Nauji krio-EM atradimai gali pakeisti T ląstelių imunoterapijos dizainą

Nauji krio-EM atradimai gali pakeisti T ląstelių imunoterapijos dizainą

Vienas iš įdomiausių vėžio gydymo pasiekimų per pastarąjį dešimtmetį yra T-ląstelių imunoterapijos kūrimas, kuris lavina paciento imuninę sistemą atpažinti ir atakuoti pavojingas ląsteles. Tačiau mokslininkams iki šiol nepavyko visapusiškai suprasti, kaip jie iš tikrųjų veikia. Tai buvo reikšmingas apribojimas, nes nors T-ląstelių imunoterapijos yra labai veiksmingos sergant tam tikromis vėžio formomis, daugeliu atvejų jos yra neveiksmingos, o to priežastys neaiškios. Jūs suprantateProcedūragalėtų būti naudinga daug didesnei vėžiu sergančių pacientų grupei.

Dabar Rokfelerio universiteto mokslininkai atskleidė pagrindinę informaciją apie T-ląstelių receptorių (TCR), kuris yra įterptas į ląstelės membraną ir yra būtinas T-ląstelių terapijai. Molekulinės elektroninės mikroskopijos laboratorijos mokslininkai, naudodami krio-EM, kad atvaizduotų baltymą biocheminėje aplinkoje, kuri atkartoja jo natūralią aplinką, atrado, kad receptorius yra tam tikras maišelis, kuris atsidaro, kai pateikiamas antigenas ar panaši įtartina dalelė. Šis atradimas prieštarauja visiems ankstesniems komplekso krio-EM tyrimams.

Romano atradimas, paskelbtas mGamtos bendravimasturi galimybę tobulinti ir išplėsti T ląstelių terapiją.

„Šis naujas, esminis supratimas apie tai, kaip veikia signalizacijos sistema, gali padėti pertvarkyti naujos kartos gydymo būdus“, – sako pagrindinis autorius Ryanas Notti, klinikinis Walzo laboratorijos instruktorius ir specialusis docentas medicinos katedroje Memorial Sloan Kettering Cancer Center, kur jis gydo pacientus, sergančius sarkoma arba vėžiu, atsirandančiu minkštuosiuose audiniuose ar kauluose.

„T-ląstelių receptoriai iš tikrųjų yra beveik visų onkologinių imunoterapijų pagrindas, todėl nuostabu, kad mes naudojame sistemą, bet neįsivaizduojame, kaip ji iš tikrųjų veikia – ir čia atsiranda pagrindinis mokslas“, – sako pasaulinis krio-EM vaizdavimo ekspertas Walzas. „Tai vienas svarbiausių darbų, kada nors išėjusių iš mano laboratorijos.

T ląstelių aktyvinimas

Walzo laboratorija specializuojasi makromolekulinių kompleksų, ypač ląstelių membranų baltymų, kurie tarpininkauja sąveikai tarp ląstelės vidaus ir išorės, vizualizavimo. TCR yra vienas iš tokių kompleksų. Ši sudėtinga daugiaproteininė struktūra leidžia T ląstelėms atpažinti ir reaguoti į antigenus, kuriuos pateikia kitų ląstelių žmogaus leukocitų antigeno (HLA) kompleksai. T ląstelių terapija pasinaudojo šia reakcija, kad įtrauktų paties paciento imuninę sistemą į kovą su vėžiu.

Tačiau nors TCR komponentai buvo žinomi dešimtmečius, ankstyviausi jo aktyvavimo žingsniai liko nežinomi. Kaip gydytojas ir mokslininkas, Notti buvo nusivylęs šia žinių spraga: daugelis jo sarkoma sergančių pacientų nepasinaudojo T-ląstelių imunoterapijos pranašumais, todėl jis norėjo suprasti, kodėl.

Tai nustačius padėtų suprasti, kaip informacija iš ląstelės išorės, kur šiuos antigenus pateikia HLA, patenka į ląstelės vidų, kur signalizacija įjungia T ląstelę.

Ryanas Notti, Rokfelerio universitetas

Notti, gavęs daktaro laipsnį. Jis įgijo Rokfelerio struktūrinės mikrobiologijos daktaro laipsnį, prieš nukreipdamas dėmesį į onkologiją, ir pasiūlė Walzui tai ištirti.

Nuo pritaikytų membranų iki patobulintų imunoterapijų ir vakcinų

Walzo grupė specializuojasi kuriant pritaikytą membraninę aplinką, kuria siekiama imituoti natūralią tam tikrų membraninių baltymų aplinką. „Galime pakeisti biocheminę sudėtį, membranos storį, įtempimą ir kreivumą, dydį – visi parametrai, kurie, kaip žinome, turi įtakos įterptam baltymui“, – sako Walzas.

Tyrimo metu mokslininkai norėjo sukurti vietinę TCR aplinką ir stebėti, kaip ji elgiasi. Norėdami tai padaryti, jie įdeda receptorių į nanodiską – nedidelį disko formos membranos gabalėlį, kurį tirpale laiko pastolių baltymas, apsivyniojantis aplink disko kraštą. Tai nebuvo lengva užduotis; "Buvo iššūkis tinkamai integruoti visus aštuonis šiuos baltymus į nanodiską", - sako Notti.

Visi struktūriniai TCR darbai iki šiol buvo atlikti naudojant ploviklį, kuris linkęs atskirti membraną nuo baltymo. Tai buvo pirmasis tyrimas, kurio metu kompleksas vėl buvo įtrauktas į membraną, pažymi Walzas.

Tada jie pradėjo krio-EM vaizdavimą. Šie vaizdai parodė, kad T ląstelių receptorius ilsintis buvo uždara, kompaktiška. Suaktyvinta antigeną pristatančios molekulės, ji atsivėrė ir išsitiesė, tarsi plačiai išskleisdama rankas.

Tai buvo gilus netikėtumas. "Šio tyrimo pradžioje turimi duomenys parodė, kad šis kompleksas buvo atviras ir išsiplėtė ramybės būsenoje", - aiškina Notti. "Kiek kas nors žinojo, T-ląstelių receptorius nepatyrė jokių konformacinių pakitimų, kai prisijungė prie šių antigenų. Tačiau mes nustatėme, kad jis atsidarė ir atsidarė kaip koks nors lizdas dėžutėje."

Tyrėjai įtaria, kad dviejų pagrindinių metodų derinys leido jiems naują perspektyvą. Pirma, jie surinko tinkamą membranos lipidų kokteilį, kad atkurtų TCRin vivoAplinka. Antra, prieš krio-EM analizę jie grąžino receptorių į šią membranos aplinką, naudodami nanodiskus. Jie nustatė, kad nepažeista membrana yra svarbiausia, nes ji laiko TCR vietoje, kol ji suaktyvinama. Nuėmus membraną valymo priemone, ankstesni tyrimai netyčia atleido dėžutės lizdo skląstį, todėl jis per anksti atsidarė.

„Svarbu, kad naudojome lipidų mišinį, panašų į natūralios T ląstelių membranos mišinį“, – sako Walzas. „Jei būtume naudoję tik pavyzdinį lipidą, nebūtume matę ir šios uždaros ramybės būsenos.

Tyrėjai džiaugiasi savo atradimų potencialu optimizuoti gydymą, pagrįstą T ląstelių receptoriais. „Kitos kartos imunoterapijos pertvarkymas yra prioritetas, atsižvelgiant į nepatenkintus klinikinius poreikius“, - sako Notti. "Pavyzdžiui, įvaikintų T ląstelių terapija sėkmingai naudojama tam tikroms labai retoms sarkomoms gydyti. Taigi galima įsivaizduoti, kad mūsų išvados būtų panaudotos šių receptorių jautrumui pakeisti, pakoreguojant jų aktyvavimo slenkstį."

"Ši informacija taip pat gali būti naudojama vakcinoms kurti", - priduria Walzas. "Šios srities žmonės dabar gali naudoti mūsų struktūras, kad pamatytų išsamią informaciją apie skirtingų antigenų sąveiką, kurią pateikia HLA ir T ląstelių receptoriai. Šie skirtingi sąveikos būdai gali turėti įtakos receptorių veikimui ir jo optimizavimo būdams."

Šaltiniai: