Среда, 21 февраля, 2024
ДомойБиологияИспользование темного генома: новый подход значительно улучшает Т-клеточную терапию рака

Использование темного генома: новый подход значительно улучшает Т-клеточную терапию рака

- Advertisement -

Художественное изображение Т-клеток, усиленных CRISPR, атакующих опухоль. Исследования показали, что система редактирования генов CRISPR может модулировать поведение Т-клеток, делая их лучшими убийцами рака, фактически не редактируя ни один из их генов. Фото: Студия Эллы Мару

Платформа на основе CRISPR обнаружила множество генов, потенциально способных улучшить Т-клеточную терапию для лечения рака.

Исследователи из Университета Дьюка разработали передовые технологии CRISPR для крупномасштабного анализа функций генов в иммунных клетках человека. Они обнаружили, что единственный ключевой регулятор в геноме может перепрограммировать обширную сеть генов в Т-клетках, значительно повышая их способность убивать раковые клетки.

Главный регулятор называется BATF3 и является одним из нескольких генов, которые исследователи идентифицировали и протестировали для улучшения Т-клеточной терапии. Эти мишени и методы, разработанные для их идентификации, тестирования и манипулирования ими, могут сделать любой из методов лечения Т-клеточного рака, используемых в настоящее время и находящихся в стадии разработки, более эффективным. В сочетании с другими достижениями платформа может также обеспечить обобщенные, готовые версии терапии и расширение ее на другие области заболеваний, такие как аутоиммунные расстройства.

Результаты были недавно опубликованы в журнале Природная генетика.

Проблемы Т-клеточной терапии и новые методологии

Т-клеточная терапия — это десятилетний подход к лечению рака. Более поздние версии включают перепрограммирование основных солдат иммунной системы на поиск и уничтожение раковых клеток, которые в противном случае они могли бы не заметить. Многие компании работают над усовершенствованием этой технологии, в основном за счет использования методов генной инженерии, которые инструктируют Т-клетки о том, как идентифицировать раковые клетки и сделать их более эффективными в их уничтожении.

В настоящее время существует шесть одобренных FDA Т-клеточных методов лечения специфических лейкозов, лимфом и множественной миеломы. Однако их подходы в настоящее время не очень хорошо применяются к солидным опухолям, хотя в некоторых исследованиях есть намеки на успех. Солидные опухоли часто представляют собой большие физические барьеры, которые Т-клеткам приходится преодолевать, а большое количество и плотность раковых клеток, являющихся мишенями, может привести к «истощению Т-клеток», изнуряя нападающих до такой степени, что они не могут организовать атаку. противоопухолевый ответ.

«В некоторых случаях Т-клеточная терапия действует как чудодейственное лекарство, но в большинстве других она вообще не работает», — сказал Чарльз Герсбах, заслуженный профессор биомедицинской инженерии Джона В. Стробена в Дьюке. «Мы ищем общие решения, которые могут сделать эти клетки лучше по всем направлениям, перепрограммируя их программное обеспечение для регуляции генов, а не переписывая или повреждая их генетическое оборудование. Эта демонстрация является решающим шагом на пути к преодолению серьезного препятствия на пути к тому, чтобы Т-клеточная терапия работала у большего числа пациентов с более широким спектром типов рака».

Герсбах и его лаборатория потратили последние несколько лет на разработку метода, который использует версию технологии редактирования генов CRISPR-Cas9 для исследования и модуляции генов, не разрезая их. Вместо этого он вносит изменения в структуры, которые упаковывают и хранят ДНКвлияя на уровень активности сопутствующих генов.

Роль BATF3 в улучшении функции Т-клеток

Шон Маккатчеон, доктор философии. Кандидат, работающий в лаборатории Герсбаха, и ведущий автор исследования, сосредоточился на областях этого «темного генома», которые изменяются по мере перехода Т-клеток между состояниями, такими как функциональное или истощенное. Он идентифицировал 120 генов, которые кодируют «главные регуляторы», отвечающие за уровни активности многих других генов. Используя платформу CRISPR, он повышал и понижал уровни активности этих мишеней, чтобы увидеть, как они влияют на другие известные маркеры функции Т-клеток.

Хотя появилось несколько многообещающих кандидатов, одним из наиболее многообещающих оказался ген BATF3. Когда Маккатчеон впоследствии доставил BATF3 непосредственно в Т-клетки, в структуру упаковки ДНК Т-клеток были внесены тысячи изменений, и это коррелировало с повышенной эффективностью и устойчивостью к истощению.

«Известным препятствием для использования Т-клеток для борьбы с раком является то, что они имеют тенденцию со временем «уставать» и терять способность убивать раковые клетки», — сказал Маккатчеон. «Мы выявляем манипуляции, которые делают Т-клетки более сильными и устойчивыми, имитируя естественные состояния клеток, которые хорошо работают в клинических продуктах».

Исследователи подвергли BATF3 серии тестов. Наиболее интересные результаты были получены, когда они сверхэкспрессировали BATF3 в Т-клетках, запрограммированных атаковать опухоли рака молочной железы человека на мышиной модели. В то время как стандартная Т-клеточная терапия с трудом замедляла рост опухоли, та же самая доза Т-клеток, созданных с помощью BATF3, полностью уничтожила опухоли.

Широкие последствия и будущие исследования

Хотя результаты BATF3 впечатляют Герсбаха, Маккатчеона и остальных членов группы, они с еще большим энтузиазмом относятся к общему успеху методологии выявления и модуляции главных регуляторов для улучшения терапевтической эффективности, которую они разрабатывают к лучшему. часть десятилетия. Теперь они могут легко профилировать основные регуляторы приспособленности Т-клеток, используя любой источник Т-клеток или модель рака и в различных экспериментальных условиях, имитирующих клинические условия.

Например, в последней части этого исследования Маккатчеон проверял Т-клетки с BATF3 или без него, используя CRISPR для удаления всех остальных главных регуляторов экспрессии генов — всего более 1600 регуляторов. Это привело к открытию совершенно нового набора факторов, на которые можно воздействовать отдельно или в сочетании с BATF3 для повышения эффективности Т-клеточной терапии.

«Это исследование было сосредоточено на одной конкретной цели, выявленной с помощью этих экранов CRISPR, но теперь, когда у Шона и команды есть весь механизм открытий, мы можем делать это снова и снова для разных моделей и типов опухолей», — Герсбах сказал. «Это исследование предлагает множество стратегий применения этого подхода для усиления Т-клеточной терапии: от использования собственных Т-клеток пациента до создания банка генерализованных Т-клеток для широкого спектра видов рака. Мы надеемся, что эти технологии могут быть применимы ко всем стратегиям».

Ссылка: «Транскрипционные и эпигенетические регуляторы функции CD8+ Т-клеток человека, идентифицированные с помощью ортогональных скринингов CRISPR», Шон Р. Маккатчеон, Адам М. Шварц, Майкл С. Браун, Алехандро Баррера, Кристиан МакРобертс Амадор, Кит Сикленка, Лукас Хумаюн, Мария А. тер Вил, Джеймс М. Айзекс, Тимоти Э. Редди, Эндрю С. Аллен, Смита К. Нэйр, Скотт Дж. Антония и Чарльз А. Герсбах, 9 ноября 2023 г., Природная генетика.
DOI: 10.1038/s41588-023-01554-0

Это исследование было поддержано Национальные институты здоровья (U01AI146356, UM1HG012053, UM1HG009428, RM1HG011123), Национальный научный фонд (EFMA-1830957), Фонд Пола Г. Аллена Frontiers, Открытый благотворительный проект и Трансляционное партнерство Дьюка-Коултера.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме