Антителозависимая клеточная цитотоксичность ( ADCC ), также называемая антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичностью, представляет собой механизм клеточно-опосредованной иммунной защиты , при котором эффекторная клетка иммунной системы убивает целевую клетку, чьи мембранно-поверхностные антигены были связаны специфическими антителами . [1] Это один из механизмов, посредством которого антитела, как часть гуморального иммунного ответа , могут действовать, чтобы ограничивать и сдерживать инфекцию. [2]
ADCC не зависит от системы иммунного комплемента , которая также лизирует мишени, но не требует никакой другой клетки. ADCC требует эффекторную клетку, которая, как известно, является естественными клетками-киллерами (NK) , которые обычно взаимодействуют с антителами иммуноглобулина G (IgG). [3] Однако макрофаги , нейтрофилы и эозинофилы также могут опосредовать ADCC, например, эозинофилы убивают определенных паразитических червей, известных как гельминты, с помощью антител IgE. [4]
В целом, ADCC обычно описывается как иммунный ответ на покрытые антителами клетки, который в конечном итоге приводит к лизису инфицированной или не-хозяинной клетки. В недавней литературе его важность в отношении лечения раковых клеток и более глубокое понимание его обманчиво сложных путей стали темами, вызывающими все больший интерес у медицинских исследователей.
Типичная ADCC включает активацию NK-клеток антителами в многоуровневой прогрессии иммунного контроля. [5] NK-клетка экспрессирует рецепторы Fcγ . Эти рецепторы распознают и связываются с ответной частью антитела , например, IgG , которое связывается с поверхностью инфицированной патогеном целевой клетки. Наиболее распространенными из этих Fc-рецепторов на поверхности NK-клетки являются CD16 или FcγRIII. Как только рецептор Fc связывается с Fc-областью антитела, NK-клетка высвобождает цитотоксические факторы, которые вызывают гибель целевой клетки.
Во время репликации вируса некоторые вирусные белки экспрессируются на клеточной поверхности мембраны инфицированной клетки. Затем антитела могут связываться с этими вирусными белками. Затем NK-клетки, имеющие ответные рецепторы Fcγ, связываются с этим антителом, побуждая NK-клетку высвобождать белки, такие как перфорин и протеазы, известные как гранзимы , что вызывает лизис инфицированной клетки, чтобы препятствовать распространению вируса.
Крупные паразиты , такие как гельминты, слишком велики, чтобы быть поглощенными и убитыми фагоцитозом . Они также имеют внешнюю структуру или покров , который устойчив к атаке веществ, выделяемых нейтрофилами и макрофагами . После того, как IgE покроет этих паразитов, Fc-рецептор (FcɛRI) эозинофила распознает IgE. Впоследствии взаимодействие между FcεRI и Fc-частью связанного с гельминтом IgE дает сигнал эозинофилу дегранулировать .
Существует несколько лабораторных методов определения эффективности антител или эффекторных клеток в вызывании ADCC. Обычно целевая клеточная линия, экспрессирующая определенный поверхностно-экспонированный антиген , инкубируется с антителом, специфичным для этого антигена. После промывки эффекторные клетки, экспрессирующие Fc-рецептор CD16, коинкубируются с мечеными антителами целевыми клетками. Эффекторные клетки, как правило, представляют собой PBMC ( мононуклеарные клетки периферической крови ), из которых небольшой процент составляют NK-клетки ( естественные клетки-киллеры ); реже они представляют собой очищенные NK-клетки. В течение нескольких часов между антителом, целевой клеткой и эффекторной клеткой образуется комплекс, который приводит к лизису клеточной мембраны цели. Если целевая клетка была предварительно загружена какой-либо меткой, эта метка высвобождается пропорционально количеству лизиса клетки. Цитотоксичность можно количественно оценить, измерив количество метки в растворе по сравнению с количеством метки, которое остается в здоровых, неповрежденных клетках.
Классический метод обнаружения этого — анализ высвобождения хрома-51 [ 51 Cr]; анализ высвобождения серы-35 [ 35 S] — малоиспользуемая альтернатива на основе радиоизотопов. Лизис целевых клеток определяется путем измерения количества радиоактивной метки, высвобождаемой в среду для культивирования клеток с помощью гамма-счетчика или сцинтилляционного счетчика. В настоящее время широко используются различные нерадиоактивные методы. Методы, основанные на флуоресценции, включают такие вещи, как прямая маркировка флуоресцентным красителем, таким как кальцеин , или маркировка европием , который становится флуоресцентным, когда высвобождаемый Eu 3+ связывается с хелатором. Флуоресценцию можно измерить с помощью многолуночных флуориметров или методами проточной цитометрии . Существуют также ферментативные анализы, в которых содержимое лизированных клеток включает клеточные ферменты, такие как GAPDH , которые остаются активными; подача субстрата для этого фермента может катализировать реакцию, продукт которой можно обнаружить с помощью люминесценции или поглощения .
NK-клетки участвуют в уничтожении опухолевых клеток и других клеток, на поверхности которых может отсутствовать MHC I, что указывает на несвоеобразную клетку. Было показано, что NK-клетки ведут себя подобно клеткам памяти из-за их способности реагировать на уничтожение нехозяинных клеток только после взаимодействия с клеткой-хозяином. Поскольку NK-клетки сами по себе не являются специфическими для определенных путей иммунного контроля, большую часть времени они используются в ADCC как менее избирательный уничтожитель клеток, чем механизмы апоптоза, специфичные для антител. Способность активированных ex vivo NK-клеток была предметом интереса для лечения опухолей. После того, как ранние клинические испытания, включающие активацию через цитокины, дали плохие результаты и серьезные токсикологические побочные эффекты, более поздние исследования дали успех в регуляции метастатических опухолей с использованием интерлейкиновых белков для активации NK-клетки. [6]
В экспериментах на мышах было показано, что воздействие моноклональных антител трастузумаба и ритуксимаба на солидные опухоли включает ADCC как важный механизм терапевтического действия. [7] В клинике полиморфизм FcgRIII 158V/F препятствует способности генерировать ответы ADCC in vitro во время лечения трастузумабом.
Множественную миелому можно лечить моноклональным антителом даратумумаб (Дарзалекс). [8] Исследования с использованием материалов in vitro и материалов пациентов показывают, что ADCC является важным механизмом наряду с CDC ( комплемент-зависимая цитотоксичность ). [9]
ADCC, используемый в иммунном контроле, обычно более полезен при вирусных инфекциях, чем при бактериальных, из-за связывания антител IgG с антигенами, связанными с вирусами, через прокариотические клетки. [10] Вместо того, чтобы удалять внешние токсины, иммуноглобулины нейтрализуют продукты инфицирования бактериями и заключают в оболочку инфицированные клетки-хозяева, в которые бактериальные токсины были введены напрямую через клеточную мембрану.
ADCC также важен при использовании вакцин, поскольку создание антител и разрушение антигенов, введенных в организм хозяина, имеют решающее значение для формирования иммунитета посредством небольшого воздействия вирусных и бактериальных белков. Примерами этого являются вакцины, нацеленные на повторы в токсинах (RTX), которые структурно важны для широкого спектра бактерий, лизирующих эритроциты, называемых гемолизинами. [11] Эти бактерии нацелены на часть CD18 лейкоцитов, которая, как было исторически показано, влияет на ADCC в клетках с дефицитом адгезии. [12]