Химерный рецептор антигена: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
м оформление
викификация, оформление
Строка 1: Строка 1:
[[File:CAR cartoon.png|180px|right|thumb|Составные части химерного антиген рецептора. CAR состоят из внеклеточного антигенраспознающего фрагмента, который связан, с помощью спейсера-шарнира и трансмембранного домена, с внутриклеточным доменом сигнализации (зелёный), который может состоять из костимулирующего домена и участка Т-клеточной активации.]]
[[File:CAR cartoon.png|180px|right|thumb|Составные части химерного антиген рецептора. CAR состоят из внеклеточного антигенраспознающего фрагмента, который связан, с помощью спейсера-шарнира и трансмембранного домена, с внутриклеточным доменом сигнализации (зелёный), который может состоять из костимулирующего домена и участка Т-клеточной активации.]]
'''Химерный антигенный рецептор''' ({{lang-en|Chimeric antigen receptor}} или сокращенно ''CAR'') — это рекомбинантный гибридный белок, сочетающий фрагмент антитела, обладающий способностью очень избирательно связываться с конкретными [[антиген]]ами, с сигнализирующими доменами, способными активировать [[T-лимфоциты|Т-клетки]]<ref>Gross, G., & Eshhar, Z. (2016). Therapeutic potential of T cell chimeric antigen receptors (CARs) in cancer treatment: counteracting off-tumor toxicities for safe CAR T cell therapy. Annual review of pharmacology and toxicology, 56, 59-83. {{DOI|10.1146/annurev-pharmtox-010814-124844}}</ref>. Поскольку такой гибридный белок состоит из частей, полученных из разных источников, его следует называть [[Химера (биология)|химерным]]<ref>Sadelain, M., Brentjens, R., & Rivière, I. (2013). [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3667586/ The basic principles of chimeric antigen receptor design]. Cancer discovery, 3(4), 388-398.{{doi|10.1158/2159-8290.CD-12-0548}}</ref>. Иммунные эффекторные клетки, имеющие сконструированные таким образом CAR, приобретают высокую селективность за счет добавленного извне рецептора от [[Моноклональные антитела|моноклонального антитела]].
'''Химерный антигенный рецептор''' ({{lang-en|Chimeric antigen receptor}} или сокращенно ''CAR'') — это рекомбинантный гибридный белок, сочетающий фрагмент антитела, обладающий способностью очень избирательно связываться с конкретными [[антиген]]ами, с сигнализирующими доменами, способными активировать [[T-лимфоциты|Т-клетки]]<ref>{{cite pmid|26738472}}</ref>. Поскольку такой гибридный белок состоит из частей, полученных из разных источников, его следует называть [[Химера (биология)|химерным]]<ref>{{cite pmid|23550147}}</ref>. Иммунные эффекторные клетки, имеющие сконструированные таким образом CAR, приобретают высокую селективность за счет добавленного извне рецептора от [[Моноклональные антитела|моноклонального антитела]].


Технология CAR позволяет перепрограммировать собственные иммунные клетки пациента за пределами его тела, с тем чтобы создать CAR, позволяющий охотиться на раковые клетки и эффективно разрушать опухоли у пациента. Полученные клетки CAR затем используют для так называемого {{нп5|Адаптивный клеточный перенос|адаптивного клеточного переноса|en|Adoptive cell transfer}} - разновидности [[иммунотерапия|иммунотерапии]] рака<ref>Haji-Fatahaliha, M., Hosseini, M., Akbarian, A., Sadreddini, S., Jadidi-Niaragh, F., & Yousefi, M. (2015). CAR-modified T-cell therapy for cancer: an updated review. Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology, 1-11. {{DOI|10.3109/21691401.2015.1052465}}</ref><ref>Rosenberg, S. A., & Restifo, N. P. (2015). Adoptive cell transfer as personalized immunotherapy for human cancer. Science, 348(6230), 62-68. {{DOI|10.1126/science.aaa4967}}</ref><ref>Kochenderfer JN, Dudley ME, Kassim SH, Somerville RP, Carpenter RO, Stetler-Stevenson M, et al. (2015). [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4322257/ Chemotherapy-refractory diffuse large B-cell lymphoma and indolent B-cell malignancies can be effectively treated with autologous T cells expressing an anti-CD19 chimeric antigen receptor]. J Clin Oncol.; 33(6), 540–549 {{doi|10.1200/JCO.2014.56.2025}} {{PMC|4322257}}</ref><ref>Dai, H., Wang, Y., Lu, X., & Han, W. (2016). [http://jnci.oxfordjournals.org/content/108/7/djv439.short Chimeric Antigen Receptors Modified T-Cells for Cancer Therapy]. Journal of the National Cancer Institute, 108(7), djv439.{{doi|10.1093/jnci/djv439}}</ref>.
Технология CAR позволяет перепрограммировать собственные иммунные клетки пациента за пределами его тела, с тем чтобы создать CAR, позволяющий охотиться на раковые клетки и эффективно разрушать опухоли у пациента. Полученные клетки CAR затем используют для так называемого {{нп5|Адаптивный клеточный перенос|адаптивного клеточного переноса|en|Adoptive cell transfer}} - разновидности [[иммунотерапия|иммунотерапии]] рака<ref>{{cite pmid|26068778}}</ref><ref>{{cite pmid|25838374}}</ref><ref>{{cite pmid|25154820}}</ref><ref>{{cite pmid|26819347}}</ref>.


Обычно CAR состоят из внеклеточного антигенраспознающего фрагмента, который связан, с помощью спейсера-шарнира и трансмембранного домена, с внутриклеточным доменом сигнализации, который может состоять из костимулирующего домена<ref>Abken, H. (2016). Costimulation Engages the Gear in Driving CARs. Immunity, 44(2), 214-216. {{doi|10.1016/j.immuni.2016.02.001}}</ref><ref>Kawalekar, O. U., O’Connor, R. S., Fraietta, J. A., Guo, L., McGettigan, S. E., Posey, A. D., ... & Snyder, N. (2016). Distinct Signaling of Coreceptors Regulates Specific Metabolism Pathways and Impacts Memory Development in CAR T Cells. Immunity, 44(2), 380-390. {{doi|10.1016/j.immuni.2016.01.021}}</ref> и участка Т-клеточной активации.
Обычно CAR состоят из внеклеточного антигенраспознающего фрагмента, который связан, с помощью спейсера-шарнира и трансмембранного домена, с внутриклеточным доменом сигнализации, который может состоять из костимулирующего домена<ref>{{cite pmid|26885852}}</ref><ref>{{cite pmid|26885860}}</ref> и участка Т-клеточной активации.


CARs опознают [[антиген]]ы не только по основным антигенам [[Гистосовместимость|гистосовместимости]], что и отличает их от физиологических Т-клеточных рецепторов (ТКР). Поэтому CAR Т-клетки могут преодолеть некоторые из основных механизмов, посредством которых опухолям удается избежать опознания их Т-клеткой по антигенам гистосовместимости<ref>Vago L Perna SK Zanussi M et al.(2009). Loss of mismatched HLA in leukemia after stem-cell transplantation. N Engl J Med.;361(5):478–488.</ref>
CARs опознают [[антиген]]ы не только по основным антигенам [[Гистосовместимость|гистосовместимости]], что и отличает их от физиологических Т-клеточных рецепторов (ТКР). Поэтому CAR Т-клетки могут преодолеть некоторые из основных механизмов, посредством которых опухолям удается избежать опознания их Т-клеткой по антигенам гистосовместимости<ref>{{cite pmid|19641204}}</ref>


Еще одной особенностью CARs является их способность связывать не только белки, но и углеводы<ref>Haile, S., Conner, J., & Mackall, C. (2016). Abstract B049: Evaluation of attenuated HSV1716 in combination with chimeric antigen receptor T cells for solid tumors. Cancer Immunology Research, 4(1 Supplement), B049-B049.</ref>, ганглиозиды<ref>Long, A. H., Lee, D. W., & Mackall, C. L. (2015). Chimeric Antigen Receptors for Cancer: Progress and Challenges. Current Stem Cell Reports, 1(4), 187-196.</ref><ref>Gross, G., & Eshhar, Z. (2016). Therapeutic potential of T cell chimeric antigen receptors (CARs) in cancer treatment: counteracting off-tumor toxicities for safe CAR T cell therapy. Annual review of pharmacology and toxicology, 56, 59-83.</ref>, протеогликаны<ref>Rota, C. M., Tschernia, N., Feldman, S., Mackall, C., & Lee, D. W. (2015). T cells engineered to express a chimeric antigen receptor targeting chondroitin sulfate proteoglycan 4 (CSPG4) specifically kill medulloblastoma and produce inflammatory cytokines. Cancer Research, 75(15 Supplement), 3151-3151.</ref>, а также гликозилированные белки<ref>Zhu, X., & Niedermann, G. (2015).[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4468333/ Rapid and efficient transfer of the T cell aging marker CD57 from glioblastoma stem cells to CAR T cells]. Oncoscience. 2015; 2(5): 476–482.{{PMC|4468333}}</ref>, тем самым расширяя спектр потенциальных целей.
Еще одной особенностью CARs является их способность связывать не только белки, но и углеводы<ref>{{cite doi|10.1158/2326-6074.CRICIMTEATIAACR15-B049}}</ref>, ганглиозиды<ref>{{cite doi|10.1007/s40778-015-0026-0}}</ref><ref>{{cite pmid|26738472}}</ref>, протеогликаны<ref>{{cite doi|10.1158/1538-7445.AM2015-3151}}</ref>, а также гликозилированные белки<ref>{{cite pmid|26097880}}</ref>, тем самым расширяя спектр потенциальных целей.
[[Файл:Конструкции химерных антиген рецепторов.jpg|500px|right|thumb|Конструкции химерных антиген рецепторов. Химерные антиген рецепторы (CAR) сочетают вариабельные участки антиген-распознающих доменов (ScFv) из моноклональных антител с участками доменов внутриклеточной сигнализации Т-клеток.
[[Файл:Конструкции химерных антиген рецепторов.jpg|500px|right|thumb|Конструкции химерных антиген рецепторов. Химерные антиген рецепторы (CAR) сочетают вариабельные участки антиген-распознающих доменов (ScFv) из моноклональных антител с участками доменов внутриклеточной сигнализации Т-клеток.
В рецепторах первого поколения используется цепь CD3ζ из комплекса Т-клеточного рецептора ([[TCR]]), в то время как рецепторы второго и третьего поколения включают, соответственно, ещё и один или два костимулирующих сигнализатора, которые, обычно получают из молекул семейства В7 ([[CD28]], ICOS) и/или суперсемейства [[TNF]] (4-1ВВ, [[OX40]], [[CD27]]).<ref>Jackson, H. J., Rafiq, S., & Brentjens, R. J. (2016). Driving CAR T-cells forward. Nature Reviews Clinical Oncology. Nature Reviews Clinical Oncology {{doi|10.1038/nrclinonc.2016.36}}</ref>]]
В рецепторах первого поколения используется цепь CD3ζ из комплекса Т-клеточного рецептора ([[TCR]]), в то время как рецепторы второго и третьего поколения включают, соответственно, ещё и один или два костимулирующих сигнализатора, которые, обычно получают из молекул семейства В7 ([[CD28]], ICOS) и/или суперсемейства [[TNF]] (4-1ВВ, [[OX40]], [[CD27]]).<ref>{{cite pmid|27000958}}</ref>]]
[[Файл:Универсальная CAR T клетка.jpeg|500px|right|thumb|Универсальная CAR T клетка может быть использована против множества различных раковых антигенов, распознаваемых с помощью множества малых адапторных молекул, содержащих один и тот же, распознаваемый рецептором CAR T клетки участок.]]
[[Файл:Универсальная CAR T клетка.jpeg|500px|right|thumb|Универсальная CAR T клетка может быть использована против множества различных раковых антигенов, распознаваемых с помощью множества малых адапторных молекул, содержащих один и тот же, распознаваемый рецептором CAR T клетки участок.]]


В дополнение к антиген-специфическому связыванию, разработаны так называемые «универсальные системы CAR». Так например, разработаны CAR, связывающие [[авидин]]<ref name="pmid22315351">{{cite pmid|22315351}}</ref>, что позволило использовать единожды полученный CAR не против одного антигена ассоциированного с опухолью, а против бесчисленного множества различных антигенов, распознаваемых с помощью различных антител, модифицированных [[биотин]]ом<ref name="pmid22315351"/>, что позволяет выявлять их авидином ({{нп5|Реакция авидин-биотин|реакция авидин-биотин|en|Avidin#Applications of avidin}}). Аналогичным образом устроена универсальная система CAR, связывающая {{нп5|Флуоресцеинизотиоцианат|флуоресцеинизотиоцианат|en|fluorescein isothiocyanate}} (FITC)<ref>Ma, J. S., Kim, J. Y., Kazane, S. A., Choi, S. H., Yun, H. Y., Kim, M. S., ... & Fonslow, B. R. (2016). Versatile strategy for controlling the specificity and activity of engineered T cells. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201524193. E450–E458, {{doi|10.1073/pnas.1524193113}}</ref><ref>[http://medicalxpress.com/news/2016-04-t-cell-cancer-treatment.html Research could expand engineered T-cell cancer treatment]. MedicalXpress</ref>
В дополнение к антиген-специфическому связыванию, разработаны так называемые «универсальные системы CAR». Так например, разработаны CAR, связывающие [[авидин]]<ref name="pmid22315351">{{cite pmid|22315351}}</ref>, что позволило использовать единожды полученный CAR не против одного антигена ассоциированного с опухолью, а против бесчисленного множества различных антигенов, распознаваемых с помощью различных антител, модифицированных [[биотин]]ом<ref name="pmid22315351"/>, что позволяет выявлять их авидином ({{нп5|Реакция авидин-биотин|реакция авидин-биотин|en|Avidin#Applications of avidin}}). Аналогичным образом устроена универсальная система CAR, связывающая {{нп5|Флуоресцеинизотиоцианат|флуоресцеинизотиоцианат|en|fluorescein isothiocyanate}} (FITC)<ref>{{cite pmid|26759368}}</ref><ref>[http://medicalxpress.com/news/2016-04-t-cell-cancer-treatment.html Research could expand engineered T-cell cancer treatment]. MedicalXpress</ref>


При терапии с помощью CAR Т-клеток возможны осложнения в виде синдрома высвобождения цитокинов, в частности повышение уровня [[Интерлейкин 6|Интерлейкина 6]] и [[Интерлейкин 2|Интерлейкина 2]]<ref>Kalos, M. (2016). Chimeric antigen receptor-engineered T cells in CLL: the next chapter unfolds. Journal for ImmunoTherapy of Cancer, 4(1), 1. {{DOI|10.1186/s40425-016-0108-2}}</ref>
При терапии с помощью CAR Т-клеток возможны осложнения в виде синдрома высвобождения цитокинов, в частности повышение уровня [[Интерлейкин 6|Интерлейкина 6]] и [[Интерлейкин 2|Интерлейкина 2]]<ref>{{cite pmid|26885367}}</ref>


== Использование CAR-модифицированных клеток для терапии рака ==
== Использование CAR-модифицированных клеток для терапии рака ==
В течение многих десятилетий большинство видов рака лечили по стандартному набору терапевтических подходов, в числе которых были хирургия, радиационная терапия и химиотерапия. Теперь, этот список дополнила иммунотерапия - тип лечения, который для борьбы с заболеванием использует иммунную систему пациента. Повышению значимости иммунотерапии для лечения рака способствовала разработка CAR-модифицированных T-клеток нацеленных на раковые антигены. Так например, были разработаны CAR направленные против [[подопланин|подопланина]] (PDPN), белка, который, как правило, в изобилии содержится в солидных опухолях, в том числе в клетках [[глиобластома|глиобластомы]]<ref>Shiina, S., Ohno, M., Ohka, F., Kuramitsu, S., Yamamichi, A., Kato, A., ... & Ito, I. (2016). CAR T cells targeting podoplanin reduce orthotopic glioblastomas in mouse brains. Cancer immunology research, {{DOI|10.1158/2326-6066.CIR-15-0060}}</ref>, что позволило (пока в опытах на мышах) успешно лечить эти заболевания.
В течение многих десятилетий большинство видов рака лечили по стандартному набору терапевтических подходов, в числе которых были хирургия, радиационная терапия и химиотерапия. Теперь, этот список дополнила иммунотерапия - тип лечения, который для борьбы с заболеванием использует иммунную систему пациента. Повышению значимости иммунотерапии для лечения рака способствовала разработка CAR-модифицированных T-клеток нацеленных на раковые антигены. Так например, были разработаны CAR направленные против [[подопланин|подопланина]] (PDPN), белка, который, как правило, в изобилии содержится в солидных опухолях, в том числе в клетках [[глиобластома|глиобластомы]]<ref>{{cite pmid|26822025}}</ref>, что позволило (пока в опытах на мышах) успешно лечить эти заболевания.


К сожалению, в случае, когда здоровые ткани имеют те же целевые антигены, что и опухолевые клетки, терапия с помощью CAR направленная на подобный антиген может вызвать значительный токсический эффект. Кроме того, CD4<sup>+</sup> Treg клетки подавляют эффективность клеточной терапии CAR-Т. Поэтому нужно тщательно подбирать клоны CAR-Т<ref>Golubovskaya, V., & Wu, L. (2016). [http://www.mdpi.com/2072-6694/8/3/36/htm Different Subsets of T Cells, Memory, Effector Functions, and CAR-T Immunotherapy]. Cancers, 8(3), 36; doi:10.3390/cancers8030036</ref>.
К сожалению, в случае, когда здоровые ткани имеют те же целевые антигены, что и опухолевые клетки, терапия с помощью CAR направленная на подобный антиген может вызвать значительный токсический эффект. Кроме того, CD4<sup>+</sup> Treg клетки подавляют эффективность клеточной терапии CAR-Т. Поэтому нужно тщательно подбирать клоны CAR-Т<ref>{{cite pmid|26999211}}</ref>.
CAR-Т-клеточные продукты, полученные из хорошо подобранных клонов Т-клеток имеют значительно более высокую эффективность по сравнению с продуктами, полученными из не отобранных Т-клеток, которые различаются по фенотипическому составу. Поэтому селекция и отбраковка имеют важное значение для разработки CAR-Т где синергично сочетается противоопухолевое действие самых мощных фенотипов CD4<sup>+</sup> и CD8<sup>+</sup> клонов<ref>Sommermeyer, D., Hudecek, M., Kosasih, P. L., Gogishvili, T., Maloney, D. G., Turtle, C. J., & Riddell, S. R. (2015). Chimeric antigen receptor-modified T cells derived from defined CD8&plus; and CD4&plus; subsets confer superior antitumor reactivity in vivo. Leukemia. {{doi|10.1038/leu.2015.247}}</ref>..
CAR-Т-клеточные продукты, полученные из хорошо подобранных клонов Т-клеток имеют значительно более высокую эффективность по сравнению с продуктами, полученными из не отобранных Т-клеток, которые различаются по фенотипическому составу. Поэтому селекция и отбраковка имеют важное значение для разработки CAR-Т где синергично сочетается противоопухолевое действие самых мощных фенотипов CD4<sup>+</sup> и CD8<sup>+</sup> клонов<ref>{{cite pmid|26369987}}</ref>..


Снизить токсический эффект CAR на здоровые ткани можно также с помощью CAR сконструированных так, что синтетический рецептор [[Notch]] для одного антигена индуцирует экспрессию CAR для второго антигена. Такие Т клетки с двухрецепторным "замком-затвором" способны активироваться только в отношении опухолевых клеток имеющих оба антигена, что повышает их избирательность в отношении именно опухолевых клеток<ref>Roybal, K. T., Rupp, L. J., Morsut, L., Walker, W. J., McNally, K. A., Park, J. S., & Lim, W. A. (2016). Precision Tumor Recognition by T Cells With Combinatorial Antigen-Sensing Circuits. Cell, 164(4), 770-779. {{doi|10.1016/j.cell.2016.01.011}} {{PMID|26830879}} {{PMC|4752902}} с 2017-02-11</ref>
Снизить токсический эффект CAR на здоровые ткани можно также с помощью CAR сконструированных так, что синтетический рецептор [[Notch]] для одного антигена индуцирует экспрессию CAR для второго антигена. Такие Т клетки с двухрецепторным "замком-затвором" способны активироваться только в отношении опухолевых клеток имеющих оба антигена, что повышает их избирательность в отношении именно опухолевых клеток<ref>{{cite pmid|26830879}}</ref>


== Использование CAR-модифицированных клеток для предотвращения аутоиммунных реакций ==
== Использование CAR-модифицированных клеток для предотвращения аутоиммунных реакций ==
=== Предотвращение реакции отторжения трансплантата ===
=== Предотвращение реакции отторжения трансплантата ===
Использование терапии химерными анти-[[CD40]] антителами, предотвращая активацию гуморальных механизмов отторжения и дисрегуляцию путей регуляции свертывания крови, позволило [[Ксенотрансплантация|ксенотрансплантату]] сердца свиньи проработать в теле у примата ([[бабуин]]а) 945 дней. Подобные подходы в конечном счете, могут быть использованы и для трансплантации органов в организм человека, что очень актуально, учитывая острую нехватку пригодных для трансплантации органов<ref>Mohiuddin et al., & Horvath (2016). Chimeric 2C10R4 anti-CD40 antibody therapy is critical for long-term survival of GTKO.hCD46.hTBM pig-to-primate cardiac xenograft. Nature Communications 7, Article number: 11138 {{doi|10.1038/ncomms11138}}</ref>.
Использование терапии химерными анти-[[CD40]] антителами, предотвращая активацию гуморальных механизмов отторжения и дисрегуляцию путей регуляции свертывания крови, позволило [[Ксенотрансплантация|ксенотрансплантату]] сердца свиньи проработать в теле у примата ([[бабуин]]а) 945 дней. Подобные подходы в конечном счете, могут быть использованы и для трансплантации органов в организм человека, что очень актуально, учитывая острую нехватку пригодных для трансплантации органов<ref>{{cite pmid|27045379}}</ref>.


[[Регуляторные Т-клетки]] (Tregs) играют существенную роль в предотвращении [[Аутоиммунные заболевания|аутоиммунитета]], и в частности в профилактике [[Реакция отторжения трансплантата|реакции отторжения трансплантата]], препятствующей успешной [[Трансплантология|трансплантации органов]]<ref>Trenado A, et al. (2006) . Ex vivo-expanded CD4+CD25+ immunoregulatory T cells prevent graft-versus-host-disease by inhibiting activation/differentiation of pathogenic T cells. J Immunol.;176(2):1266–1273</ref><ref>Putnam, A. L., Safinia, N., Medvec, A., Laszkowska, M., Wray, M., Mintz, M. A., ... & Lee, K. (2013). Clinical Grade Manufacturing of Human Alloantigen‐Reactive Regulatory T Cells for Use in Transplantation. American Journal of Transplantation, 13(11), 3010-3020.</ref>.
[[Регуляторные Т-клетки]] (Tregs) играют существенную роль в предотвращении [[Аутоиммунные заболевания|аутоиммунитета]], и в частности в профилактике [[Реакция отторжения трансплантата|реакции отторжения трансплантата]], препятствующей успешной [[Трансплантология|трансплантации органов]]<ref>{{cite pmid|16394018}}</ref><ref>{{cite pmid|24102808}}</ref>.
Применение регуляторных Т-клеток в клинической практике было ограничено крайне низким количеством этих клеток в периферийной крови и [[Поликлональные антитела|поликлональности]] - отсутствия у их популяции узкой направленности (из-за чего можно было вызвать нежелательное общее понижение иммунитета человека). Был разработан метод трансдукции регуляторных Т-клеток человека с помощью CAR, который нацелен на молекулу А2 [[человеческий лейкоцитарный антиген|человеческого лейкоцитарного антигена]] класса I. Использование химерных антиген рецепторов [[Человеческий лейкоцитарный антиген|HLA-A2]]–CAR,в которых регуляторные Т-клетки, генетически сконструированы для экспрессии внеклеточных одноцепочечных Ab (ScFv - [[:en:Single-chain variable fragment|Single-chain variable fragment]]) антиген-связывающих доменов, поможет защитить пересаженные ткани и органы от отторжения иммунной системой пациента<ref>MacDonald, K. G., Hoeppli, R. E., Huang, Q., Gillies, J., Luciani, D. S., Orban, P. C., ... & Levings, M. K. (2016). Alloantigen-specific regulatory T cells generated with a chimeric antigen receptor. The Journal of Clinical Investigation, 126(4):1248-1250. {{DOI|10.1172/JCI82771}}</ref><ref>Edinger, M. (2016). Driving allotolerance: CAR-expressing Tregs for tolerance induction in organ and stem cell transplantation. The Journal of clinical investigation.{{doi|10.1172/JCI86827}} </ref><ref>[https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160401130831.htm Scientists engineer immune cells to protect organs from transplant rejection]. ScienceDaily, April 2016</ref>.
Применение регуляторных Т-клеток в клинической практике было ограничено крайне низким количеством этих клеток в периферийной крови и [[Поликлональные антитела|поликлональности]] - отсутствия у их популяции узкой направленности (из-за чего можно было вызвать нежелательное общее понижение иммунитета человека). Был разработан метод трансдукции регуляторных Т-клеток человека с помощью CAR, который нацелен на молекулу А2 [[человеческий лейкоцитарный антиген|человеческого лейкоцитарного антигена]] класса I. Использование химерных антиген рецепторов [[Человеческий лейкоцитарный антиген|HLA-A2]]–CAR,в которых регуляторные Т-клетки, генетически сконструированы для экспрессии внеклеточных одноцепочечных Ab (ScFv - [[:en:Single-chain variable fragment|Single-chain variable fragment]]) антиген-связывающих доменов, поможет защитить пересаженные ткани и органы от отторжения иммунной системой пациента<ref>{{cite pmid|26999600}}</ref><ref>{{cite pmid|26999608}}</ref><ref>[https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160401130831.htm Scientists engineer immune cells to protect organs from transplant rejection]. ScienceDaily, April 2016</ref>.


== Технология ускоренного выращивания CAR ==
== Технология ускоренного выращивания CAR ==


Внедрение последовательности Strep-tag II (пептидной последовательности из восьми остатков (Trp-Ser-His-Pro-Gln-Phe-Glu-Lys), которая проявляет сродство к {{нп5|стрептавидин|стрептавидину|en|Streptavidin}} <ref>Schmidt, T. G., & Skerra, A. (2007). The Strep-tag system for one-step purification and high-affinity detection or capturing of proteins. Nature protocols, 2(6), 1528-1535. {{doi|10.1038/nprot.2007.209}}</ref>) в определенном участке CAR позволило использовать эту последовательность в качестве маркера для идентификации и быстрого выделения. С помощью специального антитела, которое связывается с Strep-tag, сконструированные клетки можно быстро размножить в 200 раз. При этом 95% клеток содержат CAR (тогда как обычно число таких клеток не превышало 43%)<ref>Liu L., Sommermeyer D., Cabanov A., Kosasih P., Hill T. & Riddell S. R (2016). Inclusion of Strep-tag II in design of antigen receptors for T-cell immunotherapy. Nature Biotechnology, {{doi|10.1038/nbt.3461}}</ref>
Внедрение последовательности Strep-tag II (пептидной последовательности из восьми остатков (Trp-Ser-His-Pro-Gln-Phe-Glu-Lys), которая проявляет сродство к {{нп5|стрептавидин|стрептавидину|en|Streptavidin}} <ref>{{cite pmid|17571060}}</ref>) в определенном участке CAR позволило использовать эту последовательность в качестве маркера для идентификации и быстрого выделения. С помощью специального антитела, которое связывается с Strep-tag, сконструированные клетки можно быстро размножить в 200 раз. При этом 95% клеток содержат CAR (тогда как обычно число таких клеток не превышало 43%)<ref>{{cite pmid|26900664}}</ref>


== Примечания ==
== Примечания ==

Версия от 23:20, 11 июня 2016

Составные части химерного антиген рецептора. CAR состоят из внеклеточного антигенраспознающего фрагмента, который связан, с помощью спейсера-шарнира и трансмембранного домена, с внутриклеточным доменом сигнализации (зелёный), который может состоять из костимулирующего домена и участка Т-клеточной активации.

Химерный антигенный рецептор (англ. Chimeric antigen receptor или сокращенно CAR) — это рекомбинантный гибридный белок, сочетающий фрагмент антитела, обладающий способностью очень избирательно связываться с конкретными антигенами, с сигнализирующими доменами, способными активировать Т-клетки[1]. Поскольку такой гибридный белок состоит из частей, полученных из разных источников, его следует называть химерным[2]. Иммунные эффекторные клетки, имеющие сконструированные таким образом CAR, приобретают высокую селективность за счет добавленного извне рецептора от моноклонального антитела.

Технология CAR позволяет перепрограммировать собственные иммунные клетки пациента за пределами его тела, с тем чтобы создать CAR, позволяющий охотиться на раковые клетки и эффективно разрушать опухоли у пациента. Полученные клетки CAR затем используют для так называемого адаптивного клеточного переноса[англ.] - разновидности иммунотерапии рака[3][4][5][6].

Обычно CAR состоят из внеклеточного антигенраспознающего фрагмента, который связан, с помощью спейсера-шарнира и трансмембранного домена, с внутриклеточным доменом сигнализации, который может состоять из костимулирующего домена[7][8] и участка Т-клеточной активации.

CARs опознают антигены не только по основным антигенам гистосовместимости, что и отличает их от физиологических Т-клеточных рецепторов (ТКР). Поэтому CAR Т-клетки могут преодолеть некоторые из основных механизмов, посредством которых опухолям удается избежать опознания их Т-клеткой по антигенам гистосовместимости[9]

Еще одной особенностью CARs является их способность связывать не только белки, но и углеводы[10], ганглиозиды[11][12], протеогликаны[13], а также гликозилированные белки[14], тем самым расширяя спектр потенциальных целей.

Файл:Конструкции химерных антиген рецепторов.jpg
Конструкции химерных антиген рецепторов. Химерные антиген рецепторы (CAR) сочетают вариабельные участки антиген-распознающих доменов (ScFv) из моноклональных антител с участками доменов внутриклеточной сигнализации Т-клеток. В рецепторах первого поколения используется цепь CD3ζ из комплекса Т-клеточного рецептора (TCR), в то время как рецепторы второго и третьего поколения включают, соответственно, ещё и один или два костимулирующих сигнализатора, которые, обычно получают из молекул семейства В7 (CD28, ICOS) и/или суперсемейства TNF (4-1ВВ, OX40, CD27).[15]
Универсальная CAR T клетка может быть использована против множества различных раковых антигенов, распознаваемых с помощью множества малых адапторных молекул, содержащих один и тот же, распознаваемый рецептором CAR T клетки участок.

В дополнение к антиген-специфическому связыванию, разработаны так называемые «универсальные системы CAR». Так например, разработаны CAR, связывающие авидин[16], что позволило использовать единожды полученный CAR не против одного антигена ассоциированного с опухолью, а против бесчисленного множества различных антигенов, распознаваемых с помощью различных антител, модифицированных биотином[16], что позволяет выявлять их авидином (реакция авидин-биотин[англ.]). Аналогичным образом устроена универсальная система CAR, связывающая флуоресцеинизотиоцианат[англ.] (FITC)[17][18]

При терапии с помощью CAR Т-клеток возможны осложнения в виде синдрома высвобождения цитокинов, в частности повышение уровня Интерлейкина 6 и Интерлейкина 2[19]

Использование CAR-модифицированных клеток для терапии рака

В течение многих десятилетий большинство видов рака лечили по стандартному набору терапевтических подходов, в числе которых были хирургия, радиационная терапия и химиотерапия. Теперь, этот список дополнила иммунотерапия - тип лечения, который для борьбы с заболеванием использует иммунную систему пациента. Повышению значимости иммунотерапии для лечения рака способствовала разработка CAR-модифицированных T-клеток нацеленных на раковые антигены. Так например, были разработаны CAR направленные против подопланина (PDPN), белка, который, как правило, в изобилии содержится в солидных опухолях, в том числе в клетках глиобластомы[20], что позволило (пока в опытах на мышах) успешно лечить эти заболевания.

К сожалению, в случае, когда здоровые ткани имеют те же целевые антигены, что и опухолевые клетки, терапия с помощью CAR направленная на подобный антиген может вызвать значительный токсический эффект. Кроме того, CD4+ Treg клетки подавляют эффективность клеточной терапии CAR-Т. Поэтому нужно тщательно подбирать клоны CAR-Т[21]. CAR-Т-клеточные продукты, полученные из хорошо подобранных клонов Т-клеток имеют значительно более высокую эффективность по сравнению с продуктами, полученными из не отобранных Т-клеток, которые различаются по фенотипическому составу. Поэтому селекция и отбраковка имеют важное значение для разработки CAR-Т где синергично сочетается противоопухолевое действие самых мощных фенотипов CD4+ и CD8+ клонов[22]..

Снизить токсический эффект CAR на здоровые ткани можно также с помощью CAR сконструированных так, что синтетический рецептор Notch для одного антигена индуцирует экспрессию CAR для второго антигена. Такие Т клетки с двухрецепторным "замком-затвором" способны активироваться только в отношении опухолевых клеток имеющих оба антигена, что повышает их избирательность в отношении именно опухолевых клеток[23]

Использование CAR-модифицированных клеток для предотвращения аутоиммунных реакций

Предотвращение реакции отторжения трансплантата

Использование терапии химерными анти-CD40 антителами, предотвращая активацию гуморальных механизмов отторжения и дисрегуляцию путей регуляции свертывания крови, позволило ксенотрансплантату сердца свиньи проработать в теле у примата (бабуина) 945 дней. Подобные подходы в конечном счете, могут быть использованы и для трансплантации органов в организм человека, что очень актуально, учитывая острую нехватку пригодных для трансплантации органов[24].

Регуляторные Т-клетки (Tregs) играют существенную роль в предотвращении аутоиммунитета, и в частности в профилактике реакции отторжения трансплантата, препятствующей успешной трансплантации органов[25][26]. Применение регуляторных Т-клеток в клинической практике было ограничено крайне низким количеством этих клеток в периферийной крови и поликлональности - отсутствия у их популяции узкой направленности (из-за чего можно было вызвать нежелательное общее понижение иммунитета человека). Был разработан метод трансдукции регуляторных Т-клеток человека с помощью CAR, который нацелен на молекулу А2 человеческого лейкоцитарного антигена класса I. Использование химерных антиген рецепторов HLA-A2–CAR,в которых регуляторные Т-клетки, генетически сконструированы для экспрессии внеклеточных одноцепочечных Ab (ScFv - Single-chain variable fragment) антиген-связывающих доменов, поможет защитить пересаженные ткани и органы от отторжения иммунной системой пациента[27][28][29].

Технология ускоренного выращивания CAR

Внедрение последовательности Strep-tag II (пептидной последовательности из восьми остатков (Trp-Ser-His-Pro-Gln-Phe-Glu-Lys), которая проявляет сродство к стрептавидину?! [30]) в определенном участке CAR позволило использовать эту последовательность в качестве маркера для идентификации и быстрого выделения. С помощью специального антитела, которое связывается с Strep-tag, сконструированные клетки можно быстро размножить в 200 раз. При этом 95% клеток содержат CAR (тогда как обычно число таких клеток не превышало 43%)[31]

Примечания

  1. ↑ Gross G., Eshhar Z. Therapeutic Potential of T Cell Chimeric Antigen Receptors (CARs) in Cancer Treatment: Counteracting Off-Tumor Toxicities for Safe CAR T Cell Therapy. (англ.) // Annual review of pharmacology and toxicology. — 2016. — Vol. 56. — P. 59—83. — doi:10.1146/annurev-pharmtox-010814-124844. — PMID 26738472. [исправить]
  2. ↑ Sadelain M., Brentjens R., Rivière I. The basic principles of chimeric antigen receptor design. (англ.) // Cancer discovery. — 2013. — Vol. 3, no. 4. — P. 388—398. — doi:10.1158/2159-8290.CD-12-0548. — PMID 23550147. [исправить]
  3. ↑ Haji-Fatahaliha M., Hosseini M., Akbarian A., Sadreddini S., Jadidi-Niaragh F., Yousefi M. CAR-modified T-cell therapy for cancer: an updated review. (англ.) // Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology. — 2015. — P. 1—11. — doi:10.3109/21691401.2015.1052465. — PMID 26068778. [исправить]
  4. ↑ Rosenberg S. A., Restifo N. P. Adoptive cell transfer as personalized immunotherapy for human cancer. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2015. — Vol. 348, no. 6230. — P. 62—68. — doi:10.1126/science.aaa4967. — PMID 25838374. [исправить]
  5. ↑ Kochenderfer J. N., Dudley M. E., Kassim S. H., Somerville R. P., Carpenter R. O., Stetler-Stevenson M., Yang J. C., Phan G. Q., Hughes M. S., Sherry R. M., Raffeld M., Feldman S., Lu L., Li Y. F., Ngo L. T., Goy A., Feldman T., Spaner D. E., Wang M. L., Chen C. C., Kranick S. M., Nath A., Nathan D. A., Morton K. E., Toomey M. A., Rosenberg S. A. Chemotherapy-refractory diffuse large B-cell lymphoma and indolent B-cell malignancies can be effectively treated with autologous T cells expressing an anti-CD19 chimeric antigen receptor. (англ.) // Journal of clinical oncology : official journal of the American Society of Clinical Oncology. — 2015. — Vol. 33, no. 6. — P. 540—549. — doi:10.1200/JCO.2014.56.2025. — PMID 25154820. [исправить]
  6. ↑ Dai H., Wang Y., Lu X., Han W. Chimeric Antigen Receptors Modified T-Cells for Cancer Therapy. (англ.) // Journal of the National Cancer Institute. — 2016. — Vol. 108, no. 7. — doi:10.1093/jnci/djv439. — PMID 26819347. [исправить]
  7. ↑ Abken H. Costimulation Engages the Gear in Driving CARs. (англ.) // Immunity. — 2016. — Vol. 44, no. 2. — P. 214—216. — doi:10.1016/j.immuni.2016.02.001. — PMID 26885852. [исправить]
  8. ↑ Kawalekar O. U., O'Connor R. S., Fraietta J. A., Guo L., McGettigan S. E., Posey A. D. Jr., Patel P. R., Guedan S., Scholler J., Keith B., Snyder N., Blair I., Milone M. C., June C. H. Distinct Signaling of Coreceptors Regulates Specific Metabolism Pathways and Impacts Memory Development in CAR T Cells. (англ.) // Immunity. — 2016. — Vol. 44, no. 2. — P. 380—390. — doi:10.1016/j.immuni.2016.01.021. — PMID 26885860. [исправить]
  9. ↑ Vago L., Perna S. K., Zanussi M., Mazzi B., Barlassina C., Stanghellini M. T., Perrelli N. F., Cosentino C., Torri F., Angius A., Forno B., Casucci M., Bernardi M., Peccatori J., Corti C., Bondanza A., Ferrari M., Rossini S., Roncarolo M. G., Bordignon C., Bonini C., Ciceri F., Fleischhauer K. Loss of mismatched HLA in leukemia after stem-cell transplantation. (англ.) // The New England journal of medicine. — 2009. — Vol. 361, no. 5. — P. 478—488. — doi:10.1056/NEJMoa0811036. — PMID 19641204. [исправить]
  10. ↑ Haile Samuel, Conner Joe, Mackall Crystal. Abstract B049: Evaluation of attenuated HSV1716 in combination with chimeric antigen receptor T cells for solid tumors // Cancer Immunology Research. — 2016. — Январь (т. 4, № 1 Supplement). — С. B049—B049. — ISSN 2326-6066. — doi:10.1158/2326-6074.CRICIMTEATIAACR15-B049. [исправить]
  11. ↑ Long Adrienne H., Lee Daniel W., Mackall Crystal L. Chimeric Antigen Receptors for Cancer: Progress and Challenges // Current Stem Cell Reports. — 2015. — 7 октября (т. 1, № 4). — С. 187—196. — ISSN 2198-7866. — doi:10.1007/s40778-015-0026-0. [исправить]
  12. ↑ Gross G., Eshhar Z. Therapeutic Potential of T Cell Chimeric Antigen Receptors (CARs) in Cancer Treatment: Counteracting Off-Tumor Toxicities for Safe CAR T Cell Therapy. (англ.) // Annual review of pharmacology and toxicology. — 2016. — Vol. 56. — P. 59—83. — doi:10.1146/annurev-pharmtox-010814-124844. — PMID 26738472. [исправить]
  13. ↑ Rota Christopher M., Tschernia Nicholas, Feldman Steven, Mackall Crystal, Lee Daniel W. Abstract 3151: T cells engineered to express a chimeric antigen receptor targeting chondroitin sulfate proteoglycan 4 (CSPG4) specifically kill medulloblastoma and produce inflammatory cytokines // Cancer Research. — 2015. — 1 августа (т. 75, № 15 Supplement). — С. 3151—3151. — ISSN 0008-5472. — doi:10.1158/1538-7445.AM2015-3151. [исправить]
  14. ↑ Zhu X., Niedermann G. Rapid and efficient transfer of the T cell aging marker CD57 from glioblastoma stem cells to CAR T cells. (англ.) // Oncoscience. — 2015. — Vol. 2, no. 5. — P. 476—482. — PMID 26097880. [исправить]
  15. ↑ Jackson H. J., Rafiq S., Brentjens R. J. Driving CAR T-cells forward. (англ.) // Nature reviews. Clinical oncology. — 2016. — Vol. 13, no. 6. — P. 370—383. — doi:10.1038/nrclinonc.2016.36. — PMID 27000958. [исправить]
  16. ↑ 1 2 Urbanska K., Lanitis E., Poussin M., Lynn R. C., Gavin B. P., Kelderman S., Yu J., Scholler N., Powell D. J. Jr. A universal strategy for adoptive immunotherapy of cancer through use of a novel T-cell antigen receptor. (англ.) // Cancer research. — 2012. — Vol. 72, no. 7. — P. 1844—1852. — doi:10.1158/0008-5472.CAN-11-3890. — PMID 22315351. [исправить]
  17. ↑ Ma J. S., Kim J. Y., Kazane S. A., Choi S. H., Yun H. Y., Kim M. S., Rodgers D. T., Pugh H. M., Singer O., Sun S. B., Fonslow B. R., Kochenderfer J. N., Wright T. M., Schultz P. G., Young T. S., Kim C. H., Cao Y. Versatile strategy for controlling the specificity and activity of engineered T cells. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2016. — Vol. 113, no. 4. — P. 450—458. — doi:10.1073/pnas.1524193113. — PMID 26759368. [исправить]
  18. ↑ Research could expand engineered T-cell cancer treatment. MedicalXpress
  19. ↑ Kalos M. Chimeric antigen receptor-engineered T cells in CLL: the next chapter unfolds. (англ.) // Journal for immunotherapy of cancer. — 2016. — Vol. 4. — P. 5. — doi:10.1186/s40425-016-0108-2. — PMID 26885367. [исправить]
  20. ↑ Shiina S., Ohno M., Ohka F., Kuramitsu S., Yamamichi A., Kato A., Motomura K., Tanahashi K., Yamamoto T., Watanabe R., Ito I., Senga T., Hamaguchi M., Wakabayashi T., Kaneko M. K., Kato Y., Chandramohan V., Bigner D. D., Natsume A. CAR T Cells Targeting Podoplanin Reduce Orthotopic Glioblastomas in Mouse Brains. (англ.) // Cancer immunology research. — 2016. — Vol. 4, no. 3. — P. 259—268. — doi:10.1158/2326-6066.CIR-15-0060. — PMID 26822025. [исправить]
  21. ↑ Golubovskaya V., Wu L. Different Subsets of T Cells, Memory, Effector Functions, and CAR-T Immunotherapy. (англ.) // Cancers. — 2016. — Vol. 8, no. 3. — doi:10.3390/cancers8030036. — PMID 26999211. [исправить]
  22. ↑ Sommermeyer D., Hudecek M., Kosasih P. L., Gogishvili T., Maloney D. G., Turtle C. J., Riddell S. R. Chimeric antigen receptor-modified T cells derived from defined CD8+ and CD4+ subsets confer superior antitumor reactivity in vivo. (англ.) // Leukemia. — 2016. — Vol. 30, no. 2. — P. 492—500. — doi:10.1038/leu.2015.247. — PMID 26369987. [исправить]
  23. ↑ Roybal K. T., Rupp L. J., Morsut L., Walker W. J., McNally K. A., Park J. S., Lim W. A. Precision Tumor Recognition by T Cells With Combinatorial Antigen-Sensing Circuits. (англ.) // Cell. — 2016. — Vol. 164, no. 4. — P. 770—779. — doi:10.1016/j.cell.2016.01.011. — PMID 26830879. [исправить]
  24. ↑ Mohiuddin M. M., Singh A. K., Corcoran P. C., Thomas Iii M. L., Clark T., Lewis B. G., Hoyt R. F., Eckhaus M., Pierson Iii R. N., Belli A. J., Wolf E., Klymiuk N., Phelps C., Reimann K. A., Ayares D., Horvath K. A. Chimeric 2C10R4 anti-CD40 antibody therapy is critical for long-term survival of GTKO.hCD46.hTBM pig-to-primate cardiac xenograft. (англ.) // Nature communications. — 2016. — Vol. 7. — P. 11138. — doi:10.1038/ncomms11138. — PMID 27045379. [исправить]
  25. ↑ Trenado A., Sudres M., Tang Q., Maury S., Charlotte F., Grégoire S., Bonyhadi M., Klatzmann D., Salomon B. L., Cohen J. L. Ex vivo-expanded CD4+CD25+ immunoregulatory T cells prevent graft-versus-host-disease by inhibiting activation/differentiation of pathogenic T cells. (англ.) // Journal of immunology (Baltimore, Md. : 1950). — 2006. — Vol. 176, no. 2. — P. 1266—1273. — PMID 16394018. [исправить]
  26. ↑ Putnam A. L., Safinia N., Medvec A., Laszkowska M., Wray M., Mintz M. A., Trotta E., Szot G. L., Liu W., Lares A., Lee K., Laing A., Lechler R. I., Riley J. L., Bluestone J. A., Lombardi G., Tang Q. Clinical grade manufacturing of human alloantigen-reactive regulatory T cells for use in transplantation. (англ.) // American journal of transplantation : official journal of the American Society of Transplantation and the American Society of Transplant Surgeons. — 2013. — Vol. 13, no. 11. — P. 3010—3020. — doi:10.1111/ajt.12433. — PMID 24102808. [исправить]
  27. ↑ MacDonald K. G., Hoeppli R. E., Huang Q., Gillies J., Luciani D. S., Orban P. C., Broady R., Levings M. K. Alloantigen-specific regulatory T cells generated with a chimeric antigen receptor. (англ.) // The Journal of clinical investigation. — 2016. — Vol. 126, no. 4. — P. 1413—1424. — doi:10.1172/JCI82771. — PMID 26999600. [исправить]
  28. ↑ Edinger M. Driving allotolerance: CAR-expressing Tregs for tolerance induction in organ and stem cell transplantation. (англ.) // The Journal of clinical investigation. — 2016. — Vol. 126, no. 4. — P. 1248—1250. — doi:10.1172/JCI86827. — PMID 26999608. [исправить]
  29. ↑ Scientists engineer immune cells to protect organs from transplant rejection. ScienceDaily, April 2016
  30. ↑ Schmidt T. G., Skerra A. The Strep-tag system for one-step purification and high-affinity detection or capturing of proteins. (англ.) // Nature protocols. — 2007. — Vol. 2, no. 6. — P. 1528—1535. — doi:10.1038/nprot.2007.209. — PMID 17571060. [исправить]
  31. ↑ Liu L., Sommermeyer D., Cabanov A., Kosasih P., Hill T., Riddell S. R. Inclusion of Strep-tag II in design of antigen receptors for T-cell immunotherapy. (англ.) // Nature biotechnology. — 2016. — Vol. 34, no. 4. — P. 430—434. — doi:10.1038/nbt.3461. — PMID 26900664. [исправить]

Литература

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Химерный_рецептор_антигена&oldid=78912473