proizvede več kot 1015 možnih TCR z zelo spremenljivim prepoznavanjem antigena [12], kar omogoča T-celicam, da prepoznajo izjemno širok in raznolik repertoar peptida-MHC.

Molekule MHC razreda I so sestavljene iz težke verige in 2-mikroglobulina. Trije polimorfni geni pri ljudeh kodirajo težke verige MHC razreda I HLA-A, HLA-B in HLA-C, kar vodi do več kot 200 različic HLA-A, več kot 500 različic HLA-B in več kot 100 različic HLA-B. geni HLA-C [13]. Ti polimorfizmi težke verige MHC so odgovorni za ustvarjanje divergentnih žlebov za vezavo peptidov in edinstvenih zbirk peptidov, predstavljenih z MHC, kar otežuje posvojitveni prenos T-celic ali specifičnih genov TCR od posameznika do posameznika (kot univerzalno zdravljenje raka, na primer ) zaradi nepopolne histokompatibilnosti [14]. Drugi dejavniki, povezani z MHC, ki lahko omejijo prepoznavanje antigenskih peptidov v T-celicah, so znižana regulacija MHC razreda I, okvara mehanizma za predstavitev antigena in redka ali odsotna predstavitev mutiranih peptidov MHC razreda I. Pri papilarnem raku ščitnice je bilo na primer dokazano, da znižanje regulacije MHC razreda I vpliva na zmanjšanje števila limfocitov, ki infiltrirajo tumor (TIL), najdenih v tumorju, in je povezano s slabšimi kliničnimi rezultati [15].

Glavna omejitev antigenskega prepoznavanja z molekulami CAR je zahteva po celični površini ali zunajcelični predstavitvi. Kot taka se število antigenov, na katere lahko ciljajo CAR, zmanjša za več vrst velikosti v primerjavi s številom antigenov, ki jih T-celice lahko prepoznajo prek sodelovanja TCR z molekulami peptid-MHC. Vendar pa lahko nastajanje "protiteles, podobnih TCR", razreda protiteles, ki lahko prepoznajo manjše antigene histokompatibilnosti (mHAgs) z afiniteto, ki je 103–105-krat višja od naravne vezave TCR [16], T-celicam CAR omogoči sposobnost za prepoznavanje specifičnih antigenov, vezanih na MHC, vključno z znotrajceličnimi tarčami. Študija Walseng et al. razvil "TCR-CAR" proti peptidnim fragmentom MART-1 (DMF5 scFv) in TGF R2 (radij-1) [17]. Te molekule TCR-CAR so preusmerile T-celice in naravne celice ubijalke, ki jih predstavlja celična linija NK-92, proti ciljnemu epitopu obeh genov. T-celice CAR in celice NK so lahko očistile celice, ki predstavljajo peptide MART-1 ali TGFbR2 znotraj svojih kompleksov MHC. Ustvarjeni so bili tudi TCR-CAR za selektivno ciljanje na peptid, sestavljen iz aminokislin 235–243 Wilmovega tumorja-1 (WT1), antigena, ki je prekomerno izražen pri levkemiji, limfomu in solidnih tumorjih, ko ga predstavi MHC razcep HLA-A*2402 [18].

Morda je najuspešnejša molekula CAR anti-CD19 CAR, zlasti v kontekstu CAR-inženirskih T-celic (CART19). CD19 je molekula celic B, omejena na rod, ki se izraža na zdravih in malignih celicah B. Že leta 2011 so raziskave pokazale uspešnost CART19 pri bolnikih z B-celičnim rakom. V pilotnem kliničnem preskušanju so bili trije bolniki s kronično limfocitno levkemijo, odporno na kemoterapijo, zdravljeni s celicami CART19; dva bolnika sta dosegla popolno remisijo in tretji bolnik je dosegel delno remisijo [19]. V nasprotju s prepoznavanjem peptida-MHC se celice CART19 vežejo in aktivirajo s CD19, izraženim na površini B-celic, neodvisno od prepoznavanja MHC, vključitve koreceptorja in mehanizma za predstavitev antigena. CART19 je pokazal izjemen in ponovljiv uspeh v kliničnih preskušanjih pri bolnikih z B-celično levkemijo in limfomom, do danes pa so odobrene štiri terapije s CD19-CAR T-celicami, ki jih je odobrila FDA: (po prvi odobritvi) tisagenlecleucel, aksikabtagene ciloleucel, brexucabtagene autoleucel in lisocabtagene maraleucel. Vse štiri odobrene terapije CAR, usmerjene na CD19-, uporabljajo scFv iz protitelesa proti CD19 FMC63. Idecabtagene violence je še ena terapija T-celic CAR, ki je usmerjena na BCMA za recidiv/neodzivni multipli mielom, ki jo je leta 2021 prav tako odobrila FDA.

Brsteče področje razvoja T-celic CAR preusmerja specifičnost T-celic proti antigenom v zunajceličnem okolju, v nasprotju s ciljanjem na antigene celične površine. T-celice CAR, ki ciljajo na topni TGF-, imunosupresivni citokin, ki ga izražajo številni solidni tumorji, so se večkrat razširile kot odziv na stimulacijo TGF, medtem ko so nespecifične T-celice CAR pokazale zelo nizko obstojnost zaradi zaviralnih učinkov supresivnega citokina [20]. ]. Čeprav anti-TGF-CAR T-celice niso bile citolitične, je ta pristop pokazal, da lahko CAR spremenijo imunosupresivne dejavnike, ki jih proizvajajo tumorji, v imunostimulatorne signale. Medtem ko ta terapija pretvori imunosupresivni faktor v imunski stimulator, lahko obstaja nekaj pomislekov glede razvojnih sprememb v T-celicah, saj TGF- spodbuja razvojne spremembe v diferenciaciji CD8 in T-celic [21]. Potrebnih je več študij in poskusov, da bi ugotovili, ali bo imelo to kakšne negativne učinke na imunski sistem.

Drug edinstven razred tarč za T-celice CAR lahko obstaja znotraj strukturnih komponent zunajceličnega matriksa (ECM). Wagner et al. generira T-celice CAR, ki lahko ciljajo na dodatno domeno B (EDB) fibronektina, spojeno varianto fibronektina, ki ga proizvajajo številne vrste solidnih tumorjev [22]. Usmerjanje na ECM več človeških solidnih tumorjev s T-celicami proti fibronektinu CAR je vodilo do nadzora rasti tumorja in povečanega preživetja v več modelih ksenograftov, pridobljenih iz celične linije. Poleg tega je bila domena EDB mišjega fibronektina ciljno usmerjena s T-celicami CAR, zgrajenimi z enodomenskim protitelesom (VHH), specifičnim za EIIB [23]. V tem modelu je bila rast melanoma B16 upočasnjena v primerjavi s kontrolnimi T-celicami CAR, kar je izboljšalo infiltracijo T-celic in verjetno izkrivilo imunosupresivni TME proti vnetnemu TME.

3. Lipidi

Kot je opisano zgoraj, molekule MHC razreda I in razreda II predstavljajo peptide na površini celic za prepoznavanje s TCR T-celic. Tretjo molekulo, CD1, celice uporabljajo podobno. Medtem ko MHC kompleksi predstavljajo peptide, CD1 predstavlja lipide, vključno z, vendar ne omejeno na, glikolipidi [24–26]. Ta razlika je posledica hidrofobnosti utora za vezavo CD1, ki omogoča predstavitev hidrofilnih elementov antigenov proteinu CD1 [27]. Ljudje imamo pet različnih izooblik CD1, ki predstavljajo lipide na različne načine. Te izooblike so CD1a, CD1b, CD1c, CD1d in CD1e. Kompleksi CD1 predstavljajo antigene celicam NKT, ki so omejene na domeno CD1 in ne morejo prepoznati peptida-MHC [28].

Kompleksi CD1 so po strukturi podobni kompleksom MHC z zunajcelično domeno težke verige, ki se veže na 2mikrogobulin. Ko pa so bili mišji CD1d proteini kristalizirani, so pokazali večji vezni utor, ustvarjen z nepolarnimi ostanki, v katere se lahko vežejo lipidi [27]. Druga pomembna razlika med kompleksi MHC in kompleksi CD1 je raznolik nabor predstavljenih molekul. Kompleksi MHC, kot je navedeno zgoraj, so zelo polimorfni, kar omogoča različne strukture omejene predstavitve. Kompleksi CD1 pa lahko vežejo široko paleto različnih lipidnih molekul, ker ta proces ne zahteva popolnega pozicioniranja lipidnih molekul, kar omogoča, da kompleksi CD1 vežejo več molekul z manj omejitvami [29].

CD{0}}omejene T-celice vsebujejo kombinacijo in δ TCR. Razlikujejo se od T-celic, omejenih z MHC, z uporabo manj genov V, ki povzročijo preurejene verige TCR poleg invariantnih ureditev TCR [30]. To podmnožico celic običajno imenujemo T-celice naravne ubijalke (NKT-celice) zaradi edinstvene ekspresije CD161, markerja, ki ga običajno najdemo samo na celicah NK [31]. Celice NKT so funkcionalno zelo različne glede na njihovo življenjsko stopnjo in so tipično opredeljene glede na to, ali celica izraža CD4 ali ne, pri čemer celice CD4 in NKT kažejo manjšo diferenciacijo kot celice CD4− NKT [32]. Zorenje teh celic iz CD4 plus v CD4− zaznamuje povečanje izločanja citokinov TH1 nad citokini TH2. Zaradi te spremembe so celice CD4- bolj citolitične kot njihove celice CD4 plus.

Pri raku CD{0}}omejene NKT-celice nimajo vedno pozitivnega učinka. Medtem ko je eksogeno zdravljenje in aktiviranje CD1-omejenih NKT-celic z -galaktozilceramidom (-GalCer) pokazalo, da imajo CD1-omejene T-celice lahko protitumorski učinek [33], te celice pogosto nimajo naravno kažejo citotoksično aktivnost proti solidnim tumorjem brez eksogene aktivacije. Znano je, da proizvodnja NKT IL-13 deluje kot imunski supresor na celice CD8 in T, kar lahko oslabi imunsko protitumorsko aktivnost [34]. Vendar pa so druge študije pokazale, da je proizvodnja IFN s krožečimi NKT-celicami pomembna pri prirojenem protitumorskem odzivu [35] in povečana pogostnost NKT-celic v krvi ali tumorjih lahko povzroči ugodne klinične rezultate pri bolnikih z rakom [36]. Navidezno protislovna narava aktivnosti NKT-celic je lahko posledica prej omenjenih razlik v fenotipih NKT-celic.

Področje T-celic CAR, ki ciljajo na lipide, se je večinoma osredotočilo na gangliozid GD2, ki je močno prekomerno izražen v nevroblastomu in drugih solidnih tumorjih [37]. Prednost GD2-ciljnih T-celic CAR je njihova sposobnost prehajanja krvno-možganske pregrade, kar je izboljšava v primerjavi z drugimi oblikami zdravljenja, kot so monoklonska protitelesa za GD2. Prve T-celice CAR, specifične za GD2-, so bile proizvedene leta 2009 za ciljanje na kožni melanom [38]. scFv, pridobljen iz protitelesa 14g2a, ki cilja na GD2-, je bil vključen v molekulo CAR, ki jo sostimulirata znotrajcelični signalni domeni CD28 in OX40. GD2-specifične CAR T-celice so lahko uničile linijo GD2 plus mezenhimskih matičnih celic (MSC) brez očistka izogene linije GD2- MSC, kar dokazuje antigensko specifičnost. Pri nevroblastomu se je pokazalo, da anti-GD2 CAR T-celice učinkovito nadzorujejo rast tumorja v študijah na miših [39, 40] in nedavno v kliničnih študijah. Prva klinična študija T-celic CAR, specifičnih za GD2-, je v Epstein- T-celice, specifične za virus Barr [41]. Vztrajnost T-celic CAR, specifičnih za GD2-, so opazili dlje kot šest tednov in obstajala je korelacija med obstojnostjo T-celic CAR in kliničnim odzivom, vključno z dvema popolnima remisijama nevroblastoma. Poleg T-celic CAR, specifičnih za GD2-, so bili CAR razviti tudi za ciljanje gangliozidov O-acetil-GD2, Neu5Gc-GM3 in GD3 ter globozidov GloboH in SSEA4 [42].

Drug pristop k ciljanju na lipidni okvir je ciljanje na sam kompleks CD1 v nasprotju s specifičnim lipidom v molekuli [43]. To delo poteka pri akutni limfoblastni levkemiji T-celic, motnji, ki jo je težko ciljati s T-celicami CAR zaradi skupnih markerjev tako na efektorskih celicah CAR kot tudi na malignih celicah T. Za kortikalni T-ALL (coT-ALL) je značilno površinsko izražanje CD1a, izooblike CD1, ki je prisotna samo v normalnih tkivih med razvojem kortikalnih timocitov in v Langerhansovih celicah. Te CAR T-celice so lahko specifično vezale coT-ALL brez kakršne koli vezave nemalignih T celic. T-celice CD1a CAR so v predkliničnih študijah uspele odstraniti celične linije T-ALL in vitro in in vivo. Fetalni timociti so bili ohranjeni v celotni kokulturi s CD1a CAR T-celicami, kar kaže, da ta terapija CAR T morda ne predstavlja tveganja za ablacijo timusa.

4. Glikani

Glikani so mono- in polisaharidi, proizvedeni po zapletenih biosintetskih poteh, ki posttranslacijsko spreminjajo beljakovine, lipide in nukleinske kisline z vključevanjem nukleotidnih sladkorjev kot darovalcev, hkrati pa posredujejo pri bioloških funkcijah, kot so zvijanje beljakovin, shranjevanje energije in metabolizem, med druge funkcije. En razred glikanov, znan kot zwitterionski polisaharidi (ZPS), lahko aktivira imunski sistem s predstavitvijo peptidov, ki jih vežejo molekule MHC razreda II [44]. Te molekule lahko prepoznajo celice CD4 plus T, kar povzroči nastanek spominskega imunskega odziva. ZPS imajo v ponavljajočih se enotah izmenične centre pozitivnega in negativnega naboja [45]. Te strukture pogosto nastanejo med bakterijskimi okužbami, kot je kapsula B. fragilis kot tudi polisaharidna kapsula tipa 1 S. pneumoniae. Poleg tega je raziskovalec shave preučeval ZPS, znan kot polisaharid A (PSA), ki ga izraža gram-negativna bakterija Bacteroides fragilis [46]. Ta bakterija je v simbiozi z imunskim sistemom in študije so pokazale, da so miši brez mikrobov, ki izražajo PSA na B. fragilis, lahko ohranile zdravo količino CD4 in T-celic v vranici v primerjavi z mišmi WT [47]. Študija Cobba et al. [19] je pokazalo, da medtem ko je vse vrste polisaharidov mogoče preprodajati v APC, kot so dendritične celice, se lahko le tisti, ki so zwitterionski, kolokalizirajo z MHC II na površini APC.

Kljub soglasju, da je večina interakcij TCR in peptid-MHC neodvisnih od glikana, so bili specifični glikopeptidi vključeni kot tarče cepiv. MUC1 je membransko vezan mucin, ki ga najdemo na številnih različnih vrstah solidnih tumorjev, okrnjena O-glikoforma MUC1, imenovana Tn-MUC1, pa je bila tarča v več strategijah imunoterapije [48], vključno s cepivom, ki se uporablja pri človeških MUC. 1-ki izražajo transgene miši [49] kot tudi pri rezus makakih in ljudeh [50]. Pri miših je bilo ugotovljeno, da Tn-MUC1 aktivira glikopeptidno specifične celice CD4 plus T s predstavitvijo antigena na MHC II s pomočjo dendritičnih celic ali celic B, kar dokazuje, da je mogoče glikoforme peptida, predstavljenega z MHC, prepoznati prek interakcije TCR. Pri ljudeh so bile Tn-MUC1-specifične celice CD4 plus in CD8 plus T prisotne pri 5 od 7 bolnikov, cepljenih z dendritičnimi celicami, obremenjenimi s Tn-MUC1-. Podobno so opazili T-celične odzive, specifične za O-GlcNAc, proti skupnim peptidom O-GlcNAc, identificiranim z imunoglikoproteomiko levkemij. Ti peptidi so bili predstavljeni z molekulami MHC razreda I in T-celična linija, specifična za O-GlcNAc, je lahko uničila avtologne celice, pulzirane s peptidom O-GlcNAc, ne pa tudi celic, pulziranih z nespremenjenim peptidom. Te študije skupaj kažejo, da lahko posttranslacijske modifikacije peptidov, zlasti O-povezane modifikacije, predstavljajo nov razred neoantigenov za imunoterapijo na osnovi TCR.

Spremenjena glikozilacija na membrani malignih celic je pogosta značilnost raka [51]. Ta sprememba v posttranslacijskih modifikacijah poveča število tumorsko specifičnih antigenov za vezavo T-celic CAR. Prvi CAR, ki je izkoristil te razlike v glikozilaciji, je bil usmerjen proti tumorsko povezanemu glikoproteinu (TAG-72), okrnjenemu sialil-Tn O-glikanu, ki se nahaja na celični površini O-glikoproteinov [52] za katere je znano, da so prekomerno izraženi. z epitelijskimi adenokarcinomi [53]. T-celice CC49 CAR, zasnovane kot prva generacija CAR, so bile sposobne učinkovito ciljati na gastrointestinalne tumorske linije, ki izražajo TAG-72. Prvo preskušanje T-celic TAG-72 CAR pri ljudeh je privedlo do znatnega znižanja tako serumskih ravni TAG-72 kot tudi znižanja serumskih ravni CEA. Kljub tem spremembam ni bil dosežen klinični odziv [54], verjetno zaradi pomanjkanja proliferacije celic T in zavrnitve zaradi imunogenosti proti CC49 scFv. Novejše študije, osredotočene na ciljanje na TAG-72, vključujejo razvoj CAR druge generacije, ki ima enak CC49 scFv in dodano kostimulatorno domeno 4-1BB za izboljšano preživetje T-celic. T-celice TAG-72 CAR druge generacije so pokazale pozitivno uničenje tumorja pri mišjih modelih [55]. Druga študija je ovrednotila CAR, usmerjen tako na TAG-72 kot tudi na tumorski marker CD47, ki zavira makrofage [56]. Ta študija je pokazala, da so T-celice CAR s sposobnostjo vezave obeh markerjev sposobne očistiti ciljne celice in vitro in lahko zmanjšajo možnost ponovitve izgube antigena pri človeških bolnikih.

Drug primer diferencialno glikoziliranega tumorskega antigena je velik mucinski protein mucin 1 (MUC1), ki je močno O-glikoziliran in pogosto izraža okrnjene O-glikane, kot je antigen Tn, v tumorskih celicah. Monoklonsko protitelo 5E5 lahko selektivno cilja na Tn-glikoformo MUC1 [48]. Z uporabo variabilnih domen protitelesa 5E5 kot scFv je CAR druge generacije, 4-1BB-kostimuliran, ustvaril močno protitumorsko aktivnost v modelih ksenotransplantatov človeške T-celične levkemije in metastatskega raka trebušne slinavke, pridobljenih iz celične linije. Leta 2019 se je začelo klinično preskušanje faze I, ki ocenjuje T-celice CAR, usmerjene na Tn-MUC1 pri več kliničnih indikacijah (NCT04025216).

Lewis Y (LeY) je še en klinično pomemben oligosaharid, ki je obetavna tarča za T-celice CAR. Čeprav funkcija LeY ni znana, je predstavljen na več proteinih z velikim številom kopij, vključno z nekaterimi s tumorjem povezanimi antigeni [57]. CAR druge generacije s kostimulatorno domeno CD28 je pokazal predklinično učinkovitost z usmerjanjem antigena LeY pri miših, ki so nosile podkožne tumorje raka jajčnikov OVCAR3 [58], in začelo se je klinično preskušanje za določitev učinkovitosti pri bolnikih z akutno mieloično levkemijo (AML). En bolnik je dosegel prehodno CR, dva bolnika pa PR. Vendar pa je bolezen napredovala pri vseh petih bolnikih in najboljši odziv 23 mesecev do napredovanja je bil povezan s povečano obstojnostjo T-celic CAR. Drugo preskušanje se je začelo leta 2019 v Avstraliji in v času tega pregleda še poteka.

Druga zasnova CAR, ki omogoča ciljanje glikanov, uporablja naravne proteine, ki vežejo glikan, ali lektine kot zunajcelično domeno, specifično za antigen. Študija Meril et al. razvili CAR, ki vključujejo eksodomene človeških Siglec-7 in Siglec-9 za vezavo sorodnih sialoglikanov [59]. T-celice CAR na osnovi sigleca so bile sposobne posredovati protitumorsko aktivnost proti celičnim linijam, pridobljenim iz histotipov raka, tako raznolikih, kot sta levkemija in rak jajčnikov in vitro, kot tudi model ksenotransplantata melanoma, pridobljen iz bolnikov, pri miših NSG. Ta uporaba človeških receptorjev ali ligandov kot vezavne domene T-celic CAR lahko zmanjša imunogenost celičnih terapij, ki izražajo himerne beljakovine, kot je človeška protimišja reaktivnost, opažena v nekaterih kliničnih študijah T-celic CAR zaradi prepoznavanja mišjih- temelji na scFvs.

5. Fosfo-antigeni

Površinske fosfo-antigene lahko prepoznajo tudi T-celice v obtoku. To prepoznavanje je omejeno na zelo specifično podskupino T-celic, definiranih z izražanjem δ TCR, ki specifično izražajo Vδ2 kot tudi V 9 (V 9Vδ2 T-celice). Te T-celice prepoznajo fosfoantigene, ki jih predstavljajo molekule butirofilina 3A (BTN3A) [60] ali butirofilina 2A (BTN2A) [61].

Molekule butriofilina so geni, ki so potrebni za stimulacijo V 9Vδ2 T-celic s fosfoantigeni in so povezani z družino proteinov B7, ki obsegajo kostimulatorne in soinhibitorne molekule [62]. Obstajajo tri poddružine molekul butirofilina (BTN1, BTN2 in BTN3), pri čemer obstaja največ homologije med BTN2A in BTN3A. Molekule BTN3A so bile sporne glede načina, kako predstavljajo antigene in stimulirajo T-celice V 9Vδ2. BTN3A je poddružina, sestavljena iz treh genov: BTN3A1, BTN3A2 in BTN3A3. Nedavna študija je opredelila pomen znotrajcelične domene B30.2, ki je del BTN3A1. Ugotovljeno je bilo, da je ta domena B30.2 stimulatorna domena za T-celice V 9Vδ2, potem ko je bila himerno dodana BTN3A3, proteinu, ki je tipično označen kot nestimulatoren [63]. Po presaditvi domene B30.2 iz BTN3A1 na BTN3A3 je domena lahko stimulirala T-celice V 9Vδ2.

δ T-celice so manjša populacija T-celic, opredeljena z njihovimi razlikami v TCR, ki jih ločuje od T-celic. Te celice so primerno narejene iz TCR, ki vsebujejo verigo in verigo δ v nasprotju s tradicionalnimi verigami in . T-celice V 9Vδ2, ko so aktivirane, lahko izvajajo vrsto različnih efektorskih funkcij, vključno z ubijanjem okuženih celic [64]. Ta podskupina celic predstavlja 1–5 odstotkov vseh T-celic v obtoku. Vendar se med okužbami pogostnost podskupine poveča na več kot 50 odstotkov [65]. Ta podskupina celic pogosto izraža CD45RO pri visoki frekvenci, kar vodi do fenotipa, ki je bolj podoben spominu. To vodi do odziva T-celic, ki je bolj podoben prirojenemu, v nasprotju s pridobljenim odzivom, podobnim efektorju. Medtem ko je le 1–5 odstotkov vseh T-celic V 9Vδ2 T-celic, je več kot 1 od 40 vseh spominskih T-celic V 9Vδ2 T-celic [66]. Ta fenotip omogoča T-celicam V 9Vδ2, da ciljajo na veliko število fosfoantigenov, namesto da bi se specifično vezale samo na enega. Po aktivaciji s fosfoantigenom se T-celice V 9Vδ2 prednostno diferencirajo v fenotip, podoben Th1-, za katerega je značilna visoka proizvodnja IFN in TGF [67]. Lahko pa se inducirajo tudi v populacije Th2, Th17 in Treg v skladu s profilom citokinov, ki jim je predstavljen. Na primer, do diferenciacije Th2 pride pri stimulaciji z IL-4, do diferenciacije Th17 pa pri stimulaciji z IL-1, IL-23 in TGF [68].

Znano je, da imajo T-celice V 9Vδ2 tako pro kot antiimunogeni učinek na tumorje. In vitro in mišji modeli so citotoksični za številne različne vrste tumorskih linij [69]. Za citotoksično aktivnost proti tumorjem je značilno sproščanje IFN in TNF ter povečanje proizvodnje grancima in perforina [68]. Vendar pa aktivnost protumorja najdemo tudi pri T-celicah V 9Vδ2. Znano je, da T-celice V 9Vδ2 zavirajo proliferacijo CD4 in T-celic ter proizvajajo protivnetne citokine, kot je IL-10, kar kaže, da ima populacija teh celic regulatorni ali supresivni fenotip [70].

Medtem ko so nekatere T-celice sposobne ciljati tudi na fosfoantigene prek TCR, se večina celične fosforilacije zgodi znotrajcelično, kar je verjetno omejilo iskanje tega razreda tarč za razvoj CAR. Razpravlja se o temi fosforilacije na celični membrani. Vendar pa so študije pokazale, da zunajcelična fosforilacija z izločenimi kinazami obstaja [71]. Ta fosforilacija lahko povzroči biološke učinke, kot je fosforilacija receptorske tirozin kinaze EphB2, kar vodi do interakcij med EphB2 in N-metil-D-asparatnimi receptorji (NMDAR), kar posledično povzroči bolečino [72]. Nekatere vrste raka so pokazale tudi povečanje zunajcelične fosforilacije. V serumu bolnic z rakom dojke so opazili veliko povečanje laktoprotein kinaze (ekto-PKA), kot tudi povečanje PKA, PKC in CK2 v prostasomih pri raku prostate, kar lahko povzroči povečanje zunajcelične fosforilacije [73] . Če so te spremembe pogoste, je treba zunajcelične fosfate preučiti kot možen nov razred tarč za T-celice CAR. Trenutno ni študij, ki bi ocenjevale CAR, specifične za fosfoantigen.

6. Potencialne tarče za T-celice CAR: glikoRNA

Nedavni članek Flynna et al. je opisal glikozilirano RNA, prisotno na membrani različnih vrst celic [74]. GlikoRNA se prenašajo na celično membrano in lahko vsebujejo sialoglikane, ki jih prepoznamo po receptorjih tipa lektina (Siglec), ki vežejo sialno kislino, Siglec-11 in Siglec-14. Sigleki so imunski receptorji, ki vežejo sarkoglikan in imajo vlogo pri zaviranju imunske aktivacije, podobno vlogi PD1 v T-celicah. Medtem ko je identifikacija glikoRNA nedavno, bi moralo to odkritje spodbuditi preiskavo o tem, ali tumorske celice izražajo glikoRNA selektivno ali bolj obilno. Poleg tega je mogoče razviti molekule CAR za ciljanje RNA in glikogena na celični površini, kar je še en primer širjenja ciljnih antigenov, ki so jih molekule CAR dodale v komplet orodij celične imunosti.

Druge možne tarče za terapije s T-celicami CAR so bile pregledane v preteklosti [75,76].

7. Sklepi

T-celično prepoznavanje različnih tipov biomolekul je še naprej pomemben vidik imunoloških raziskav. Medtem ko lahko naravno prisotne T-celice prepoznajo številne vrste antigenov, je njihovo ciljanje omejeno na predstavitev antigena na domenah, kot so MHC, CD1 in BTN. Dodatek himernega receptorja T-celicam omogoča ciljanje membransko vezanih antigenov, ki jih T-celice prej niso mogle ciljati. T-celice CAR so se izkazale za učinkovito orodje v boju proti raku, saj omogočajo od MHC neodvisno ciljanje tumorsko specifičnih površinskih molekul. Nadaljnje raziskave še naprej izboljšujejo vrste tarč za T-celice CAR ter izboljšujejo zasnove CAR.

Avtorski prispevki:

JTK in ADPJ sta zasnovala koncept ter napisala in uredila recenzijo. Vsi avtorji so prebrali in se strinjali z objavljeno različico rokopisa.

Financiranje:

ADPJ je podprt s financiranjem raziskav Ministrstva za veterane (IK2 BX00483), Tmunity Therapeutics, Parkerjevega inštituta za imunoterapijo raka, AACR-Lustgarten Foundation, V Foundation in Penn-Hopkins Ovarian Cancer SPORE DRP (NCI P50CA228991).

Izjava institucionalnega revizijskega odbora:

Se ne uporablja.

Izjava o informirani privolitvi:

Se ne uporablja.

Izjava o razpoložljivosti podatkov:

Se ne uporablja.

Nasprotja interesov:

Avtorji izjavljajo, da ni navzkrižja interesov.

Reference

1. Hennecke, J.; Wiley, DC T-celični receptor-MHC interakcije od blizu. Celica 2001, 104, 1–4. [CrossRef]

2. junij, CH; Sadelain, M. Terapija s himernimi antigenskimi receptorji. N. angl. J. Med. 2018, 379, 64–73. [CrossRef]

3. Tokarew, N.; Ogonek, J.; Endres, S.; von Bergwelt-Baildon, M.; Kobold, S. Učenje starega psa novih trikov: celice CAR T naslednje generacije. Br. J. Rak 2019, 120, 26–37. [CrossRef] [PubMed]

4. Huang, R.; Li, X.; Zdravo.; Zhu, W.; Gao, L.; Liu, Y.; Wen, Q.; Zhong, JF; Zhang, C.; Zhang, X. Nedavni napredek v celičnem inženirstvu CAR-T. 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. Usmerjanje CAR na lokus TRAC s CRISPR/Cas9 poveča zavrnitev tumorja. Narava 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 proti HIV odpornim, anti-HIV himernim antigenskim receptorskim celicam T. Mol. Ther. 2017, 25, 570–579. [CrossRef]

7. Hamilton, JR; Tsuchida, CA; Nguyen, DN; Sramežljiv, BR; McGarrigle, ER; Sandoval Espinoza, CR; Carr, D.; Blaeschke, F.; Marson, A.; Doudna, JA Ciljna dostava CRISPR-Cas9 in transgenov omogoča kompleksno inženirstvo imunskih celic. Cell Rep. 2021, 35, 109207. [CrossRef] [PubMed]

8. Irving, M.; Lanitis, E.; Migliorini, D.; Ivics, Z.; Guedan, S. Izbira pravega orodja za genetski inženiring: klinične lekcije iz celic himernega antigenskega receptorja-T. Hum. Gene Ther. 2021, 32, 1044–1058. [CrossRef] [PubMed]

9. Rangarajan, S.; Mariuzza, pristranskost receptorjev celic RA T za MHC: koevolucija ali koreceptorji? Cell Mol. Life Sci. 2014, 71, 3059–3068. [CrossRef]

10. Bražin, KN; Mallis, RJ; Das, DK; Feng, Y.; Hwang, W.; Wang, JH; Wagner, G.; Lang, MJ; Reinherz, EL. Strukturne značilnosti aparata za mehanotransdukcijo TCR, ki spodbuja diskriminacijo pMHC. Spredaj. Immunol. 2015, 6, 441. [CrossRef]

11. Roth, DB V(D)J Rekombinacija: mehanizem, napake in zvestoba. Microbiol. Spectr. 2014, 2, MDNA3–MDNA0041. [CrossRef]

12. Nikolich-Zugich, J.; Šlifka, MK; Messaoudi, I. Številni pomembni vidiki raznolikosti repertoarja T-celic. Nat. Rev. Immunol. 2004, 4, 123–132. [CrossRef]

13. Middleton, D.; Menchaca, L.; Rood, H.; Komerofsky, R. Nova zbirka podatkov o frekvencah alelov. Tkivni antigeni 2003, 61, 403–407. [CrossRef]

14. Schmid, BV; Šmid, B.; Ke¸smir, C.; de Boer, RJ Specifičnost in polimorfizem MHC razreda I preprečuje globalno prilagoditev virusa HIV-1 na monomorfni proteasom in TAP. PLoS ONE 2008, 3, e3525. [CrossRef]

15. Angell, TE; Lechner, MG; Jang, JK; LoPresti, JS; Epstein, AL Izguba MHC razreda I je pogost mehanizem imunskega pobega pri papilarnem raku ščitnice, ki se obrne z zdravljenjem z interferonom in selumetinibom in vitro. Clin. Cancer Res. 2014, 20, 6034–6044. [CrossRef]

16. Akatsuka, Y. TCR-like CAR-T celice, ki ciljajo na MHC-vezane manjše histokompatibilne antigene. Spredaj. 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 na osnovi TCR. 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. Protitumorsko aktivnost celic CAR-T, ki ciljajo na intracelularni onkoprotein WT1, je mogoče povečati s cepljenjem. Kri 2018, 132, 1134–1145. [CrossRef]

19. Cobb, BA; Wang, Q.; Tzianabos, AO; Kasper, DL Obdelava in predstavitev polisaharidov po poti MHCII. Celica 2004, 117, 677–687. [CrossRef] [PubMed] 20. Chang, ZL; Lorenzini, MH; Chen, X.; Tran, U.; Bangayan, NJ; Chen, YY Ponovno povezovanje odzivov T-celic na topne faktorje s himernimi antigenskimi receptorji. Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 317–324. [CrossRef]

21. Sanjabi, S.; Oh, SA; Li, MO Regulacija imunskega odziva s TGF-: od spočetja do avtoimunosti in okužbe. Cold Spring Harb. Perspektiva. 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. Protitumorski učinki celic CAR T, preusmerjenih na EDB spojeno varianto fibronektina. Imunol proti raku. 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. Celice CAR T na osnovi nanoteles, ki ciljajo na tumorsko mikrookolje, zavirajo rast solidnih tumorjev pri imunokompetentnih miših. Proc. Natl. Akad. Sci. ZDA 2019, 116, 7624–7631. [CrossRef]

24. Moody, DB; Besra, GS Glikolipidne tarče odzivov T-celic, ki jih posreduje CD1-. Imunologija 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-omejeno prepoznavanje mikrobnih lipoglikanskih antigenov v celicah T. Znanost 1995, 269, 227–230. [CrossRef]

27. Zajonc, DM; Kronenberg, M. CD1 posredovano T-celično prepoznavanje glikolipidov. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 521–529. [CrossRef] [PubMed]

27. Zeng, Z.; Castaño, AR; Segelke, BW; Stura, EA; Peterson, PA; Wilson, IA Kristalna struktura mišjega CD1: MHC podobna guba z velikim hidrofobnim veznim utorom. Znanost 1997, 277, 339–345. [CrossRef]

28. Schönrich, G.; Raftery, MJ CD1-Omejene celice T med trdovratnimi virusnimi okužbami: "Simpatija za hudiča". Spredaj. Immunol. 2018, 9, 545. [CrossRef]

29. Sacchettini, JC; Gordon, JI Protein, ki veže maščobne kisline v črevesju podgan. Modelni sistem za analizo sil, ki lahko vežejo maščobne kisline na beljakovine. J. Biol. Chem. 1993, 268, 18399–18402. [CrossRef]

30. Vincent, MS; Gumperz, JE; Brenner, MB Razumevanje delovanja CD{1}}omejenih celic T. Nat. Immunol. 2003, 4, 517–523. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com