Ученые впервые визуализировали процесс борьбы иммунных клеток против рака

Когда клетки рака ускользают от иммунной системы, то можно сказать, что организм обезоружен. Химерный антигенный рецептор Т-клеток (CAR) является перспективной стратегией иммунотерапии против раковых клеток. Ученые из Института Пастера определили точную функцию химерного антигенного рецептора Т-лимфоцитов при попытке оптимизировать будущие методы лечения.

Одной из стратегий борьбы с раком стала модификация Т-лимфоцитов (натуральных киллеров), направленной на определение целевой молекулы CD19, экспрессируемой на клетках опухоли и ее устранение.

Клинические исследования показали, что такой подход очень эффективен и в ближайшем будущем на взрослых и детях будут использовать этот метод для лечения рака крови (В-клеточные лимфомы и лейкемии). Но у некоторых пациентов возникали рецидивы.

Чтобы улучшить методы лечения в будущем, ученые из Института Пастера решили выяснить точную работу CAR Т-клеток.

Работа иммунитета

Ученые из института Пастера под руководством Филиппа Буссо, в сотрудничестве с учеными из университетов Манчестера (Великобритания) и Лейдена, визуализировали CAR Т-клеток, борясь с опухолью в первый раз. Используя новый метод визуализации высокого разрешения in vivo, они наблюдали костный мозг мышей с лимфомой. Это позволило им исследовать общее поведение CAR Т-клеток и визуализировать в режиме реального времени взаимодействия между CAR Т-клетками и опухолью, а также гибель опухоли (визуализированный с использованием оригинальной техники, которая меняет цвет раковых клеток после их смерти). Даже если несколько CAR T-клеток были  более активны, чем другие, они в целом способны убивать опухолевую клетку в течение приблизительно 25 минут после распознавания ее мишени.

Ключевая роль CAR T-клеток в борьбе с раком

Математическое моделирование на основе экспериментальных данных подтверждает, что эффективность CAR Т-клеток в первую  очередь основана на их способности вовлекать и непосредственно убивать раковые клетки, а не привлекать другие иммунные клетки к месту опухоли. Это моделирование также продемонстрировало, что количество CAR T-клеток, которые способны проникать в костный мозг, играет важную роль в эффективности лечения.

Существенным препятствием для этой инфильтрации является то, что CAR Т-клетки в кровотоке встречаются с опухолевыми клетками и В-лимфоцитами, которые также экспрессируют целевой CD19. Исследователи обнаружили, что клетки CAR T-лимфоцитов образуют клеточные агрегаты, которые попадают в легочную циркуляцию, предотвращая их миграцию в опухолевый участок. Уменьшение количества клеток, экспрессирующих CD19, до введения Т-клеток CAR значительно улучшило общую выживаемость мышей.

Исследование также выявило различия в уровне активности в зависимости от анатомического участка. Активность CAR T-клеток была выше в костном мозге, чем в других опухолевых участках (например, в лимфатических узлах), что позволяло ему оказывать избирательное действие на опухолевые клетки и приводило к появлению клеток, уже не экспрессирующих CD19.

Выявив сильные и слабые стороны химерных антигенных рецепторов Т-лимфоцитов в действии, открыты новые возможности для использования и оптимизации активности Т-клеток у пациентов.