CAR-NK прямо в организме: наночастицы обучили NK-клетки

CAR-NK прямо в организме — именно такой сценарий исследователи из MIT воспроизвели у мышей с помощью одной инъекции липидных наночастиц. Вместо того чтобы извлекать иммунные клетки, генетически изменять их в лаборатории и возвращать обратно, наночастицы доставляли информационную РНК непосредственно NK-клеткам в кровотоке. После этого клетки временно начинали производить химерный антигенный рецептор — CAR — и получали новую мишень для атаки.

В лучших вариантах системы исследователям удалось доставить РНК примерно в 80% целевых NK-клеток мышей, практически не затрагивая большинство других клеток.

Но главная интрига работы была не в самой цифре. Авторы несколько раз меняли «инструкцию» внутри наночастицы — и каждый раз заставляли NK-клетки решать другую задачу.

Как наночастица превращает NK-клетку в CAR-NK

NK-клетки, или естественные киллеры, относятся к врождённой иммунной системе. Они способны уничтожать инфицированные и опухолевые клетки без предварительного обучения конкретному антигену.

CAR добавляет им ещё один способ распознавания. Это искусственный рецептор, который связывается с выбранной молекулой на клетке-мишени и запускает атаку.

Сегодня подобная логика лучше всего известна по CAR-T-терапии. Но производство таких клеток сложно: иммунные клетки пациента нужно собрать, модифицировать вне организма, размножить, проверить и затем вернуть человеку.

NK-клетки потенциально особенно интересны там, где мишенью являются патологические Т-клетки. Если обычную Т-клетку снабдить CAR против молекулы, присутствующей на других Т-клетках, модифицированные клетки могут начать атаковать друг друга. NK-клеткам такая проблема «братоубийства» угрожает значительно меньше.

Трудность в другом: доставлять генетический материал именно в NK-клетки внутри организма оказалось непросто.

Команда Yuang Chen решила эту задачу с помощью липидных наночастиц, похожих по общему принципу на носители РНК, известные по мРНК-вакцинам. На поверхность частиц добавили специально сконструированные белковые фрагменты, которые связываются с рецепторами NK-клеток. После захвата частицы клеткой информационная РНК высвобождается и становится временной инструкцией для синтеза нужного белка.

Никакого постоянного встраивания CAR в геном для этого не требуется: задача мРНК — на некоторое время изменить функцию клетки.

Одну и ту же систему перенастроили на разные мишени

Сначала авторы проверили, можно ли заставить NK-клетки уничтожать обычные В-клетки. Наночастицы доставляли РНК CAR, распознающего CD19 — характерную молекулу на поверхности В-клеток. После введения таких частиц циркулирующие В-клетки у мышей практически исчезали.

Затем систему направили против патологических Т-клеток.

В модели аутоиммунного гепатита собственные Т-клетки атакуют печень. Исследователи создали CAR-NK, распознающие CD3 на Т-клетках. После одной инъекции наночастиц почти все аутореактивные Т-клетки были устранены, а признаки повреждения печени у животных уменьшились.

Это особенно интересный пример, потому что здесь CAR-клетки использовались не против опухоли, а против части иммунной системы, которая сама стала причиной заболевания.

Ещё один тест касался рака. В гуманизированной модели Т-клеточной лимфомы — у мышей с человеческими иммунными клетками — пять введений наночастиц привели к исчезновению опухолей. Эффект был сопоставим с CAR-NK, которые предварительно создавали традиционным способом вне организма.

Авторы также использовали наночастицы не для установки CAR, а для воздействия на естественный тормоз NK-клеток — рецептор NKG2A. Его блокирование усиливало противоопухолевую активность NK-клеток в модели солидной опухоли. Тем самым одна и та же платформа работала не как один конкретный препарат, а как система доставки различных иммунных инструкций.

Самое важное произошло до уничтожения опухоли

Все лечебные эксперименты пока проводились на мышах, в том числе на гуманизированных моделях. Работа не показывает, что одна инъекция таких наночастиц лечит рак или аутоиммунные заболевания у людей. Перед клиническими испытаниями придётся оценить точность доставки, дозирование, длительность эффекта, безопасность повторных введений и возможные иммунные реакции.

Но принципиальная часть задачи уже была продемонстрирована: NK-клетки можно достаточно избирательно перепрограммировать информационной РНК непосредственно внутри организма.

Именно это отличает работу от ещё одного исследования CAR-клеток. Обычно клеточная терапия начинается с производства клеточного препарата. Здесь производство попытались перенести внутрь самого пациента.

В одном эксперименте в наночастицу помещали инструкцию против В-клеток, в другом — против патологических Т-клеток, в третьем меняли активность самой NK-клетки. Носитель оставался тем же, менялась программа.

Если этот принцип удастся перенести на человека, одной из самых сложных частей клеточной терапии может стать не выращивание миллионов модифицированных клеток в специальной лаборатории, а точная доставка короткой молекулярной инструкции нужным клеткам прямо в кровотоке.