«Умные молекулы» превращают макрофаги в уничтожители раковых клеток

Исследователи говорят, что этот прорыв может привести к появлению нового метода перестройки иммунных клеток. После «перепрограммирования» они научатся бороться с раком и инфекционными заболеваниями. Команда успешно испытала новую методику на культуре живых клеток.

Работу возглавили профессора-биоинженеры Питер Инсяо Ван (Peter Yingxiao Wang) и Шу Чиэнь (Shu Chien) в сотрудничестве с профессорами Виктором Низетом (Victor Nizet) и Сяндун Сюй (Xiangdong Xu), из Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego) и другими исследователями. Результаты работы опубликованы в этом месяце в Nature Communications.

«Умные белки», они же iSNAPS (англ. integrated sensing and activating proteins — интегрированные распознающие и активирующие белки), созданы для того, чтобы распознавать в живых клетках определённые молекулярные сигналы и реагировать на них, побуждая клетки бороться с заболеванием или выполнять другие действия. Как сказал Ван, это исследование впервые показало, как обе функции — распознавание и активация — могут сочетаться в одной молекуле.

Исследователи ввели iSNAPS в макрофаг (белую клетку крови). Это значительно улучшило способность макрофага поглощать и разрушать быстро делящиеся клетки рака.

Макрофаги — белые клетки крови, которые играют важную роль в иммунной системе. Одна из их задач — удалять из организма опасные частицы и вредоносные организмы, такие как патогены и опухолевые клетки. Макрофаги делают это, поглощая врагов. Когда макрофаг связывается с раковой клеткой или патогеном, белок на поверхности макрофага (Fc-гамма-рецептор) посылает сигнал «съешь меня», заставляющий «пожирателя» поглотить и уничтожить врага.
Но у раковых клеток есть особый механизм защиты, из-за которого они и становятся настолько опасными. На их поверхности находится белок CD47, который взаимодействует с белком SIRP alpha и вынуждает его посылать сигнал «не ешь меня».

Чтобы метод iSNAPS сработал, нужно изменить процесс взаимодействия между раковыми клетками и иммунной системой. iSNAPS, по сути, «перепрограммирует» макрофаги, чтобы они истолковывали команду «не ешь» как приказ к поглощению. У iSNAP есть сенсорный компонент, который определяет ключевое молекулярное событие, происходящее внутри макрофага, когда его поверхностный белок SIRP alpha взаимодействует с CD47 на раковой клетке. В iSNAPS также содержится активирующий компонент, который немедленно изменяется, отправляя сигнал «зелёный/жёлтый свет», что даёт учёным возможность разглядеть молекулярную активность в микроскоп. Кроме того, активирующий компонент высвобождает фермент, запускающий цепочку событий, которые позволяют макрофагу поглотить раковую клетку. «Отдельно стоит заметить, что отклик происходит очень быстро — мы полагаем, что это занимает нескольких секунд до нескольких минут», — сказал Ван.

В ходе экспериментов исследователи соединили изменённые макрофаги с раковыми клетками в чашках Петри, а затем вели наблюдение через микроскоп. Макрофаги смогли поглотить большую часть раковых клеток. В качестве контрольного образца учёные использовали макрофаги с iSNAPS, где сенсорная функция была включена, а активирующая — блокирована. Такие макрофаги связывались с раковыми клетками, но не могли их «съесть».

Ван отметил, что метод iSNAPS можно приспособить для других действий, например, с его помощью можно перепрограммировать иммунные клетки на уничтожение бактерий, или применить его к T-клеткам в рамках многоэтапной терапии рака. Далее команда учёных планирует провести эксперименты с iSNAPS на мышах, чтобы проверить, как изменённые белки поведут себя в организме. Также исследователей интересует, можно ли с помощью iSNAPS усилить другие естественные функции клеток, чтобы бороться с разнообразными патологиями.

Источник