Сильный и стойкий ответ CD8+ Т-клеток — ключевая цель в терапии рака и разработке вакцин против вирусов. Дендритные клетки играют здесь центральную роль: они захватывают антигены и представляют их на молекулах MHC-I, стимулируя ответ цитотоксических Т-клеток.
Но с внеклеточными антигенами — например, из пептидных и субъединичных вакцин, дело обстоит сложнее. Чтобы представить такие антигены на MHC-I, дендритные клетки используют особый путь — перекрестную презентацию. Этот путь требует, чтобы антиген был перенесен в цитозоль, затем — в эндоплазматический ретикулум, где антиген обрабатывается и загружается в MHC-I для последующего представления CD8+ Т-клеткам. Этот путь менее эффективен, чем прямое представление собственных белков клетки.
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) — это разветвленная система мембранных цистерн и трубочек, связанная с ядерной оболочкой. ЭР участвует в синтезе и модификации белков, метаболизме липидов, а также в регуляции внутриклеточного уровня кальция.
Большинство исследований сосредоточены на том, как улучшить захват антигена и его транспорт в цитозоль. Но финишная прямая — доставка в ЭР — остается малоизученной. В нескольких исследованиях изучалось нацеливание на ЭР с использованием сигнальных последовательностей аденовируса E3, но этот вирусный пептид слишком длинный и гидрофобный, что ограничивает его клиническое применение. Более короткие пептиды оказались недостаточно эффективными.
Ученые из Университета Сунь Ятсена (Китай) создали небольшую стабильную молекулу, которая поможет направлять антигены точно в эндоплазматический ретикулум. Такой подход может существенно повысить эффективность перекрестной презентации антигена и усилить противоопухолевый и противовирусный ответ.
Новую группу молекул назвали SABER. Молекула SABER связывается с белком STING, который расположен на наружной мембране эндоплазматического ретикулума и участвует в противовирусных врожденных иммунных реакциях. В отличие от большинства других агонистов STING, SABER сохраняет открытую конформацию белка, позволяя использовать себя как платформу для присоединения антигенов и их направленной доставки в ЭР.
SABER повышает эффективность перекрестной презентации
Ученые проверили, сможет ли молекула ABM5 — один из самых активных представителей семейства SABER — эффективно доставить антиген в ЭР и улучшить его представление иммунной системе. Для этого ABM5 соединили с овальбумином — модельным длинным антигеном, аналогичным неоантигенам, используемым в противоопухолевых вакцинах. Несмотря на связывание с длинным пептидом, ABM5 сохранил способность активировать белок STING. Связка ABM5-OVA вызывала более медленную, но продолжительную активацию STING и значительно эффективнее запускала перекрестную презентацию, чем связка овальбумина с другими агонистами STING. ABM5 продемонстрировал эффективность не только для сильных антигенов, но и для пептидов со слабой иммуногенностью.
Связка ABM5-OVA усиливала перекрестную презентацию антигена за счет точного нацеливания на эндоплазматический ретикулум через белок STING. В отличие от других агонистов, ABM5 направлял антиген в места скопления STING, обеспечивая его попадание в ЭР, где и происходит загрузка на молекулы MHC-I. Этот эффект терялся при использовании нестабильной связи между пептидом и агонистом STING или при предварительном насыщении STING. Перекрестная презентация требовала расщепления антигена протеасомами в цитозоле, а затем — его обработки в ЭР. Интересно, что эффективность ABM5 зависела именно от взаимодействия с белком STING, а не от последующей активации сигнального пути. Связка ABM5-OVA продемонстрировала значительно более высокую способность к усилению перекрестной презентации как в дендритных клетках первого (cDC1), так и второго (cDC2) типа.
SABER способствует формированию микрореактора для обработки антигенов
Под действием ABM5-OVA, но не при использовании других агонистов STING, в клетке формируется компактная структура, в которой концентрируются ключевые участники перекрестной презентации — STING, протеасомы и транспортеры TAP. Ученые назвали эту структуру микрореактором — она ускоряет расщепление антигенов и их транспорт в эндоплазматический ретикулум.
Связка SABER с антигеном не просто активируют STING, но и способствуют пространственной организации всех компонентов перекрестной презентации. Для сравнения, другой агонист STING — diABZI — вызывал быструю активацию и перемещение STING к аппарату Гольджи, что препятствовало формированию микрореактора. Ученые предполагают, что более медленная активация STING, характерная для ABM5-OVA, дает клетке время на создание эффективной внутриклеточной платформы для обработки антигенов.
SABER усиливает реакцию CD8+ Т-клеток
Ученые инкапсулировали соединение SABER с антигеном в липидные наночастицы (LNP) — это позволило защитить их от разрушения и улучшить проникновение внутрь клеток. Такая доставка в клетки значительно усилила перекрестную презентацию антигена. Эффект был подтвержден не только в мышиных клетках, но и в дендритных клетках, полученных из человеческих моноцитов.
Подкожное введение ABM5-OVA в LNP мышам стимулировало мощный ответ CD8+ Т-клеток: после двух инъекций количество специфических Т-клеток увеличилось в 9 раз, а после трех — в 120 раз, что превосходило эффект сильных адъювантов. Решающим фактором эффективности оказалась не только активация STING, но и нацеливание на эндоплазматический ретикулум.
SABER значительно усиливала перекрестную презентацию как у cDC1, так и у cDC2, тогда как связка diABZI+OVA, несмотря на активацию дендритных клеток, такого эффекта не давала.
Введение ABM5-OVA не вызывало значимых местных реакций, стойких и тяжелых системных побочных эффектов, которые оценивались по массе тела, биохимическому анализу крови и уровням интерферона-β (ИФН-β) в сыворотке крови и фактора некроза опухоли (TNF).
SABER усиливает противоопухолевый иммунный ответ
Ученые провели эксперимент на мышах. Сначала мышам вводили ABM5-OVA, а затем – клетки меланомы B16, экспрессирующие антиген овальбумин B16-OVA. В группе, получившей ABM5-OVA, рост опухоли значительно подавлялся: ни одна мышь не погибла в течение 5 недель. В то же время введение diABZI+OVA обеспечивало защиту лишь около 10% мышей.
Связка ABM5-OVA оказалась эффективной и в терапевтическом режиме — когда вакцинацию проводили уже после появления опухоли. В этом случае ABM5-OVA остановила рост опухоли и спасла около 75% мышей. Однако комбинация diABZI+OVA почти не замедляла прогрессирование болезни, и все мыши умерли в течение 5 недель.
Высокую эффективность молекула SABER показала и при лечении злокачественной Т-клеточной лимфомы. В модели метастазирования меланомы B16 SABER почти полностью предотвращала развитие опухолевых очагов в легких.
Платформа SABER подходит для создания высокоэффективных персонализированных вакцин от рака
Ученые проверили, насколько эффективно платформа SABER работает с настоящими опухолевыми неоантигенами — то есть антигенами, возникающими из мутаций в раковых клетках.
Они использовали пептид Adpgk – иммуногенный неоантиген колоректальной опухоли у мышей. Вакцина на основе ABM5-Adpgk, инкапсулированная в LNP, вызывала мощный ответ CD8+ Т-клеток — в семь раз сильнее, чем diABZI+Adpgk. Три дозы этой вакцины полностью уничтожили опухоль у всех подопытных мышей, и на протяжении 90 дней не было рецидивов. При повторном введении опухолевых клеток на 90-й день вакцина обеспечивала долгосрочную защиту, а специфичные CD8+ Т-клетки сохранялись минимум 60 дней, преимущественно в виде клеток центральной памяти.
Далее SABER протестировали в более устойчивой модели — меланоме B16F10, плохо поддающейся лечению блокадой иммунных контрольных точек. Вакцину создали на основе эпитопа M27. Из-за наличия цистеина потребовалась модификация — использование соединения ABN2 вместо ABM5. Лечение начинали с 6 дня после имплантации опухоли, имитируя клинические условия. Монотерапия ABN2-M27 значительно подавляла рост опухоли, а в комбинации с антителами к PD-1 достигала еще большей эффективности, превышая результаты комбинации поли-I:C + M27 + анти-PD1.
SABER усиливает противовирусный иммунный ответ
Для оценки потенциала в борьбе с вирусными инфекциями ученые протестировали платформу SABER на модели COVID-19. Вакцину создали на основе пептида SNT — участка нуклеокапсидного белка SARS-CoV-2, содержащего консервативные участки, распознаваемые Т-клетками как человека, так и мыши. Иммунизация ABM5-SNT привела к образованию в 150 раз большего количества ИФН-γ-экспрессирующих Т-клеток по сравнению с diABZI+SNT.
Эффективность была подтверждена в трансгенной модели: мыши с человеческим рецептором ACE2, получившие вакцину ABM5-SNT, имели в 100 раз меньшую вирусную нагрузку в легких и мозге после заражения штаммом Omicron BA.5.2. Кроме T-клеточного ответа, SABER-платформа усиливала и продукцию антител, включая перекрестно-нейтрализующие антитела к различным вариантам вируса. SABER-платформа сочетается как с пептидными, так и с белковыми вакцинами и может усиливать как клеточное, так и гуморальное звено иммунитета.
Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!
Кому-то она тоже будет полезной и нужной:
Источник
STING agonist-based ER-targeting molecules boost antigen cross-presentation
