Тирозинфосфатаза CD45 – регулятор иммунитета и потенциальный эффектор CAR T-терапии

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Тирозинфосфатазу человека CD45 (Protein tyrosine phosphatase, PTP) кодирует ген PTPRC, который содержит 35 охарактеризованных экзонов, три из которых (4–6) [1, 2] имеют гомологичные энхансеры и сайленсеры альтернативного сплайсинга пре-мРНК. Несмотря на теоретически большое разнообразие возможных вариантов, у человека обнаружены только шесть изоформ CD45: RO (экзоны 3, 7, 8), RA (экзоны 3, 4, 7, 8), RB (экзоны 3, 5, 7, 8), RAB (экзоны 3, 4, 5, 7, 8), RBC (экзоны 3, 5–8) и RABC (экзоны 3–8) (рис. 1А). Изоформы CD45 представлены на всех клетках гемопоэтического происхождения (за исключением безъядерных эритроцитов и тромбоцитов), причем количество CD45 коррелирует со степенью дифференцировки клеток [3, 4] (рис. 1Б).

 

Рис. 1. Структура и распространенность изоформ CD45 в клетках крови. А – у человека найдены 6 основных изоформ CD45, которые отличаются по составу внеклеточной части в результате альтернативного сплайсинга пре-мРНК гена PTPRC; Б – CD45 локализован на мембране всех клеток гемопоэтического происхождения, за исключением тромбоцитов и эритроцитов. В процессе дифференцировки клеток количество рецептора увеличивается; В – структура CD45RABC. ПСК – плюрипотентная стволовая клетка; A, B, C – внеклеточные участки CD45, которые определяют изоформу; CR (cysteine rich region) – богатая цистеином область; FNIII (fibronectin type III) – домены фибронектина типа III; TM – трансмембранный домен; W – клиновидный домен; D1 – домен с фосфатазной активностью; D2 – домен, необходимый для функционирования CD45 в клетке

 

Внеклеточная часть CD45 состоит из пяти структурных областей. N-Концевая область вытянута и сильно гликозилирована. Именно она определяет изоформу рецептора. Остальные участки внеклеточного домена CD45, общие для всех изоформ, – это три домена фибронектина типа III и область, содержащая пять консервативных остатков цистеина. Важно отметить, что изоформа CD45 регулирует чувствительность Т-клеток к активации при распознавании антигена. Предполагают, что из-за большого объема и структурной «жесткости» CD45 выталкивается из центральной области при формировании иммунологического синапса (ИС) при сближении мембран антигенпрезентирующих (АПК) и Т-клеток [5]. Количество и тип изоформ CD45 в Т-клетках изменяются в зависимости от степени их дифференцировки – в наивных и покоящихся клетках преимущественно представлены более крупные изоформы CD45. В свою очередь, активированные Т-клетки синтезируют изоформы CD45, в которых отсутствует большинство или все домены, кодируемые вариабельными экзонами [2]. Гликопротеин CD45 содержит один трансмембранный домен (рис. 1В) и три внутриклеточных: клиновидный, D1 и D2. Frederick C.A. и соавт. показали, что фосфатазной активностью обладает только проксимальный домен D1 (ранее установили, что D2 необходим для функционирования фосфатазы в живых клетках) [6, 7].

ФУНКЦИИ CD45 В КЛЕТКАХ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

Роль и функции CD45 в Т-клетках

Участие CD45 в активации клеток иммунной системы впервые было продемонстрировано для сигнального каскада Т-клеточного рецептора (ТКР). Анализ T-клеток, не экспрессирующих CD45, показал, что эта фосфатаза важна на начальной стадии передачи сигнала от ТКР [8] (рис. 2). В неактивированной Т-клетке CD45 дефосфорилирует тирозинкиназу Lck (Protein tyrosine kinase, PTK) и субъединицу CD3ζ комплекса CD3/ТКР. Lck – основной субстрат фосфатазы CD45, которая может дефосфорилировать как ингибирующий тирозин (Y505) на C-конце киназы, так и активирующий тирозин (Y394) [9, 10]. При дефосфорилировании ингибирующего тирозина Y505 CD45 конкурирует с тирозинкиназой Csk, которая ингибирует Lck [11]. A. Courtney с коллегами исследовали двоякую функцию фосфатазы и пришли к выводу, что CD45 регулирует силу и частоту поступаемого через ТКР сигнала, действуя на разные субстраты. Изменяя активность CD45, они обнаружили, что фосфатаза поддерживает значительное количество Lck в активном состоянии, но препятствует активации CD3ζ. Детальное изучение динамики формирования иммунного синапса показало, что перед активацией комплекс ТКР имеет неактивную конформацию и не взаимодействует с главным комплексом гистосовместимости (Major histocompatibility complex, MHC) I или II класса. В это время CD45 ингибирует привлечение киназы Csk [12], а также дефосфорилирует CD3ζ и Lck (рис. 2А). При взаимодействии клеток молекулы CD45 и Lck сначала привлекаются в центральный надмолекулярный кластер активации (Central supramolecular activation cluster, cSMAC) с помощью ТКР. Однако в процессе формирования ИС, CD45 «выталкивается» в дистальный надмолекулярный кластер активации (Distal supramolecular activation cluster, dSMAC) [13–17] (рис. 2Б). По-видимому, исключение CD45 из ИС связано с размерами молекулы, а также с высоким гликозилированием и сиалированием [18–20] (при этом сокращение эктодомена CD45 увеличивает совместную локализацию фосфатазы и ТКР и снижает активность последнего [5, 20–23]). Кроме того, удаление CD45 из центра ИС необходимо, чтобы в центральной части синапса равновесие сдвинулось в сторону киназ. В результате изменения баланса возможным становится фосфорилирование CD3ζ, что обеспечивает проведение сигнала активации ТКР. Для завершения цикла активации в области ИС начинают скапливаться молекулы Csk и изоформа CD45RO [2], которая постепенно проникает в центральную область ИС и смещает равновесие между киназами и фосфатазами в сторону фосфатаз, дефосфорилирует CD3ζ и активирующий тирозин Lck (рис. 2В). Сигнал ослабевает, и состав изоформ CD45 меняется в сторону увеличения их длины и объема, а Lck снова возвращается в состояние базальной активности.

 

Рис. 2. Роль CD45 в передаче сигнала активации Т-клеточного рецептора. Показаны стадии активации Т-клетки – до активации (А), активация (Б) и завершение активации (В). В процессе цикла активации меняется состав и фосфорилирование участников ИС – в начале (А) киназа Lck находится в состоянии базальной активности за счет дефосфорилирования фосфатазой CD45, превалирующего над фосфорилированием киназой Csk; в состоянии активации (Б) CD45 «сегрегируется» в dSMAC, за счет ригидной и объемной структуры (длинные изоформы), а Lck переходит в активную форму благодаря аутофосфорилированию и превалирующей над Csk концентрации, тем самым фосфорилируется CD3ζ, что обеспечивает дальнейший сигналинг; в это время синтезируются короткие изоформы CD45, постепенно проникающие в cSMAC, и там же накапливается Csk, что приводит к переходу Lck в неактивную форму и окончанию сигналинга (В). MHCI/II – главный комплекс гистосовместимости I или II класса; АПК – антигенпрезентирующая клетка; ПА – презентированный антиген; ζ – CD3ζ; ТКР – Т-клеточный рецептор; Lck, Csk – протеинкиназы; cSMAC, pSMAC, dSMAC – central, peripheral, distal supramolecular activation cluster – центральный, периферический, дистальный надмолекулярный кластер активации

 

Видимо, за счет такого механизма регуляции ТКР CD45 препятствует спонтанной активации Т-клеток, предотвращая гиперактивацию и ее негативные последствия [24], индуцированные низкоаффинными антигенами или в отсутствие антигена. J. Zikherman с коллегами изменяли уровень синтеза CD45 и Csk и показали, что баланс этих молекул играет ключевую роль в развитии Т-клеток. В процессе созревания клеток в тимусе на этапах позитивной и негативной селекции регулируются базальная и индуцибельная передачи сигналов от ТКР. CD45 играет одновременно позитивную и негативную роли при распознавании антигена. Изменение уровня Csk регулирует только базальную передачу сигнала. При этом одинаковое уменьшение количеств Csk и CD45 разнонаправленно изменяло базальный сигналинг на одну и ту же величину. Таким образом, колебания уровня CD45 необходимы для правильного осуществления двух процессов: регуляции индуцибельного сигналинга при позитивной и негативной селекции и компенсации Csk при поддержании базальной активности Т-клеток [25, 26]. На мышах с дефицитом CD45, c делетированными экзонами 6 [27], 9 [28] или 12 [29], была показана ведущая роль CD45 в переходе двойных негативных (Double negative, DN, CD4^-CD8^-) в двойные позитивные (Double positive, DP, CD4⁺CD8⁺) тимоциты [30]. Начало и постепенные изменения в синтезе корецепторов CD4 и CD8 в процессе дифференцировки тимоцитов зависят от сигналов, генерируемых пре-ТКР и ТКР. Для осуществления этих фенотипических и функциональных изменений необходимо участие CD45. Дефицит Lck, являющейся важным участником ТКР сигналинга под контролем CD45, проявился похожим на отсутствие CD45 образом [31] – у мышей также был нарушен переход Т-клеток из двойных негативных в двойные позитивные [30], а количество зрелых периферических Т-лимфоцитов не превышало 5–10% от уровня животных дикого типа [27, 28].

Роль и функции CD45 в В-клетках

В В-клетках CD45 также играет важную роль в модуляции сигнала, передаваемого через BКР, и необходим для нормального развития В-клеток и адекватной реакции на антиген. У мышей с дефицитом CD45 нарушено полноценное созревание B-клеток [27, 28, 32]. Интересно, что количество периферических В-клеток при этом не уменьшается, но заметно меняется их фенотип. В селезенке значительно снижается популяция зрелых B-клеток (IgD^high IgM^low), а также популяция, несущая маркер CD23 и молекулы MHC II класса [32]. При мутации в экзоне 9 CD45 у мышей увеличивается количество периферических незрелых B-клеток (IgM^high) [28]. Важно отметить, что B-клетки без CD45 не пролиферировали в ответ на стимуляцию BКР (поликлональными анти-IgD/анти-IgM-антителами), однако при стимуляции других путей активации (липополисахаридом (ЛПС), интерлейкином 4 (ИЛ-4) и моноклональным анти-CD40-антителом) пролиферация CD45-негативных B-клеток была такой же, как в контрольных клетках.

J. Cyster и соавт. [33] обнаружили, что наивные В-клетки, изолированные из мышей с дефицитом CD45, в ответ на стимуляцию антигеном меньше использовали киназный каскад ERK/RSK/EGR1 и показывали низкий уровень мобилизации внутриклеточного Ca²⁺. Проявилась разница и в маркерах активации CD86 и CD54, уровень которых у CD45-негативных B-клеток был ниже, чем у CD45-позитивных. Однако при стимуляции клеток форболовым эфиром в сочетании с иономицином было показано, что CD45-негативные и CD45-позитивные B-клетки активируются одинаково.

Важно отметить роль CD45 в герминальных центрах и аутоиммунных заболеваниях. Показано, что высокоаффинные аутореактивные В-клетки не проходят селекцию в костном мозге нативных и CD45-дефицитных мышей. Однако потеря CD45 позволила низкоаффинным аутореактивным В-клеткам пройти позитивный отбор. В процессе селекции из-за отсутствия CD45 такие В-клетки не запускали каскад ERK/RSK/EGR1, а мобилизация внутриклеточного Ca²⁺ в ответ на аутоантиген у них была значительно ниже, чем у высокоаффинных, что защитило аутореактивные клетки от элиминирования. Таким образом, CD45 по-разному регулирует активацию BКР и ТКР. В отличие от ТКР, увеличение количества CD45 оказывает положительный эффект на сигналинг BКР, усиливает активацию киназных каскадов ERK/RSK/EGR1 и PI3K/AKT/mTOR, а также мобилизацию внутриклеточного Ca²⁺ [34]. Киназы семейства Src (Src family kinases, SFK), участвующие в каскаде BКР, при увеличении синтеза CD45 активнее дефосфорилируются по ингибирующему тирозину (Y507), в то время как количество фосфорилированного активирующего тирозина (Y416) у них остается на прежнем уровне [35]. Уменьшение количества CD45 не влияет на уровень Ca²⁺, так как в B-клетках присутствует фосфатаза CD148, частично дублирующая функции CD45 [35].

Роль и функции CD45 в макрофагах

Адгезией лейкоцитов к внеклеточному матриксу и другим клеткам управляют белки семейства интегринов [36, 37]. В регуляции опосредованного интегрином фагоцитоза, а также дифференцировки и активации макрофагов, вызванных адгезией, принимают участие мишени фосфатазы CD45 – SFK [38–40]. T. Roach с коллегами показали, что в отсутствие CD45 нарушалась регуляция интегрин-опосредованной адгезии и повышалась активность PTK Hck и Lyn – SFK, активных в клетках миелоидного происхождения [41]. Опосредованная CD45 регуляция киназ Hck и Lyn в макрофагах отличается от регуляции SFK в T- и B-клетках, где активность CD45 необходима в большей степени для дефосфорилирования ингибирующих тирозинов на C-концах Lck и Fyn и повышения их активности [42–44]. Одновременное увеличение фосфорилирования С-концевых тирозинов и активности SFK в CD45-негативных макрофагах указывает на то, что фосфатаза ингибирует SFK. Вероятно, это происходит за счет дефосфорилирования автокаталитического тирозина.

Роль и функции CD45 в нейтрофилах

В экспериментах на мышах с дефицитом киназ Hck, Fgr и Lyn [45] показано, что потеря SFK снижает адгезию нейтрофилов и уровень посттрансляционных модификаций белков. Нарушалась Rab27a-зависимая мобилизация эластазы нейтрофилов и везикул, содержащих интегрины α3β1 и α6β1. Это привело к нарушению и миграции нейтрофилов через базальную мембрану сосудов, и экстравазации при воспалении [45]. Hck и Fgr вовлечены в хемоаттрактантзависимый окислительный стресс и полимеризацию F-актина [46]. SFK также связаны с регуляцией транскрипции мРНК многих важных цитокинов и хемокинов, которые синтезируются нейтрофилами конститутивно или при стимуляции (интерлейкинами-1, -6, -8, -10, -12; фактором некроза опухолей-α (ФНО-α); гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором и др.) [47, 48]. W. Liles и соавт. [49] показали, что окислительный стресс, индуцированный активаторами нейтрофилов, усиливался при активации CD45 с помощью антител. В свою очередь, L. Harvath c коллегами [50] продемонстрировали, что CD45 взаимодействует с молекулами, ассоциированными с рецепторами лейкотриена B4 и компонента C5a системы комплемента, и регулирует хемотаксис нейтрофилов в ответ на стимуляцию соответствующими лигандами. H. Gao с коллегами [51] обнаружили, что колокализация рецепторов CD45 и FcγRIIa приводит к снижению антителозависимой цитотоксичности нейтрофилов, но одновременно повышает продукцию ИЛ-6 при активации через FcγRIIa. J. Zhu с коллегами [52] показали, что CD45 в нейтрофилах усиливает сигналинг G-белок-связанных рецепторов, повышает мобилизацию Ca²⁺ и активность киназ PI3K и ERK.

Роль и функции CD45 в дендритных клетках

Дендритные клетки (ДК) играют важную роль в обеспечении связи между врожденным и адаптивным иммунитетом. CD45 участвует в формировании этих функциональных различий, так как его специфические изоформы (CD45RB) маркируют разные популяции ДК. Чужеродные молекулы связываются с паттернраспознающими рецепторами (в число этих рецепторов входят TLR), что запускает программу созревания ДК. Этот процесс определяет дальнейшую ДК-опосредованную активацию наивных Т-клеток вместе с их ответом на презентируемый антиген [53]. Предполагают, что ранние этапы сигнальных каскадов TLR регулируют SFK [54]. Сигнал от TLR приводит к увеличению трансляции костимулирующих молекул, которые необходимы для активации наивных Т-клеток, а также секреции провоспалительных цитокинов, таких, как ИЛ-12, ИЛ-6 и ФНО-α, влияющих на тип генерируемых эффекторных Т-клеток [55]. TLR является одним из ключевых компонентов активации ДК. Хотя основные элементы сигнальных путей этих рецепторов известны, вклад SFK подробно не описан. Сравнительный анализ дендритных клеток, изолированных из нативных и CD45-дефицитных мышей [56], показал, что CD45 не требуется для развития ДК, но влияет на их созревание, вызванное агонистами TLR. CD45 влияет на фосфорилирование Lyn, Hck и Fyn и снижает ЛПС-индуцированную активацию Lyn. CD45 позитивно влиял на TLR4-индуцированную секрецию провоспалительных цитокинов и интерферона-β (ИФН-β). Также CD45 по-разному влиял на активацию TLR – негативно (TLR2 и TLR9 или MyD88-зависимая продукция цитокинов) и позитивно (TLR3 и TLR4 или MyD88-независимая секреция ИФН-β) [56].

Роль и функции CD45 в NK-клетках

Многие из известных рецепторов NК-клеток (CD16, NK1.1, NKG2D, NKp44 и др.) ассоциированы с внутриклеточными белками FcεRIγ, DAP10 или DAP12, которые содержат иммунорецепторные тирозиновые мотивы активации (Immunoreceptor tyrosine-based activation motif, ITAM) [57]. CD45 регулирует активность SFK, которые фосфорилируют остатки тирозина в ITAM и инициируют активирующий сигнальный каскад [58]. D. Hesslein с коллегами показали, что CD45-негативные NК-клетки при стимуляции рецепторов Ly49H и NKG2D были лишь на 20% менее цитотоксичными, чем контрольные CD45-позитивные NК, тогда как при стимуляции рецептора CD16 различия отсутствовали. Однако секреция цитокинов и хемокинов была значительно ниже в CD45-негативных NК [59]. Таким образом, CD45 может по-разному влиять на один и тот же сигнальный путь активации. Вероятно, сила и/или продолжительность сигнала определяют вовлеченность CD45. Высвобождение цитотоксических гранул происходит в течение минут после активации рецептора, в непосредственной близости от многих сигнальных компонентов клетки, задействованных в активации. В свою очередь, секреция цитокинов [60] – более длительный процесс, включающий в себя передачу сигнала активации транскрипции, синтез и созревание мРНК, трансляцию и секрецию. Таким образом, высвобождение цитокинов требует устойчивой сигнализации, в то время как для цитотоксического ответа NК достаточно кратковременной стимуляции [61].

Роль CD45 в онкологических заболеваниях

В гемопоэтических опухолевых заболеваниях уровень синтеза CD45 зависит от типа рака. Так, J. Feuillard с коллегами определили, что при хроническом лимфобластном лейкозе (ХЛЛ) атипичные опухолевые клетки и малое количество CD45 на их поверхности являются положительным маркером выживаемости пациентов [62]. Потерю CD45 обнаружили у пациентов с лимфомой Ходжкина [63] и детским острым лимфобластным лейкозом (ОЛЛ) [64]. Более высокий уровень синтеза CD45 у пациентов с ОЛЛ ассоциирован с повышенной вероятностью рецидива опухоли [65]. Участие CD45 в патогенезе множественной миеломы (ММ) остается неясным [66]. У пациентов с ММ одновременно обнаруживались как CD45-позитивные, так и CD45-негативные опухолевые клетки [67]. Увеличение экспрессии CD45 повышает чувствительность клеток ММ к 17-диметиламиноэтиламино-17-деметоксигельданамицину, ингибитору шаперона HSP90 [67], и различным апоптотическим стимулам, например, окислительному стрессу и стрессу эндоплазматического ретикулума [68]. Независимо от наличия CD45 в клетках MM, стимуляция ИЛ-6 способна запускать сигнальный каскад JAK/STAT, однако пролиферировать после активации способны только CD45-позитивные клетки [69]. Общая выживаемость пациентов с преобладанием CD45-позитивных клеток ММ была ниже, чем при преобладании CD45-негативных клеток [70]. С другой стороны, при диффузной В-крупноклеточной лимфоме (ДBКЛ) роль CD45 охарактеризована существенно лучше. Фосфатаза CD45 служит рецептором галектина 3 [71], транскрипция гена которого повышена в клетках ДBКЛ [72]. Галектин 3 обладает антиапоптотическим действием [73]. Связываясь с CD45, галектин 3 остается закрепленным на клеточной мембране. Показано, что его удаление увеличивает количество апоптотических опухолевых клеток [71].

Решающим фактором устойчивости солидных опухолей к действию иммунитета является иммуносупрессивное микроокружение опухоли (Tumor microenvironment, TME). В микроокружении опухоли можно выделить несколько слоев, в которые входят клетки разных типов, причем довольно значительную часть их составляют иммунные клетки миелоидного происхождения, которые под действием опухолевых сигналов становятся иммуносупрессивными (Myeloid-derived suppressor cells, MDSC) [74, 75]. Для MDSC характерны поверхностные маркеры CD11b и Gr-1. Основная функция этих клеток – подавление эффекторных функций NК- и Т-клеток [76, 77]. Показано также, что MDSC усиливают иммуносупрессивную активность АПК [78], которые могут подавлять активность Т-клеток. S. van Vliet с коллегами показали, что макрофаги и ДК ингибируют эффекторные Т-клетки с помощью MGL (Macrophage galactose-type lectin), одного из лектиновых рецепторов C-типа [79]. Взаимодействие MGL с CD45 эффекторных Т-клеток снижало их пролиферацию и приводило к апоптозу. Обнаружено также [80], что рецептор маннозы на ДК взаимодействует с CD45 на цитотоксических Т-клетках и приводит к их ингибированию, перепрограммированию и развитию иммунологической толерантности.

ВЛИЯНИЕ CD45 НА АКТИВНОСТЬ CAR

Химерные антигенные рецепторы (Chimeric antigen receptors, CAR) – это рекомбинантные рецепторы, которые позволяют нацеливать клетки иммунной системы на поверхностные опухоль-ассоциированные антигены (Tumor-associated antigen, TAA) [81]. CAR – это трансмембранная молекула, которая включает антигенраспознающий домен (как правило, это одноцепочечный вариабельный фрагмент антитела), трансмембранный домен, внутриклеточные костимулирующие домены (наиболее используемые – CD28, 4-1BB, OX40) и сигнальный домен (обычно CD3ζ) [82]. На данный момент известно несколько поколений CAR, которые различаются количеством костимулирующих доменов либо набором дополнительных внутриклеточных доменов [83]. Несмотря на схожую функциональность, активация CAR и ТКР по-разному влияет на пролиферацию клеток и цитотоксический ответ [84].

Структурные и функциональные различия ТКР и CAR

В отличие от ТКР, которые активируют Т-клетки после распознавания от 1 до 10 молекул MHC, для активации CAR требуется тысячи молекул поверхностного TAA [84, 85]. Существует множество различий между CAR и ТКР, которые объясняют повышенный порог количества антигена, необходимый для эффективной активации Т-клеток. Во-первых, сродство рецептора к лиганду: ТКР связывают MHC с антигеном с микромолярным сродством [85], а CAR связывают свои лиганды с наномолярным сродством [86]. Повышенная аффинность связывания CAR изменяет кинетику выключения рецептора, способность к многократной активации и механорецепторную функцию – свойства, которые, как считается, вносят свой вклад в способность ТКР воспринимать низкие уровни лиганда [87, 88]. После взаимодействия с антигеном ТКР и связанные с ним CD3δ, CD3ε, CD3γ и CD3ζ собирают многокомпонентные сигнальные комплексы [89, 90]. CAR взаимодействуют с некоторыми сигнальными белками ТКР, однако количественные и качественные изменения в сборке сигнальных комплексов и структуре ИС меняют чувствительность к антигенам [84, 91]. Визуализация синапсов CAR и ТКР показала, что CAR-синапсы в меньшей степени зависят от взаимодействия молекулы межклеточной адгезии 1 с интегрином αLβ2 и для них характерна измененная, по сравнению с ТКР, локализация Lck [92–94]. Актиновые кольца в CAR-синапсе значительно меньше, чем в ТКР, что обуславливает более быструю передачу механических сигналов и диссоциацию CAR T-клетки от клетки-мишени. Сигнал в CAR-синапсе инициируется быстрее и с большей интенсивностью, в то время как продолжительность сигнала короче, чем у ТКР-синапса. Это ускоряет вовлечение CAR T-клетки во взаимодействие с клеткой-мишенью, вызывает быстрое высвобождение цитотоксических гранул в ИС и стремительный цитолиз опухолевых клеток [94].

Влияние CD45 на проведение сигнала при активации CAR

Выведение молекул CD45 в дистальную область ИС облегчает фосфорилирование Lck и CD3ζ и обеспечивает тесный контакт комплекса рецептор–антиген [5]. Karlsson и соавт. показали, что исключение CD45 также необходимо для активации CAR19, что аналогично активации ТКР [95]. Логично, что активация и CAR, и ТКР зависит от исключения CD45 из области формирования ИС. И в том, и в другом случае важную роль в проведении сигнала должны играть субстраты CD45 – SFK. Установлено как влияют размер CAR, расстояние до узнаваемого эпитопа TAA и длина CD45 на проведение сигналов от CAR и активацию CAR19 T-клеток [96]: при увеличении внеклеточного домена CAR снижается выведение CD45 из области ИС, фосфорилирование участников сигналинга и выброс провоспалительных цитокинов. Причем такая же зависимость наблюдается и при изменении расстояния до узнаваемого эпитопа TAA. Обратные последствия имеет увеличение длины CD45, причем не важно по какой причине: это верно и для различных изоформ CD45, и в случае увеличения объема молекулы с помощью специфических антител (рис. 3). Полученные данные подтверждают модель кинетической сегрегации для CAR T-клеток [97], предложенную Karlsson в своих экспериментах [95].

 

Рис. 3. Влияние длины внеклеточной части CD45 на сигналинг CAR. За счет увеличения длины внеклеточной части CD45 усиливается сегрегация молекулы во время активации CAR T-клетки и, соответственно, повышается сигналинг CAR. CAR T-клетка – chimeric antigen receptor modified T cell – Т-клетка, модифицированная химерным антигенным рецептором

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нарушения фосфорилирования – одна из множества причин опухолевых заболеваний. CD45 и другие фосфатазы играют положительную роль в онкогенезе, регулируя проонкогенные механизмы, поэтому они являются потенциальными кандидатами для таргетного элиминирования опухолей или для повышения их чувствительности к радио- или химиотерапии. Прогресс в исследованиях CD45 продолжается с участием новых методов разработки и скрининга ингибиторов CD45, а также технологий, позволяющих блокировать синтез и менять состав изоформ CD45 в первичных клетках крови человека (CRISPR/Cas9). Известные лиганды CD45 (pUL11, E3/49K) и их аналоги также считаются перспективными мишенями для терапии онкологических заболеваний. Показано значение синтеза CD45 опухолевыми клетками для прогнозирования клинического исхода у пациентов с ХЛЛ, ОЛЛ, ММ и ДBКЛ. Течение многих онкологических заболеваний также может зависеть от активности этой фосфатазы. Важным свойством CD45 является характерный состав изоформ, зависящий от дифференцировки клеток. T-клетки с наивным фенотипом характеризуются наличием CD45RA, а фенотипы центральной и эффекторной памяти – содержат CD45RO-изоформы. Такое разделение позволяет легко отобрать интересующую популяцию Т-клеток и затем получить CAR Т-клетки с заданными свойствами. Например, чтобы снизить вероятность возникновения реакции трансплантат против хозяина, можно использовать Т-клетки памяти, у которых отсутствует маркер CD45RA [98, 99]. Распространенность фосфатазы среди лимфоидных и миелоидных клеток, а также высокий уровень рецептора на мембране [4] делают CD45 крайне привлекательной мишенью для CAR Т-клеточной терапии как в случае гемопоэтических опухолей, так и при кондиционировании гемопоэза реципиента перед трансплантацией костного мозга. Наряду с остальными методами контроля активности CAR T-клеток, идея регуляции активации CAR с помощью изменения длины CD45 является крайне перспективной [100, 101]. Последние разработки указывают на то, что при создании нового CAR необходимо учитывать соотношение размеров химерного рецептора, таргетированного антигена и CD45 [102]. Еще одна потенциальная возможность, связанная с улучшением CAR T-клетки, – нокаут гена CD45. CD45 крайне важен при развитии и созревании Т-клеток, однако отсутствие CD45 на CAR T-клетках может повысить безопасность адоптивной иммунотерапии за счет снижения вероятности развития побочных реакций, связанных с сигналингом ТКР.

Работа выполнена при поддержке РНФ (грант № 17-74-30019).

Об авторах

Дмитрий Васильевич Волков

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: ya.wolf.otl@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1800-999X
SPIN-код: 8529-9993
Scopus Author ID: 57525059700
ResearcherId: ITV-3178-2023
Россия, 117997, Москва

Валерия Михайловна Степанова

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: ukrainskaya49@gmail.com
Scopus Author ID: 57195152374

 

Россия, 117997, Москва

Юрий Петрович Рубцов

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: yrubtsov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9175-3013
Scopus Author ID: 7006210548
ResearcherId: A-8227-2014
Россия, 117997, Москва

Алексей Вячеславович Степанов

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: stepanov.aleksei.v@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1616-4408
Scopus Author ID: 56284407100
ResearcherId: C-7013-2015
Россия, 117997, Москва

Александр Габибович Габибов

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gabibov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8665-3288
SPIN-код: 4994-1252
Scopus Author ID: 7006905505
ResearcherId: A-8246-2014
Россия, 117997, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы