Генноинженерные Т-лимфоциты: синтез лекарств на дому у пациента
Исследователи Калифорнийского технологического института продемонстрировали, что встроенный в живые Т-лимфоциты мышей и человека «переключатель», в основе которого лежит молекула РНК, позволяет стимулировать или подавлять рост этих клеток с помощью специфического препарата. В будущем ученые планируют использовать эту технологию в создании препаратов на основе Т-лимфоцитов, первые версии которых уже проходят клинические исследования как средства для лечения рака и других заболеваний.
Исследователи уже в течение долгого времени пытаются найти возможность использования иммунной системы для уничтожения раковых клеток, избегающих иммунного распознавания. Одним из подходов является выделение из крови пациента Т-лимфоцитов – клеток, формирующих реакцию организма на специфические патогены, – увеличения их количества и возвращения в кровоток пациента. Благодаря достижениям генной инженерии ученые получили возможность модифицировать эти клетки с целью повышения эффективности их действия. Например, в настоящее время клинические исследования проходят ряд генотерапевтических подходов, основанных на использовании модифицированных клеток, несущих молекулы, обеспечивающие их специфическое связывание с опухолевыми клетками.
Тестируемые методы уже продемонстрировали определенные положительные результаты, однако, в отличие от натуральных Т-лимфоцитов, модифицированные клетки не пролиферируют в кровотоке пациента и сохраняются в нем лишь непродолжительное время. Это ограничивает способность клеток мобилизовать другие отделы иммунной системы на борьбу с заболеванием. Введение пациентам интерлейкина-2 стимулирует пролиферацию и выживание Т-клеток, однако для обеспечения эффективного взаимодействия этого цитокина с модифицированными Т-лимфоцитами требуется предварительное проведение опасной для жизни и здоровья пациента химио- и/или радиотерапии, уничтожающей естественные Т-лимфоциты.
Авторы избрали другой подход к решению этой проблемы. Они встроили в Т-лимфоциты основанный на РНК молекулярный переключатель, разработанный в 2007 году Кристиной Смолк (Christina Smolke) из Стэнфордского университета (Калифорния). Этот переключатель, созданный с помощью методов синтетической биологии, позволяет с помощью химического соединения стимулировать либо подавлять экспрессию нужного гена.
Использованный в работе молекулярный переключатель содержит РНК-сенсор, реагирующий на противоастматический препарат теофиллин запуском синтеза сигнальных молекул, необходимых для пролиферации Т-лимфоцитов. Исследователи ввели мышам Т-клетки, содержащие такую молекулярную конструкцию. После этого они добавили в корм животных теофиллин и продемонстрировали, что модифицированные клетки при этом пролиферируют значительно быстрее.
Описанный подход сработал также и при использовании человеческих Т-лимфоцитов. С результатами можно ознакомиться в статье «Genetic control of mammalian T-cell proliferation with synthetic RNA regulatory systems», опубликованной 26 апреля в предварительной on-line версии Proceedings of the National Academy of Sciences.
Использование молекулярного переключателя на основе РНК (а не белка) позволяет избежать еще одной проблемы, связанной с введением в организм модифицированных Т-лимфоцитов – развития иммунного ответа против терапевтических клеток. Кроме того, разработка является важным достижением в области синтетической биологии. Большинство молекулярных конструкций, разработанных с помощью синтетической биологии, протестировано на микроорганизмах, в основном дрожжах и кишечной палочке (Escherichia coli). Эта работа продемонстрировала, что, по крайней мере, данная конструкция функционирует и в человеческих клетках.
Еще одним достоинством используемого молекулярного переключателя является его модульная структура. Исследователи могут менять его компоненты и, таким образом, создавать переключатели, запускающие синтез практически любых нужных им молекул с помощью различных препаратов. Они планируют создать молекулярные переключатели, реагирующие на инертные молекулы, например, витамины.
В настоящее время авторы модифицируют систему таким образом, чтобы она могла работать с другими официально одобренными к применению препаратами. Они также пытаются встроить молекулярный переключатель в Т-лимфоциты, специфично связывающиеся с опухолевыми клетками. Специалисты отмечают, что до начала клинического тестирования предлагаемой ими технологии еще достаточно далеко, так как сначала необходимо доказать ее безопасность для животных и способность подавлять опухолевый рост.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам TechnologyReview: Engineering Better Immune Cells.
11.05.2010