Временно специфично насочване на Т клетки ин виво за лекуване на страдащи сърца (сърдечна фиброза)

Константин Чипев Последна промяна на 10 януари 2022 в 00:01 7616 0

Фиброзата засяга милиони хора със сърдечни заболявания. Сърдечната фиброза е състояние, което се характеризира със силно разрастване на съединителната тъкан между мускулните влакна на миокарда, която постепенно заема тяхното място, като по този начин се намалява дееспособността на сърцето и може да се развие сърдечна недостатъчност.

Разработен е терапевтичен подход за генериране на Т клетки, носещи временно антифиброзни химерни антигенни рецепторни (CAR). Това временно модифициране става in vivo чрез доставяне на модифицирана информационна РНК (mRNA) в липидни наночастици (LNP), насочени (чрез вградени в липидите антитела срещу CD5-гликопротеин, експониран на повърхността на Т клетките) към Т-клетки.

Ефикасността на тези програмирани in vivo CAR Т клетки се тества чрез инжектиране на тези иРНК, капсулирани в LNP в миши модел на сърдечна недостатъчност. Антифиброзните CAR Т клетки демонстрират трогоцитоза и задържат целевия антиген (белтъка FAP - активиращ фибробластен протеин) като се натрупват в далака.

Лечението с модифицирани LNP, насочени към иРНК, намалява фиброзата и възстановява сърдечната функция след увреждане. Генерирането на CAR T клетки in vivo може да бъде обещаващо като терапевтична платформа за лечение на различни заболявания.

Информационната РНК (иРНК), която кодира химерен антигенен рецептор (CAR), насочен към активиращия фибробластите протеин (FAP), се пренася от липидни наночастици (LNP). Те се инжектират в мишки и се доставят на Т-клетките, в резултат на което се получава временна експресия на анти-FAP химерен антигенен рецептор (CAR). Анти-FAP CAR насочва Т-клетките да елиминират (лизират) активираните фибробласти и да облекчат сърдечната фиброза в мишка с предизвикано хипертонично сърдечно увреждане.След една седмица не се откриват следи от рецепторите FAP CAR и така няма да се пречи на зарастването на рани.

Според ново проучване на изследователи от Университета на Пенсилвания чрез експериментална имунотерапия може временно да препрограмират имунните клетки на пациентите, така че да атакуват определена цел/антиген само чрез еднократно инжектиране на информационна РНК (иРНК), подобно на ваксините срещу COVID-19, базирани на иРНК.

Изследователите, чиято работа е публикувана в първия януарски брой на списанието Science (Rurik et al., Science 375, 91–96 (2022) DOI: 10.1126/science.abm0594), демонстрират новия подход с препарат от иРНК, който препрограмира Т-клетките - мощен вид имунни клетки - да атакуват сърдечни фибробластни клетки. Сърдечната недостатъчност често се дължи отчасти на тези фибробластни клетки, които реагират на увреждане и възпаление на сърцето чрез хронично свръхпроизводство на съединителна тъкан в междуклетъчното пространство, който втвърдява сърдечния мускул, влошавайки сърдечната функция - състояние, наречено фиброза. При експерименти с мишки, с предозвикана сърдечна недостатъчност, намаляването на сърдечните фибробласти, причинено от репрограмираните Т-клетки, води до драматично ликвидиране на фиброзата.

"Фиброзата е в основата на много сериозни заболявания, включително сърдечна недостатъчност, чернодробни заболявания и бъбречна недостатъчност”, казва един от основните автори, Джонатан Епщайн, професор по сърдечносъдови изследвания в Perelman School of Medicine. Филаделфия.

"Най-забележителният напредък е възможността да се създават Т-клетки за конкретно клинично приложение, без да се налага да ги изваждаме от тялото на пациента."

Новата техника се основава на технологията за химерни антигенни рецептори (CAR) върху Т-клетки. Досега се изискваше вземането на Т-клетките от кръвта на пациента и тяхното генетично репрограмиране в лаборатория, за да разпознават маркери на специфични типове клетки в тялото. След това тези специално насочени Т-клетки могат да бъдат размножени като клетъчни култури и да се кръвопреливат обратно на пациента, за да атакуват определен тип клетки.

Първата терапия с CAR Т-клетки е разработена от изследователи от Пенсилвания и Детската болница във Филаделфия и е официално одобрена през 2017 г. за използване срещу определени левкемии - а по-късно е одобрена и за лимфоми - които произлизат от имунни клетки, наречени В клетки. Това е една много скъпа процедура, изискваща специални свръх-чисти помещения и сложни инкубатори за клетъчните култури. Трябва да са изпълнени много строги изисквания (стандартни оперативни процедури) чрез тестване на всички култивационни материали на всяка стъпка от манипулациите.

Понастоящем технологията CAR T-клетки се използва предимно за лечение на ракови заболявания и се постигат многодобри резултати в иначе безнадеждни случаи. Отдавна се предвижда използването на подхода за други заболявания. Епщайн и колегите му показват в проучване от 2019 г., че стандартният подход с CAR Т-клетки може да се използва за атакуване на свръхактивни сърдечни фибробласти и възстановяване на сърдечната функция при миши модел на сърдечна недостатъчност. Тази CAR T-клетъчна стратегия, обаче, би била проблематична, когато е насочена срещу сърдечна недостатъчност или други фиброзни заболявания при хората. Фибробластите имат нормална и важна функция в организма, особено при заздравяването на рани. CAR T клетките, които са препрограмирани генетично да атакуват фибробластите, биха могли да оцелеят в организма в продължение на месеци или дори години, потискайки популацията на фибробластите, а това ще влоши заздравяването на раните през цялото това време.

По тази причина в новото проучване Епщайн и колегите му разработват техника за по-временна и контролируема, и процедурно много по-опростена терапия с CAR Т клетки. Те конструират иРНК, химически модифицирана за да е стабилна, която кодира химерен антигенен рецептор FAP CAR, насочен към активираните фибробласти, имащи на повърхноста си протеина FAP (протеин активиращ фибробластите). иРНК е капсулирана в малки, подобни на мехурчета липидни наночастици (LNP), които сами по себе си са покрити с молекули, които се насочват специфично към Т-клетките. За насочване на наночастиците към тях е закачено антитяло срещу CD5. CD5 e гликопротеин, експресиран на повърхността на Т-клетките. CD5 е сигнал, който антитялото срещу CD5 разпознава и показва на липидните наночастиците къде да акостират. След като наночастиците влезнат в Т клетките, те разкапсулират иРНК, и тя, от своя страна, инструктира клетката да синтезира химерния рецептор FAP CAR, който се експресира на повърхността на Т-клетките и ги насочва към фибробластите. 

Тази технология е от решаващо значение и за иРНК ваксините срещу COVID-19, които сега се използват в цял свят. Не е изненадващо, съавтор на статията в Сайънс е проф. Дрю Вайсман, чийто изследвания са в основата на Ковид 19 ваксината на Пфайзер и Модерна. (вж "Как работят ваксините срещу SARS-CoV-2 и кои са техните създатели")

"Стандартната технология за CAR Т-клетки включва модифициране на Т-клетките на пациентите извън тялото, еx vivo, което е скъпо и трудно за прилагане при често срещани заболявания или за използване в по-малко богати страни", казва проф. Вайсман, "Създаването на функционални CAR T клетки в тялото, in vivo, значително разширява възможностите на платформата mRNA/LNP."

Инжектирани в мишки, капсулираните молекули на иРНК се поемат от Т-клетките и действат като шаблони за производството на рецептора, насочен към фибробластите, като ефективно препрограмират Т-клетките да атакуват активираните фибробласти. Опакованата в липидни наночастици иРНК носи информация за CАR рецептора на протеина FAP (Насочването на химерния рецептор e към фиброблaстния активационен протеин FAP. FАP e протеаза, разположена на мембраната на фибробластите). Това препрограмиране обаче е само временно. иРНК не се интегрират в ДНК на Т-клетките и оцеляват в Т-клетките само няколко дни - след което Т-клетките се връщат към нормалното си състояние и вече не се насочват към фибробластите.

Учените откриват, че въпреки тази кратка продължителност на активността, инжектирането на иРНК в мишки, с които моделират сърдечна недостатъчност, успешно препрограмира голяма популация от миши Т-клетки, като предизвиква значително намаляване на фиброзата на сърцето при животните. Възстановява се предимно нормалния размер и функция на сърцето и то без доказателства за продължаваща антифибробластна активност на Т-клетките една седмица след лечението.

Изследователите продължават да тестват тази преходна CAR Т-клетъчна технология, базирана на иРНК, с надеждата евентуално да започнат клинични изпитвания. Водещият автор Джоел Рюрик е докторант в лабораторията на Епщайн.

Използувана литература:
1. Rurik et al., „CAR T cells produced in vivo to treat cardiac injury“;Science 375, 91–96 (2022); DOI: 10.1126/science.abm0594
2. TORAHITO A. GAO AND YVONNE Y. CHEN T cells to fix a broken heart Science 375, 23-24 (2022); DOI: 10.1126/science.abn0851

Авторът Константин Чипев е молекулярен и клетъчен биолог от Университета Стони Брук в Ню Йорк, бивш сътрудник в Института по Молекулярна биология. От 1989 живее и работи в САЩ.

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Медицина

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !