Лимфоциты и онко-клетки (мультфильм)

Т-клетки — марионетки, или как перепрограммировать Т-лимфоциты, чтобы вылечить рак

Лимфоциты и онко-клетки (мультфильм)

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Ученые объединили методы иммунотерапии, цитотерапии и генотерапии для перепрограммирования Т-лимфоцитов в потенциальных «убийц» раковых клеток.

Но и этого оказалось недостаточно — следующим шагом стало создание молекулярного «выключателя», с помощью которого можно регулировать время и силу действия активированных Т-клеток.

Инновационный метод закладывает основу для резкого сокращения серьезных (а иногда и смертельных) побочных эффектов, вызванных терапией с использованием модифицированных Т-клеток.

Обратите внимание!

Эта работа опубликована в номинации «Лучшая статья по иммунологии» конкурса «био/мол/текст»-2015.

Спонсором номинации «Лучшая статья о механизмах старения и долголетия» является фонд «Наука за продление жизни». Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon.

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

В последнее время в терапии опухолевых заболеваний особое внимание уделяется адоптивной иммуноцитотерапии (от англ. adoptive — приемный). При этом часть клеток иммунной системы пациента искусственно «натравливают» на опухолевые клетки.

Суть метода состоит в том, чтобы отобрать у пациента необходимые иммунные клетки, обработать их — например, иммунными цитокинами (небольшими белками, выполняющими функции регуляторов деления и дифференцировки специфических иммунных клеток), — а затем вернуть в организм уже активированные клетки, которые и будут помогать бороться с опухолями* (рис. 1).

Рисунок 1. Схема получения антиопухолевых Т-клеток для адоптивной иммуноцитотерапии. Рисунок из [3].

Впервые метод адоптивной иммуноцитотерапии был описан еще в 1988 году — у пациентов с метастатической меланомой (то есть раком кожи на четвертой стадии) наблюдалась регрессия заболевания при терапии с помощью их TIL-клеток (лимфоцитов, инфильтрующих опухоль) [2]. В настоящее время терапия метастатической меланомы на основе TIL-клеток является наиболее эффективным способом лечения данного заболевания, поскольку регрессия опухоли наблюдается у половины пациентов [3].

Существует несколько вариантов клеток, которые используются в адоптивной иммунотерапии; из них три используются при терапии опухолевых заболеваний: уже знакомые нам TIL-клетки (лимфоциты, инфильтрующие опухоль), LAC-клетки (лимфокин-активированные киллеры) и CIK-клетки (цитокин-индуцированные киллеры).

На самом деле собственные Т-клетки организма тоже стараются бороться с опухолевыми клетками, только зачастую опухолевые клетки им «не по зубам».

Не то, чтобы совсем — ведь существует иммунный надзор, осуществляемый Т-клетками и естественными киллерами (NK-клетками), с помощью которых иммунная система старается защититься от опухолей, — однако это вовсе не стопроцентная защита.

Однако случается, что иммунный надзор не всегда достаточно силен, чтоб предотвратить развитие опухолей: так, при длительном применении иммунодепрессантов после трансплантаций органов повышается частота развития многих опухолей [4].

Несмотря на сложность получения модифицированных клеток, а также сопутствующий риск возникновения серьезных побочных эффектов, все же главной проблемой метода иммуноцитотерапии является отсутствие способов прицельной доставки вводимых модифицированных иммунных клеток в опухоль.

Раковые клетки часто делаются практически «невидимыми» для иммунной системы, и они образуют микросреду, которая подавляет активность и миграцию Т-клеток [5]. Для того, чтобы сбросить мантию-невидимку с опухолевых клеток, Т-лимфоциты надо не только активировать, но и придать им способность прицельно узнавать опухолевые клетки.

Т-клетки могут быть перепрограммированы методами генной инженерии путем введения генов, кодирующих рецепторы к опухолевым антигенам (TAA, tumour-associated аntigens) — оснащения собственной «системой наведения».

Также можно заодно ввести гены для придания Т-клеткам устойчивости к иммуносупрессии для увеличения выживаемости или облегчения проникновения сконструированных Т-клеток в опухоль. В итоге, могут быть получены высокоактивные «наемные убийцы» раковых клеток [5].

Для получения эффективных «убийц» Т-лимфоциты модифицируют путем оснащения их искусственными химерными антигенными рецепторами (CAR, chimeric antigen receptors).

Рецепторы химерные, поскольку одна часть (распознающая) была «позаимствована» у моноклональных антител, а часть, передающая сигнал, — у Т-клеточного рецептора (ТCR).

В качестве внеклеточной «распознающей» части обычно служат вариабельные домены тяжелой и легкой цепи иммуноглобулинов необходимой специфичности (scFv), которые образуют специфичный к опухолевым клеткам антиген-связывающий участок [5] (рис. 2).

Рисунок 2. Структура химерного антигенного рецептора (CAR).

CAR состоит из внеклеточного домена (одноцепочечного вариабельного фрагмента антитела (scFv)), соединенного с помощью цепей и трансмембранных доменов с цитоплазматической сигнальной областью.

Гены, кодирующие scFv, получены из В-клеток, продуцирующих антитела, специфичные к опухолевому антигену. CAR существует в виде димера, и распознавание опухоли происходит напрямую (без участия MHC). Рисунок из [5].

Все новое — это хорошо забытое старое. Первые Т-клетки с химерным антигенным рецептором были получены командой ученых под руководством профессора Эсхара (Zelig Eshhar); результаты работы были опубликованы еще в 1989 году [6]. Эсхар понял, что, обладая данной техникой, Т-клетки можно запрограммировать на нацеленную атаку.

Однако с момента обнаружения химерных антигенных рецепторов до внедрения технологии в практику прошло больше 20 лет.

За это время были улучшены химерные антигенные рецепторы — были созданы CAR 2-го поколения, в которые был внесен дополнительный сигнальный домен костимулирующей молекулы, который позволил улучшить активацию Т-клеток и их распространение.

В CAR 3-го поколения был добавлен еще один сигнальный домен, что в конечном итоге повысило уровни выживания и размножения модифицированных Т-клеток [7] (рис. 3). В конечном итоге были улучшены способность к «выслеживанию» опухолевых клеток, а также уменьшены побочные эффекты.

Рисунок 4. Бутылка с питательной средой для Т-клеток, которые после введения в них нового рецептора выращивают около 10 дней до достижения ими количества в несколько миллиардов. Тогда они могут быть введены в вены пациента. Рисунок из [9].

Первые клинические испытания генетически модифицированных Т-лимфоцитов, несущих химерные антигенные рецепторы, прошли в 2012 году. Они выпали на долю девочки по имени Эмили, больной острой лимфобластной лейкемией.

После того, как генетически модифицированные Т-клетки были обратно введены девочке, ее состояние резко ухудшилось, и она провела несколько недель в отделении интенсивной терапии на искусственной вентиляции легких.

В какой-то момент жизнь Эмили висела на волоске, но в итоге девочка поправилась, и уже три года в ее организме врачи не находят даже единичных раковых клеток [8].

Побочные эффекты новой терапии

Несмотря на то, что иммуноцитотерапия Т-клетками с CAR является прорывом в области лечения опухолевых заболеваний, есть еще ряд опасностей, которые могут поджидать за углом.

Доктор Карл Джун (Carl June) из университета Пенсильвании был одним из первых, кто опубликовал успешные результаты лечения модифицированными Т-клетками, сравнил то, что происходит внутри тела пациента с «серийным убийством» и «массовым убийством».

Когда миллиарды Т-клеток, которые были введены в организм, поделятся, то они смогут обнаружить и убить несколько фунтов опухоли.

Но в этом тоже немало риска — многие пациенты страдают от синдрома высвобождения цитокинов (цитокинового шторма) — при борьбе Т-клетки с опухолевой клеткой высвобождается большое количество молекул цитокинов, что представляет угрозу для самого организма. Так, семь пациентов умерло вследствие этого синдрома [9].

Побочные эффекты связаны с мощной иммунной активностью модифицированных Т-клеток. Одним из камней преткновения является риск высокой токсичности, не позволяющий ввести подобное лечение на регулярной основе.

«Т-клетки — действительно мощные создания», — говорит профессор Венделл Лим (Wendell Lim), заведующий отделом Департамента клеточной и молекулярной фармакологии Калифорнийского университета. — «Будучи активированными, они могут вызвать смерть.

Нам необходима система удаленного контроля, которая сохранит силу этих модифицированных Т-клеток, и позволит специфично „общаться“ с ними и управлять Т-клетками, находящимися в организме» [10].

Т-клетки взяли под контроль

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско создали молекулярный «включатель», с помощью которого можно управлять действиями генноинженерных Т-лимфоцитов.

Как и обыкновенные Т-клетки, несущие CAR, новые Т-клетки с «включателем» будут взаимодействовать с опухолевыми клетками, но не будут переходить «в атаку», пока не будет введен специальный препарат.

Данный препарат является своеобразным «химическим мостиком» внутри Т-клеток: он запускает иммунные реакции, «включает» их, переводя в активное состояние. Когда препарат перестает циркулировать в крови, Т-клетки снова переходят в «выключенное» состояние (рис. 5).

Рисунок 5. Титруемый контроль генноинженерных Т-клеток с помощью включаемого химерного антигенного рецептора. С обычным CAR Т-клетки активируются при соединении с клеткой-мишенью, при этом из-за очень сильного иммунного ответа есть риск высокой токсичности.

«Включаемый» CAR требует небольшую стимулирующую молекулу для запуска терапевтической функции. Величину ответа (например, «убийства» клеток-мишеней) можно титровать, тем самым уменьшая токсичность при уменьшении количества небольшой стимулирующей молекулы. Рисунок из [11].

Внедрение «пульта управления» в Т-клетку с химерным антигенным рецептором — это пример простой и эффективной стратегии совмещения собственных и автономных решений клетки (например, обнаружение сигналов болезни) с контролируемыми пользователем из вне.

Перегруппировка и расщепление основных частей CAR обеспечивает возможность «включения» и «выключения» химерных антигенных рецепторов.

Данная работа также подчеркивает важность разработки оптимизированных биоинертных «пультов управления», таких как небольшие молекулы и свет, вместе с их клеточными компонентами реагирования, в целях повышения точности контролируемой терапии [11].

Таким образом, правильно дозируя препарат, можно управлять уровнем иммунной активности модифицированных Т-клеток. В частности, благодаря данной технологии можно снизить отрицательные последствия синдрома высвобождения цитокинов.

Также иногда нормальные клетки экспрессируют небольшие количества белков, которые являются мишенью для Т-клеток с CAR.

Поскольку модифицированные Т-клетки вводят в кровяное русло и они проходят через сердце и легкие, ткани этих органов могут быть повреждены прежде, чем Т-клетки достигнут своих намеченных целей в других частях тела. А с новой технологией Т-клетки будут в «выключенном» состоянии, пока не достигнут цели [10].

Иммунотерапия с помощью Т-клеток с CAR успешна против рака крови, но, когда дело доходит до твердых опухолей, которые образуются в толстой кишке, молочных железах, мозге и других тканях, модифицированные Т-клетки до сих пор не показывают высокой эффективности. Возможно, метод дистанционного управления Т-клетками позволит разработать более мощные версии химерных антигенных рецепторов, которые позволят Т-клеткам поражать твердые опухоли, при этом не обладая серьезными побочными эффектами.

  1. Хороший, плохой, злой, или Как разозлить лимфоциты и уничтожить опухоль;
  2. Rosenberg S.A., Packard B.S., Aebersold P.M., Solomon D., Topalian S.L., Toy S.T. et al. (1988). Use of tumor-infiltrating lymphocytes and interleukin-2 in the immunotherapy of patients with metastatic melanoma. A preliminary report. N. Engl. J. Med. 319, 1676–1680;
  3. Rosenberg S.A., Restifo N.P., Yang J.C., Morgan R.A., Dudley M.E. (2008). Adoptive cell transfer: a clinical path to effective cancer immunotherapy. Nat. Rev. Cancer. 8, 299–308;
  4. Ярилин А.А. Иммунология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — 752 с.;
  5. Kershaw M.H., Westwood J.A., Darcy P.K. (2013). Gene-engineered T cells for cancer therapy. Nat. Rev. Cancer. 13, 525–541;
  6. Gross G., Waks T., Eshhar Z. (1989). Expression of immunoglobulin-T-cell receptor chimeric molecules as functional receptors with antibody-type specificity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86, 10024–10028;
  7. Urba W.J. and Longo D.L. (2011). Redirecting T cells. N. Engl. J. Med. 365, 754–757;
  8. Emily Whitehead Foundation;
  9. Regalado A. (2015). Biotech’s coming cancer cure. MIT Technology Review;
  10. Farley P. (2015). ‘Remote control’ of immune cells opens door to safer, more precise cancer therapies. University of California San Francisco;
  11. Wu C., Roybal K.T., Puchner E.M., Onuffer J., Lim W.A. (2015). Remote control of therapeutic T cells through a small molecule-gated chimeric receptor. Science. 350, aab4077..

Источник: https://biomolecula.ru/articles/t-kletki-marionetki-ili-kak-pereprogrammirovat-t-limfotsity-chtoby-vylechit-rak

Атипичные лимфоциты: норма в анализе крови у взрослых и детей, причины повышения

Лимфоциты и онко-клетки (мультфильм)

Противостоять болезням организму помогают антитела. Их выработка происходит в костном мозге. Здесь идёт созревание лимфоцитов, нейтрофилов, базофилов, эозинофилов, моноцитов. Больше всего образуется лимфоцитов – главных борцов иммунной системы, которые занимаются защитой организма.

Наряду с ними существуют клетки с особыми параметрами, функциями. Атипичные лимфоциты – это разновидность иммунных тел. Причиной их появления становятся аллергические реакции, инфекции. Воздействие патогенных организмов меняет их структуру, форму. При нормальном состоянии человека они отсутствуют.

Разного рода заболевания провоцируют их появление.

Особенности

Атипичный или реактивный лимфоцит имеет особенности. Его отличают:

  • Форма неправильного многоугольника с рваными краями. Для здорового лейкоцита характерны ровные границы, округлость.
  • Увеличение размера. Самыми крупными лейкоцитами являются макрофаги. Их размер достигает 12 мкм. Для лимфоцитов характерен небольшой размер. Они увеличиваются под влиянием вирусов и достигают 30 мкм.
  • Клеточное ядро вытягивается, становится продолговатым. При исследовании под микроскопом видны трещины.
  • Окрашивание в яркий цвет при анализе с использованием гематоксилина и эозина. Клетки меняют окрас на синий, иногда на тёмно-серый. Цвет ядра становится фиолетовым.

Чтобы выявить присутствие аномальных клеток, анализируют состав крови, так как она содержит большое число иммунных тел. Ткани организма аккумулируют их в меньшем количестве.

Разновидности

Структура клетки меняется под воздействием микроорганизмов. Как результат, полностью меняются её функции и параметры.

Дегенеративные

Период длительной интоксикации приводит к образованию дегенеративных клеток, которые не способны делиться и функционировать из-за скопившихся токсинов. Их размер уменьшается либо увеличивается. Виновниками изменений называют дистрофию печени, сепсис, абсцесс.

Клетки Дауни

Размер атипичных мононуклеаров больше, чем здоровых лимфоцитов. Для них характерно наличие моноцитарного ядра. Лимфомоноциты являются показателем наличия вирусной инфекции. Чаще всего это герпес либо мононуклеоз. Выздоровление приводит к нормализации состава крови.

В крови у детей атипичные мононуклеары присутствуют в количестве не более 1%. Показатели могут быть повышены из-за недавно перенесённых болезней или прививки. У взрослых их также обнаруживают.

Появление таких клеток связывают с ростом вероятности заражения герпесом или проявлением аллергии.

Клетки-тени Боткина-Клейна-Гумпрехта

Это понятие включает разрушенные лимфоидные клетки, полученные при подготовке исследуемого материала к анализу. Это значит, что кровяные тельца подвержены быстрому разрушению. Из-за сложности обнаружения они названы тенями. Характерно для хронического лимфолейкоза.

Клетки Ридера

Обнаружение почкообразных клеток с ядрами, имеющими зазубренный контур, сигнализирует о серьёзных заболеваниях. Чаще всего человек болен лейкемией, пернициозной анемией, тяжёлыми инфекциями.

Что вызывает появление

При обследовании обнаруживают атипичные лимфоциты в анализе крови даже при отсутствии жалоб.

При развитии болезни их число растёт, попутно появляются новые атипичные клетки, главными виновниками возникновения которых становятся инфекции вирусного происхождения, аллергия. Попадание микробов внутрь организма провоцирует защитную реакцию иммунной системы.

Начинается выработка антител для борьбы с возбудителем заболевания. При сниженной иммунной защите созревание может не произойти, клетка видоизменяется, приобретает иные качества.

Превышение нормы содержания в крови лимфоцитов, а также образование атипичных клеток может возникать при наличии рака. Наряду с ним существуют другие причины. Самая частая – инфекции, а также аллергия, от которой страдают жители мегаполисов. Приумножение числа лимфоцитов ведёт к лимфоцитозу.

Выявление клеток с нетипичными свойствами ассоциируется с опасными болезнями. Известны четыре основных группы факторов, влияющих на их возникновение:

  1. Присутствие в организме инфекций, вызванных вирусами, бактериями.
  2. Последствия интоксикации.
  3. Радиационное воздействие.
  4. Онкологические заболевания, наличие генетических патологий.

Нетипичные лимфоцитарные клетки образуются, если человек болен:

  • Бруцеллёзом – заболеванием домашних животных, передающимся людям. Недуг протекает с поражением нервной системы, сердца, сосудов, костей, суставов.
  • Лимфолейкозом – онкологией, при которой злокачественные клетки поражают ткани лимфы.
  • Сифилисом – венерическим заболеванием с поражением кожных, слизистых покровов. Болезнь ухудшает состояние костной ткани, осложняет работу органов и систем.
  • Токсоплазмозом – бессимптомной инфекцией, вызванной токсоплазмами. Источником заражения становятся кошки.

Лекарства и сыворотки, имеющие животное происхождение, также способствуют формированию реактивных лимфоцитов. У ребёнка этот процесс вызывают менингококковая инфекция, коклюш, корь, ряд других заболеваний.

Диагностика выявляет присутствие атипичных лимфоцитов у здоровых людей. Даже если взрослый человек не жалуется на проявления болезней, ему рекомендуют обратиться за консультацией к гематологу.

Реактивные лимфоциты в детском возрасте

Обозначение нормы состава крови детей и взрослых отличается. В организме здорового ребёнка отсутствуют атипичные лимфоциты. Часто причиной их появления становится мононуклеоз. При этой болезни нарушается целостность лейкоцитов, меняется состав их ядра. В результате иммунитет ослабевает, ребёнок заражается инфекциями.

Причинами лимфоцитоза у детей считают:

  • вирусный гепатит;
  • приём лекарств, таких как Тетрациклин;
  • дефицит витаминов и минералов;
  • проблемы пищеварительных органов;
  • ветрянку, корь, скарлатину.

Ускорить выздоровление, избежать осложнений помогает ранняя диагностика. Выявить наличие проблемы способен анализ крови. Известный педиатр Комаровский рекомендует проводить такое исследование минимум один раз в год. Это позволит иметь сравнительные данные о составе крови, когда ребёнок здоров, а также во время болезни.

Симптомы

Атипичные лимфоциты никак не проявляются. Симптоматика возникает, когда болезнь поражает органы. Родители отмечают у детей:

  • повышение температуры;
  • появление сонливости, слабости;
  • распространение инфекции на органы дыхания.

В ряде случаев появляются высыпания, кожа начинает зудеть. Отсутствие лечения ухудшает состояние. Требуется получить медицинскую помощь.

Лечение

Для нормализации состояния врачи проводят комплексную терапию:

  • Лимфоцитарными препаратами снижают уровень лимфоцитов.
  • Противовирусными, противовоспалительными средствами, антибиотиками борются с вирусами, инфекциями.
  • Подбирают диету. Рекомендуют питание с высоким содержанием витаминов, микроэлементов. Ограничивают потребление жиров, соли.
  • С онкологическими заболеваниями борются проведением курса химиотерапии.

Допустимые значения

Присутствие атипичных лимфоцитов допустимо у совершенно здорового человека, их норма – менее 6%. Повышенные показатели говорят о развитии патологии, необходимости начать лечение. В такой ситуации врач проводит диагностику и обследование. Для выбора лечения выясняют первопричину недуга.

Часто рекомендуют употреблять витамины, минералы, чтобы укрепить иммунитет. Заболевание вирусного характера лечат противовирусными препаратами. Аллергию устраняют противогистаминными, антиаллергенными средствами. Врачи советуют придерживаться диеты, исключить вредные привычки.

Клетки с атипичными свойствами в организме сигнализируют о проникновении вируса, развитии патологии. Обращение в поликлинику поможет выявить причину и устранить её.

Источник: https://onko.guru/termin/atipichnye-limfotsity.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.