Естественные клетки-киллеры , также известные как NK-клетки или большие гранулярные лимфоциты ( LGL ), представляют собой тип цитотоксических лимфоцитов , имеющих решающее значение для врожденной иммунной системы . Они принадлежат к быстро расширяющемуся семейству известных врожденных лимфоидных клеток (ILC) и составляют 5–20% всех циркулирующих лимфоцитов у человека. [1] Роль NK-клеток аналогична роли цитотоксических Т-клеток в адаптивном иммунном ответе позвоночных . NK-клетки обеспечивают быстрый ответ на инфицированные вирусом клетки и другие внутриклеточные патогены, действуя примерно через 3 дня после заражения , и реагируют на образование опухоли . Большинство иммунных клеток обнаруживают антиген, представленный в главном комплексе гистосовместимости (MHC) на поверхности инфицированных клеток, но NK-клетки могут распознавать и убивать подвергшиеся стрессу клетки в отсутствие антител и MHC, что обеспечивает гораздо более быструю иммунную реакцию. Их назвали «естественными киллерами» из-за того, что они не требуют активации для уничтожения клеток, у которых отсутствуют «собственные» маркеры MHC класса I. [2] Эта роль особенно важна, поскольку вредные клетки, в которых отсутствуют маркеры MHC I, не могут быть обнаружены и уничтожены другими иммунными клетками, такими как клетки Т-лимфоцитов.
NK-клетки можно идентифицировать по наличию CD56 и отсутствию CD3 (CD56 + , CD3- ) . [3] NK-клетки дифференцируются из CD127 + общего врожденного лимфоидного предшественника, [4] который находится ниже общего лимфоидного предшественника , из которого также происходят В- и Т-лимфоциты . [4] [5] Известно, что NK-клетки дифференцируются и созревают в костном мозге , лимфатических узлах , селезенке , миндалинах и тимусе , где они затем попадают в кровообращение. [6] NK-клетки отличаются от естественных Т-киллеров (NKT) фенотипически, по происхождению и по соответствующим эффекторным функциям; часто активность NKT-клеток способствует активности NK-клеток путем секреции гамма-интерферона . В отличие от NKT-клеток, NK-клетки не экспрессируют рецепторы Т-клеточных антигенов (TCR) или пан-Т-маркеры CD3 или поверхностные иммуноглобулины (Ig) рецепторы В-клеток , но они обычно экспрессируют поверхностные маркеры CD16 (FcγRIII) и CD57 у людей. NK1.1 или NK1.2 у мышей C57BL/6 . Маркер клеточной поверхности NKp46 на данный момент представляет собой еще один предпочтительный маркер NK-клеток, который экспрессируется как у людей, так и у нескольких линий мышей (включая мышей BALB/c ) и у трех распространенных видов обезьян. [7] [8]
Помимо врожденного иммунитета , как активирующие, так и ингибирующие рецепторы NK-клеток играют важную функциональную роль в аутотолерантности и поддержании активности NK-клеток. NK-клетки также играют роль в адаптивном иммунном ответе : [9] многочисленные эксперименты продемонстрировали их способность легко приспосабливаться к непосредственной окружающей среде и формировать антиген-специфическую иммунологическую память , необходимую для ответа на вторичные инфекции тем же антигеном. [10] Роль NK-клеток как во врожденном, так и в адаптивном иммунном ответе становится все более важной в исследованиях, использующих активность NK-клеток в качестве потенциальной терапии рака и терапии ВИЧ. [11] [12]
В ранних экспериментах по клеточно-опосредованной цитотоксичности против опухолевых клеток-мишеней, как на больных раком, так и на животных моделях, исследователи последовательно наблюдали то, что было названо «естественной» реактивностью; то есть определенная популяция клеток, по-видимому, была способна разрушать опухолевые клетки, не будучи предварительно сенсибилизированными к ним. Первое опубликованное исследование, в котором утверждалось, что необработанные лимфоидные клетки способны обеспечивать естественный иммунитет к опухолям, было проведено доктором Генри Смитом из Медицинской школы Университета Лидса в 1966 году [ 13] , что привело к выводу, что «феномен появления… ред.] является выражением защитных механизмов против роста опухоли, присутствующих у нормальных мышей». Другие исследователи также делали подобные наблюдения, но, поскольку эти открытия не соответствовали установленной в то время модели, многие первоначально считали эти наблюдения артефактами. [14]
К 1973 году «естественная убийственная» активность была установлена у широкого круга видов, и было постулировано существование отдельной линии клеток, обладающих этой способностью. Открытие того, что уникальный тип лимфоцитов отвечает за «естественную» или спонтанную цитотоксичность, было сделано в начале 1970-х годов докторантом Рольфом Кисслингом и научным сотрудником Хью Проссом на мышах [15] , а также Хью Проссом и докторантом Микаэлем Джондалом. в человеке. [16] [17] Работа на мышах и людях проводилась под руководством профессоров Евы Кляйн и Ханса Вигзелля соответственно из Каролинского института в Стокгольме. Исследование Кисслинга касалось хорошо изученной способности Т-лимфоцитов атаковать опухолевые клетки, против которых они были ранее иммунизированы. Просс и Джондал изучали клеточно-опосредованную цитотоксичность в нормальной человеческой крови и влияние удаления различных клеток, несущих рецепторы, на эту цитотоксичность. Позже в том же году Рональд Херберман опубликовал аналогичные данные относительно уникальной природы эффекторных клеток мыши. [18] Данные о людях были подтверждены, по большей части, West et al. [19] с использованием аналогичных методов и той же линии клеток-мишеней эритролейкемии, K562 . K562 очень чувствителен к лизису NK-клетками человека, и на протяжении десятилетий анализ высвобождения хрома K562 51 стал наиболее часто используемым анализом для определения функциональной активности NK человека. [20] Его почти повсеместное использование означает, что экспериментальные данные можно легко сравнивать в разных лабораториях по всему миру.
С помощью центрифугирования с прерывистой плотностью, а затем и моноклональных антител , естественная способность уничтожения была сопоставлена с подмножеством крупных гранулярных лимфоцитов, известных сегодня как NK-клетки. Демонстрация того, что большие гранулярные лимфоциты, изолированные в градиенте плотности, ответственны за активность NK человека, сделанная Тимоненом и Саксела в 1980 году [21], была первым случаем, когда NK-клетки были визуализированы микроскопически, и стала крупным прорывом в этой области.
NK-клетки можно классифицировать как яркие CD56 или тусклые CD56 . [22] [23] [3] Яркие NK-клетки CD56 схожи с Т-хелперными клетками в проявлении их влияния путем высвобождения цитокинов . [23] Яркие NK-клетки CD56 составляют большинство NK-клеток и обнаруживаются в костном мозге, вторичной лимфоидной ткани, печени и коже. [3] Яркие NK-клетки CD56 характеризуются преимущественным уничтожением высокопролиферативных клеток [24] и, таким образом, могут играть иммунорегуляторную роль. CD56- dim NK-клетки в основном обнаруживаются в периферической крови [3] и характеризуются способностью убивать клетки. [23] CD56 dim NK-клетки всегда являются CD16- положительными (CD16 является ключевым медиатором антителозависимой клеточной цитотоксичности , или ADCC). [23] Яркий CD56 может перейти в тусклый CD56 путем приобретения CD16. [3]
NK-клетки могут уничтожать инфицированные вирусом клетки посредством CD16-опосредованного ADCC. [25] У всех пациентов с коронавирусным заболеванием 2019 (COVID-19) наблюдается истощение ярких NK-клеток CD56, но тусклое содержание CD56 истощается только у пациентов с тяжелым течением COVID-19. [25]
Рецепторы NK-клеток также можно дифференцировать по функциям. Природные рецепторы цитотоксичности напрямую индуцируют апоптоз (гибель клеток) после связывания с лигандом Fas , что прямо указывает на инфицирование клетки. MHC-независимые рецепторы (описанные выше) используют альтернативный путь для индукции апоптоза в инфицированных клетках. Активация естественных клеток-киллеров определяется балансом ингибирующей и активирующей стимуляции рецепторов. Например, если передача сигналов ингибирующего рецептора более выражена, активность NK-клеток будет ингибироваться; аналогично, если активирующий сигнал является доминантным, произойдет активация NK-клеток. [26]
Типы рецепторов NK-клеток (с ингибирующими, а также некоторыми активирующими членами) различаются по структуре, ниже приведены несколько примеров:
NK-клетки цитотоксичны ; небольшие гранулы в их цитоплазме содержат такие белки, как перфорин и протеазы , известные как гранзимы . При высвобождении в непосредственной близости от клетки, предназначенной для уничтожения, перфорин образует поры в клеточной мембране клетки-мишени, создавая водный канал, через который могут проникать гранзимы и связанные с ними молекулы, вызывая либо апоптоз , либо осмотический лизис клеток. Различие между апоптозом и лизисом клеток важно в иммунологии : лизис инфицированной вирусом клетки потенциально может высвободить вирионы , тогда как апоптоз приводит к разрушению вируса внутри. α-дефензины , антимикробные молекулы, также секретируются NK-клетками и непосредственно убивают бактерии, разрушая их клеточные стенки аналогично нейтрофилам . [6]
Инфицированные клетки обычно опсонизируются антителами для обнаружения иммунными клетками. Антитела, которые связываются с антигенами, могут распознаваться рецепторами FcγRIII ( CD16 ), экспрессируемыми на NK-клетках, что приводит к активации NK-клеток, высвобождению цитолитических гранул и последующему апоптозу клеток . Это основной механизм уничтожения некоторых моноклональных антител, таких как ритуксимаб (Ритуксан) , офатумумаб (Аззера) и других. Вклад антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности в уничтожение опухолевых клеток можно измерить с помощью специального теста, в котором используется NK-92 , иммортализованная линия NK-подобных клеток, лицензированная для NantKwest, Inc.: реакция клеток NK-92, которая трансфицированные высокоаффинным рецептором Fc, сравниваются с NK-92 «дикого типа», который не экспрессирует рецептор Fc. [31]
Цитокины играют решающую роль в активации NK-клеток. Поскольку это стрессовые молекулы, высвобождаемые клетками при вирусной инфекции, они служат сигналом NK-клетке о присутствии вирусных патогенов в пораженной области. Цитокины, участвующие в активации NK, включают IL-12 , IL-15 , IL-18 , IL-2 и CCL5 . NK-клетки активируются в ответ на интерфероны или цитокины, полученные из макрофагов. Они служат для сдерживания вирусных инфекций, в то время как адаптивный иммунный ответ генерирует антигенспецифические цитотоксические Т-клетки , которые могут уничтожить инфекцию. NK-клетки контролируют вирусные инфекции, секретируя IFNγ и TNFα . IFNγ активирует макрофаги для фагоцитоза и лизиса, а TNFα способствует прямому уничтожению опухолевых клеток NK. Пациенты с дефицитом NK-клеток оказываются очень восприимчивыми к ранним стадиям герпесвирусной инфекции. [Нужна цитата]
Чтобы NK-клетки могли защищать организм от вирусов и других патогенов , им необходимы механизмы, позволяющие определить, инфицирована клетка или нет. Точные механизмы остаются предметом текущего исследования, но считается, что здесь задействовано признание состояния «изменённой личности». Для контроля своей цитотоксической активности NK-клетки обладают двумя типами поверхностных рецепторов : активирующими рецепторами и ингибирующими рецепторами, включая иммуноглобулиноподобные рецепторы клеток-киллеров . Большинство из этих рецепторов не уникальны для NK-клеток и могут также присутствовать в некоторых подпопуляциях Т-клеток .
Ингибирующие рецепторы распознают аллели MHC класса I , что может объяснить, почему NK-клетки преимущественно убивают клетки, которые обладают низким уровнем молекул MHC класса I. Этот режим взаимодействия NK-клеток с мишенью известен как «распознавание недостающего себя» — термин, придуманный Класом Кярре и его коллегами в конце 90-х годов. Молекулы MHC класса I являются основным механизмом, с помощью которого клетки отображают вирусные или опухолевые антигены цитотоксическим Т-клеткам. Общая эволюционная адаптация к этому наблюдается как у внутриклеточных микробов , так и у опухолей: хроническое подавление молекул MHC I, которое делает пораженные клетки невидимыми для Т-клеток, позволяя им уклоняться от Т-клеточного иммунитета. NK-клетки, по-видимому, развились как эволюционный ответ на эту адаптацию (потеря MHC устраняет действие CD4/CD8, поэтому для выполнения этой функции возникла другая иммунная клетка). [32]
Естественные клетки-киллеры часто лишены антигенспецифических рецепторов на клеточной поверхности, поэтому они являются частью врожденного иммунитета, т.е. способны реагировать немедленно, без предварительного воздействия патогена. Как у мышей, так и у людей можно увидеть, что NK играют роль в иммунонадзоре за опухолью, непосредственно вызывая гибель опухолевых клеток (NK действуют как цитолитические эффекторные лимфоциты), даже в отсутствие молекул поверхностной адгезии и антигенных пептидов. Эта роль NK-клеток имеет решающее значение для успеха иммунитета, особенно потому, что Т-клетки не способны распознавать патогены в отсутствие поверхностных антигенов. [2] Обнаружение опухолевых клеток приводит к активации NK-клеток и последующему производству и высвобождению цитокинов.
Если опухолевые клетки не вызывают воспаления, они также будут считаться собственными и не будут вызывать Т-клеточный ответ. Ряд цитокинов продуцируется NK, включая фактор некроза опухоли α ( TNFα ), IFNγ и интерлейкин ( IL-10 ). TNFα и IL-10 действуют как провоспалительные и иммуносупрессоры соответственно. Активация NK-клеток и последующее производство цитолитических эффекторных клеток воздействует на макрофаги , дендритные клетки и нейтрофилы , что впоследствии обеспечивает антигенспецифические реакции Т- и В-клеток. Вместо действия через антигенспецифические рецепторы лизис опухолевых клеток NK-клетками опосредуется альтернативными рецепторами, включая NKG2D , NKp44, NKp46, NKp30 и DNAM. [26] NKG2D представляет собой гомодимер с дисульфидной связью , который распознает ряд лигандов, включая ULBP и MICA , которые обычно экспрессируются на опухолевых клетках. Роль интерфейса дендритная клетка-NK-клетка в иммунобиологии была изучена и определена как решающая для понимания сложной иммунной системы. [ нужна цитата ]
NK-клетки, наряду с макрофагами и некоторыми другими типами клеток, экспрессируют молекулу рецептора Fc (FcR) (FC-gamma-RIII = CD16), активирующий биохимический рецептор , который связывает Fc -часть антител класса IgG . Это позволяет NK-клеткам воздействовать на клетки, против которых возник гуморальный ответ , и лизировать клетки посредством антителозависимой цитотоксичности (ADCC). Этот ответ зависит от сродства рецептора Fc, экспрессируемого на NK-клетках, которые могут иметь высокое, среднее и низкое сродство к Fc-части антитела. Это сродство определяется аминокислотой в положении 158 белка, которой может быть фенилаланин (аллель F) или валин (аллель V). Лица с высокой аффинностью FcRgammRIII (аллель 158 V/V) лучше реагируют на терапию антителами. Это было показано для пациентов с лимфомой, получивших антитело Ритуксан. Пациенты, экспрессирующие аллель 158 V/V, имели лучший противоопухолевый ответ. Только 15–25% населения экспрессируют аллель 158 V/V. Чтобы определить вклад моноклональных антител в ADCC, клетки NK-92 («чистая» линия NK-клеток) были трансфицированы геном высокоаффинного FcR.
Естественные клетки-киллеры (NK-клетки) и макрофаги играют важную роль в очистке стареющих клеток . [33] Естественные клетки-киллеры напрямую убивают стареющие клетки и производят цитокины , которые активируют макрофаги, удаляющие стареющие клетки. [33]
Естественные клетки-киллеры могут использовать рецепторы NKG2D для обнаружения стареющих клеток и убивать эти клетки с помощью цитолитического белка , образующего поры перфорина . [34] CD8+ цитотоксические Т-лимфоциты также используют рецепторы NKG2D для обнаружения стареющих клеток и способствуют уничтожению, подобно NK-клеткам. [34] Например, у пациентов с болезнью Паркинсона уровни естественных клеток-киллеров повышены, поскольку они разрушают агрегаты альфа-синуклеина, разрушают стареющие нейроны и ослабляют нейровоспаление лейкоцитами в центральной нервной системе. [35]
Способность генерировать клетки памяти после первичной инфекции и последующая быстрая иммунная активация и ответ на последующие инфекции тем же антигеном имеют основополагающее значение для роли, которую Т- и В-клетки играют в адаптивном иммунном ответе. На протяжении многих лет NK-клетки считались частью врожденной иммунной системы. Однако в последнее время появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что NK-клетки могут проявлять некоторые особенности, которые обычно приписывают адаптивным иммунным клеткам (например, реакции Т-клеток), такие как динамическое расширение и сокращение подмножеств, увеличение продолжительности жизни и форму иммунологической памяти, характеризующуюся более мощным действием. ответ на вторичное введение того же антигена. [36] [37] На мышах большинство исследований проводилось с мышиным цитомегаловирусом (MCMV) и на моделях реакций гаптеновой гиперчувствительности. В частности, в модели MCMV были обнаружены защитные функции памяти NK-клеток, индуцированных MCMV [38] , и было показано, что прямое узнавание MCMV-лиганда m157 рецептором Ly49 имеет решающее значение для генерации адаптивных ответов NK-клеток. [38] Большинство исследований на людях было сосредоточено на расширении подмножества NK-клеток, несущих активирующий рецептор NKG2C ( KLRC2 ). Такое расширение наблюдалось в первую очередь в ответ на цитомегаловирус человека (ЦМВЦ) [39] , но также и при других инфекциях, включая хантавирус , вирус Чикунгунья , ВИЧ или вирусный гепатит . Однако вопрос о том, вызывают ли эти вирусные инфекции размножение адаптивных NKG2C+ NK-клеток или другие инфекции приводят к повторной активации латентного ЦМВ (как предполагается в случае гепатита [40] ), остается областью изучения. Примечательно, что недавние исследования показывают, что адаптивные NK-клетки могут использовать активирующий рецептор NKG2C ( KLRC2 ) для прямого связывания с пептидными антигенами, происходящими от цитомегаловируса человека , и реагировать на распознавание пептида активацией, экспансией и дифференцировкой [41] - механизм ответа на вирус. инфекции, которые ранее были известны только для Т-клеток адаптивной иммунной системы .
Поскольку в большинстве случаев беременность происходит у двух родителей, ткани которых не совпадают, успешная беременность требует подавления иммунной системы матери . Считается, что NK-клетки являются важным типом клеток в этом процессе. [42] Эти клетки известны как « NK-клетки матки » (uNK-клетки) и отличаются от периферических NK-клеток. Они входят в подгруппу ярких NK-клеток CD56 , мощных в секреции цитокинов, но с низкой цитотоксической способностью и относительно сходны с периферическими яркими NK-клетками CD56, со слегка другим профилем рецепторов. [42] Эти клетки UNK являются наиболее распространенными лейкоцитами , присутствующими внутриутробно на ранних сроках беременности, составляя около 70% лейкоцитов здесь, но откуда они происходят, остается спорным. [43]
Эти NK-клетки обладают способностью вызывать клеточную цитотоксичность in vitro , но на более низком уровне, чем периферические NK-клетки, несмотря на содержание перфорина . [44] Отсутствие цитотоксичности in vivo может быть связано с наличием лигандов их ингибирующих рецепторов. Клетки трофобласта подавляют HLA-A и HLA-B , чтобы защититься от гибели, опосредованной цитотоксическими Т-клетками . Обычно это запускает NK-клетки из-за отсутствия самораспознавания; однако эти клетки выживают. Считается , что избирательное удержание HLA-E (который является лигандом для ингибирующего рецептора NKG2A NK-клеток ) и HLA-G (который является лигандом для ингибирующего рецептора NK-клеток KIR2DL4 ) трофобластом защищает его от гибели, опосредованной NK-клетками. [42]
NK-клетки матки не показали существенных различий у женщин с привычным выкидышем по сравнению с контрольной группой. Однако более высокий процент периферических NK-клеток наблюдается у женщин с привычным выкидышем, чем в контрольных группах. [45]
NK-клетки секретируют высокий уровень цитокинов, которые помогают опосредовать их функцию. NK-клетки взаимодействуют с HLA-C для производства цитокинов, необходимых для пролиферации трофобласта. Некоторые важные цитокины, которые они секретируют, включают , среди прочего , TNF-α , IL-10 , IFN-γ , GM-CSF и TGF-β . [42] Например, IFN-γ расширяет и истончает стенки материнских спиральных артерий , чтобы улучшить приток крови к месту имплантации. [46]
Отбрасывая растворимые лиганды-ловушки NKG2D , опухолевые клетки могут избежать иммунных ответов. Эти растворимые лиганды NKG2D связываются с рецепторами NKG2D NK-клеток, активируя ложный NK-ответ и, следовательно, создавая конкуренцию за рецепторный сайт. [2] Этот метод уклонения встречается при раке простаты . Кроме того, опухоли рака простаты могут уклоняться от распознавания клеток CD8 из-за их способности подавлять экспрессию молекул MHC класса 1. Этот пример уклонения от иммунитета фактически подчеркивает важность NK-клеток в надзоре за опухолью и ответной реакции, поскольку клетки CD8, следовательно, могут действовать на опухолевые клетки только в ответ на инициируемую NK выработку цитокинов (адаптивный иммунный ответ). [47]
Экспериментальное лечение NK-клетками привело к чрезмерному производству цитокинов и даже к септическому шоку . Истощение воспалительного цитокина гамма-интерферона обратило эффект вспять. [ нужна цитата ]
Сообщалось, что инфильтрирующие опухоль NK-клетки играют решающую роль в стимулировании лекарственно-индуцированной гибели клеток при тройном негативном раке молочной железы человека. [48] Поскольку NK-клетки распознают клетки-мишени, когда они экспрессируют чужеродные антигены HLA (но не собственные), инфузия аутологичных (собственных пациентов) NK-клеток не показала каких-либо противоопухолевых эффектов. Вместо этого исследователи работают над использованием аллогенных клеток из периферической крови, что требует удаления всех Т-клеток перед инфузией пациентам, чтобы исключить риск реакции « трансплантат против хозяина» , которая может быть фатальной. Этого можно добиться с помощью иммуномагнитной колонки (CliniMACS). Кроме того, из-за ограниченного количества NK-клеток в крови (только 10% лимфоцитов являются NK-клетками) их количество необходимо увеличивать в культуре. Это может занять несколько недель, а результат зависит от донора.
Химерные антигенные рецепторы (CAR) представляют собой генетически модифицированные рецепторы, нацеленные на антигены клеточной поверхности , которые обеспечивают ценный подход к повышению эффективности эффекторных клеток. CAR индуцируют высокоаффинное связывание эффекторных клеток, несущих этот рецептор , с клетками, экспрессирующими целевой антиген, тем самым снижая порог клеточной активации и индуцируя эффекторные функции. [49]
CAR Т-клетки в настоящее время являются довольно известным методом клеточной терапии . Однако более широкое использование ограничено несколькими фундаментальными проблемами: высокая стоимость терапии CAR Т-клетками, обусловленная необходимостью генерировать специфические CAR Т-клетки для каждого пациента; необходимость использования только аутологичных Т-клеток из-за высокого риска РТПХ при использовании аллогенных Т-клеток; невозможность реинфузии Т-клеток CAR, если у пациента наблюдается рецидив или наблюдается низкая выживаемость Т-клеток CAR; CAR T-терапия также обладает высокой токсичностью, главным образом из-за продукции IFN-γ и последующей индукции CRS ( синдрома высвобождения цитокинов ) и/или нейротоксичности . [50]
Использование CAR NK-клеток не исключает необходимости создания специфичных для пациента клеток, и в то же время РТПХ не вызывается NK-клетками, что устраняет необходимость в аутологичных клетках. [51] Токсические эффекты терапии CAR T, такие как CSR, не наблюдались при использовании CAR NK-клеток. Таким образом, NK-клетки считаются интересным готовым продуктом. По сравнению с CAR T-клетками, CAR NK-клетки сохраняют неизмененную экспрессию рецепторов, активирующих NK-клетки. Таким образом, NK-клетки распознают и убивают опухолевые клетки, даже если из-за стратегии ухода от опухоли в опухолевых клетках экспрессия лиганда рецептора CAR подавляется. [50]
NK-клетки, полученные из пуповинной крови, использовались для создания NK-клеток CAR.CD19. Эти клетки способны самостоятельно продуцировать цитокин IL-15 , тем самым усиливая аутокринную/паракринную экспрессию и персистенцию in vivo . Введение этих модифицированных NK-клеток не связано с развитием CSR, нейротоксичности или РТПХ. [49]
Продукт FT596 является первым готовым универсальным аллогенным клеточным продуктом CAR NK, полученным из ИПСК , который разрешен для использования в клинических исследованиях в США. [52] Он состоит из анти-CD19 CAR, оптимизированного для NK-клеток, с трансмембранным доменом для рецептора активации NKG2D , костимулирующим доменом 2B4 и сигнальным доменом CD3ζ. Были добавлены два дополнительных ключевых компонента. Высокоаффинный нерасщепляемый Fc-рецептор CD16 (hnCD16), который обеспечивает нацеливание на опухоль и усиление антителозависимой клеточной цитотоксичности без негативной регуляции, в сочетании с терапевтическим моноклональным антителом, нацеленным на опухолевые клетки, и слитым белком рецептора IL-15/IL-15. (IL-15RF), способствующий цитокин-независимой персистенции. [53]
Более эффективный способ получения большого количества NK-клеток — это размножение клеток NK-92 , линии NK-клеток, обладающих всеми характеристиками высокоактивных клеток естественных киллеров крови (NK), но с гораздо более широкой и более высокой цитотоксичностью. Клетки NK-92 непрерывно растут в культуре и могут быть размножены до количества клинического уровня в мешках или биореакторах. [54] Клинические исследования показали, что клетки NK-92 безопасны и проявляют противоопухолевую активность у пациентов с раком легких или поджелудочной железы, меланомой и лимфомой. [55] [56] Поскольку клетки NK-92 произошли от пациента с лимфомой, перед инфузией их необходимо облучить. [57] [58] хотя предпринимаются попытки сконструировать клетки, чтобы исключить необходимость облучения. Облученные клетки сохраняют полную цитотоксичность. NK-92 являются аллогенными (от донора, отличного от реципиента), но в клинических исследованиях не было показано, что они вызывают значительную реакцию хозяина. [59] [60]
В немодифицированных клетках NK-92 отсутствует CD-16, что делает их неспособными проявлять антителозависимую клеточную цитотоксичность (ADCC); однако клетки были сконструированы так, чтобы экспрессировать Fc-рецептор с высоким сродством (CD16A, 158V), генетически связанный с IL-2, который связан с эндоплазматическим ретикулумом (ER). [61] [62] Эти клетки NK-92 с высоким сродством могут выполнять ADCC и имеют значительно расширенную терапевтическую полезность. [63] [64] [65] [66]
Клетки NK-92 также были созданы для экспрессии химерных антигенных рецепторов (CAR) с использованием подхода, аналогичного тому, который используется для Т-клеток. Примером этого является клетка, полученная из NK-92, сконструированная как с CD16, так и с CAR против PD-L1; в настоящее время находится в клинической разработке по онкологическим показаниям. [67] [68] [69] Был создан вариант NK-92 клинического уровня, который экспрессирует CAR для HER2 (ErbB2) [70] и проходит клиническое исследование на пациентах с HER2-положительной глиобластомой . [71] Было создано несколько других клонов клинического уровня, экспрессирующих CAR для PD-L1, CD19, HER-2 и EGFR. [72] [64] Высокоаффинные NK-клетки, нацеленные на PD-L1, были назначены ряду пациентов с солидными опухолями в рамках исследования фазы I/II, которое продолжается. [73]
В исследовании, проведенном в Бостонской детской больнице при координации с Институтом рака Даны-Фарбера , в котором мыши с ослабленным иммунитетом заразились лимфомами в результате инфекции EBV , NK-активирующий рецептор, называемый NKG2D , был слит со стимулирующей частью Fc антитела EBV. Слияние NKG2D-Fc оказалось способным замедлять рост опухоли и продлевать выживаемость реципиентов. В модели трансплантации лимфом, питаемых LMP1, слияние NKG2D-Fc оказалось способным снижать рост опухоли и продлевать выживаемость реципиентов.
При лимфоме Ходжкина, при которой злокачественные клетки Ходжкина Рида-Штернберга обычно имеют дефицит HLA класса I, уклонение от иммунитета частично опосредовано перекосом в сторону истощенного фенотипа NK-клеток PD-1hi, и реактивация этих NK-клеток, по-видимому, является одним из них. механизм действия, вызванный блокадой контрольно-пропускных пунктов. [74]
Передача сигналов через TLR может эффективно активировать эффекторные функции NK-клеток in vitro и in vivo . Лиганды TLR потенциально способны усиливать эффекторные функции NK-клеток во время противоопухолевой иммунотерапии NK-клеток . [28]
Трастузумаб представляет собой моноклональное антитело против HER2 , которое используется для лечения HER2+ рака молочной железы . [75] NK-клетки являются важной частью терапевтического эффекта трастзумаба, поскольку NK-клетки распознают покрытые антителами раковые клетки, которые индуцируют реакцию ADCC (антителозависимая клеточная цитотоксичность). Лиганд TLR применяется в дополнение к трастузумабу как средство, усиливающее его эффект. Полисахарид крестин , экстрагированный из Trametes versicolor , является мощным лигандом TLR-2 и таким образом активирует NK-клетки, индуцирует выработку IFNg и усиливает ADCC , вызванную распознаванием клеток, покрытых трастузумабом. [76]
Стимуляция TLR-7 индуцирует экспрессию IFN типа I и других провоспалительных цитокинов, таких как IL-1b , IL-6 и IL-12 . Мышам, страдающим лимфомой RMA-S, чувствительной к NK-клеткам, вводили молекулу SC1. SC1 является новым низкомолекулярным агонистом TLR-7, и его повторное введение, как сообщается, активирует NK-клетки TLR-7- и IFN-зависимым образом, тем самым обращая вспять анергию NK-клеток , что в конечном итоге приводит к лизису опухоли. [77]
VTX-2337 является селективным агонистом TLR-8 и вместе с моноклональным антителом цетуксимабом использовался в качестве потенциальной терапии для лечения рецидивирующего или метастатического SCCHN . Результаты показывают, что NK-клетки стали более реактивными к лечению антителом цетуксимаба после предварительного лечения VTX-2337. Это указывает на то, что стимуляция TLR-8 и последующая активация воспаления усиливают опосредованную CD-16 реакцию ADCC у пациентов, получающих антитела к цетуксимабу . [78]
NK-клетки играют роль в контроле инфекции ВИЧ-1 . TLR являются мощными усилителями врожденного противовирусного иммунитета и потенциально могут обратить вспять латентный период ВИЧ-1. Инкубация мононуклеарных клеток периферической крови с новым мощным лигандом TLR-9 MGN1703 привела к усилению эффекторных функций NK-клеток, тем самым значительно ингибируя распространение ВИЧ-1 в культуре аутологичных CD4 + Т-клеток . Стимуляция TLR-9 в NK-клетках вызывала сильный противовирусный врожденный иммунный ответ, увеличение транскрипции ВИЧ-1 (что указывает на обратную латентность вируса), а также усиливало опосредованное NK-клетками подавление инфекций ВИЧ-1 в аутологичных клетках. CD4+ Т-клетки. [79]
Недавние исследования показывают, что специфические взаимодействия генов KIR-MHC класса I могут контролировать врожденную генетическую устойчивость к определенным вирусным инфекциям, включая ВИЧ и последующее развитие СПИДа . [6] Было обнаружено, что некоторые аллотипы HLA определяют прогрессирование ВИЧ в СПИД; примером являются аллели HLA-B57 и HLA-B27 , которые, как было обнаружено, замедляют переход от ВИЧ к СПИДу. Это очевидно, поскольку у пациентов, экспрессирующих эти аллели HLA, наблюдается более низкая вирусная нагрузка и более постепенное снижение количества CD4 + Т -клеток. Несмотря на обширные исследования и собранные данные по измерению генетической корреляции аллелей HLA и аллотипов KIR, до сих пор не сделан однозначный вывод относительно того, какая комбинация обеспечивает снижение восприимчивости к ВИЧ и СПИДу.
NK-клетки могут оказывать иммунное давление на ВИЧ, что ранее было описано только для Т-клеток и антител. [80] ВИЧ мутирует, чтобы избежать обнаружения NK-клеток. [80]
Большая часть наших текущих знаний получена в результате исследований NK-клеток селезенки мыши и периферической крови человека. Однако в последние годы были описаны популяции NK-клеток, резидентных в тканях. [81] [82] Эти тканерезидентные NK-клетки имеют транскрипционное сходство с тканерезидентными Т-клетками памяти, описанными ранее. Однако тканерезидентные NK-клетки не обязательно обладают фенотипом памяти, и фактически большинство тканерезидентных NK-клеток функционально незрелы. [83] Эти специализированные субпопуляции NK-клеток могут играть роль в гомеостазе органов. Например, NK-клетки обогащены в печени человека специфическим фенотипом и принимают участие в контроле фиброза печени. [84] [85] Тканевые NK-клетки также были идентифицированы в таких местах, как костный мозг, селезенка, а в последнее время - в легких, кишечнике и лимфатических узлах. В этих местах NK-клетки, находящиеся в тканях, могут выступать в качестве резервуара для поддержания незрелых NK-клеток у людей на протяжении всей жизни. [83]
Естественные клетки-киллеры исследуются в качестве нового метода лечения пациентов с острым миелоидным лейкозом (ОМЛ), а NK-клетки, индуцированные цитокинами и напоминающие память, показали многообещающую способность повышать противолейкемическую функциональность. [86] Было показано, что этот тип NK-клеток усиливает выработку интерферона-γ и цитотоксичность в отношении клеточных линий лейкемии и первичных бластов ОМЛ у пациентов. [86] Во время фазы 1 клинического исследования у пяти из девяти пациентов наблюдался клинический ответ на лечение, а у четырех пациентов наблюдалась полная ремиссия, что позволяет предположить, что эти NK-клетки имеют большой потенциал в качестве успешного подхода трансляционной иммунотерапии для пациентов с ОМЛ в будущее. [86]