Т-клетки — марионетки, или как перепрограммировать Т-лимфоциты, чтобы вылечить рак. Что такое клетки CD4? Активированные т лимфоциты

⁰

Активированные лимфоциты в анализе - это группа кровяных телец белого цвета. Их число будет определено после проведения специального обследования в лаборатории. При рассмотрении результатов анализа пациенты чаще всего не понимают значения многих записей. Для врача же такие показатели и обозначения станут источником всей информации о здоровье пациента. Часто происходит так, что человек по увиденным данным самостоятельно оценивает свое состояние и ставит себе неправильный прогноз. Важно определить, что значат активированные лимфоциты и почему они появляются в организме.

Для чего нужны лимфоциты в организме?

Белые кровяные тельца бывают двух видов, один из них и является лимфоцитами. Они вырабатываются иммунной системой человека. Их главная задача заключена в том, чтобы своевременно определить вирус либо инфекционный процесс в организме. Такие тельца отвечают за выявление вредных веществ и активную борьбу с ними. Они могут быть двух видов:

Т-клетки;
В-клетки.

В-клетки приводят к выработке антител, а Т-клетки уничтожают инородные тела в организме. Также существуют атипичные лимфоциты, которые также принято называть нулевыми.

Чтобы активировать работу телец, клетка получает специальную информацию. За количество вырабатываемых в организме лимфоцитов несет ответственность костный мозг. Многие думают, что лимфоциты перемещаются по организму человека и борются с инфекцией, уничтожая ее. Но в действительности все совсем не так. Кровь, находящаяся внутри сосудов, включает в себя всего 2 процента лимфоцитов от всех находящихся в организме человека. Все остальное количество приходится на лимфоузлы.

Количество лимфоцитов у взрослого

В организме человека находится следующее количество лимфоцитов:

белые тельца в крови взрослого человека составляют 40 процентов;
значительно отличается уровень лимфоцитов у женщин и у мужчин;
также на число таких клеток напрямую воздействует гормональный фон, который сильно изменяется у женщины во время менструации либо во время вынашивания плода. В этот промежуток времени число лимфоцитов может возрасти до 50% и больше.

При проведении обследования активированных лимфоцитов в анализе в лаборатории и при выявлении отклонений врач назначает дополнительные процедуры. Это может быть диагностика на генном уровне, которая поможет определить точную причину заболевания.

Важно проводить обследование на наличие активированных лимфоцитов в организме в том случае, если ранее человек переболел опасным заболеванием. По результатам диагностики можно точно определить общее состояние здоровья человека и назначить эффективное и комплексное лечение.

У детей число кровяных телец в крови сильно меняется на разном этапе взросления. С возраста 5 лет начинается процесс нормализации количества лимфоцитов.

Если врач обнаружил сильное отклонение от установленной нормы, то он устанавливает диагноз лимфоцитоз. При таком поражении важно выяснить его первопричину появления. Если в организме человека будет найдена инфекция, то повышение лимфоцитов в крови можно объяснить их активным воздействием на вредоносные микроорганизмы.

После полного восстановления организма человека и устранения симптомов заболевания, количество кровяных телец восстанавливается в течение последующих нескольких месяцев. Чтобы исключить либо определить наличие злокачественного образования в организме назначают сбор крови на биохимию.

Повышенный уровень лимфоцитов

При увеличении числа лимфоцитов в организме у человека возникают характерные симптомы заболевания. О повышенном количестве кровяных телец узнают, как правило, после диагностики инфекции в организме. Абсолютным лимфоцитозом врачи называют резкое увеличение числа клеток. Такая реакция возникает в большинстве случаев в ответ на борьбу с вирусом. При этом кровяные тельца будут устранять другие клетки, в результате чего их количество увеличится.

Спровоцировать такой процесс могут:

любые вирусы в организме человека;
аллергия;
хронические заболевания острого характера;
курсовой прием медикаментозных средств.

При проведении анализа в этот промежуток времени результат будет показывать значительное отхождение от нормы. При проведении эффективного и комплексного лечения такое состояние можно быстро устранить.

В детском возрасте увеличение числа белых кровяных телец в организме провоцируют различные вирусы.

Активирование лимфоцитов

В организме человека начинается активная выработка иммунитета к следующим заболеваниям:

ветрянка;
краснуха;
корь.

Активированные лимфоциты в крови могут быть признаком развивающейся простуды. При восстановлении организма и устранении заболевания уровень лимфоцитов должен в ближайшее время нормализоваться. Если такого не происходит, то важно незамедлительно записаться на прием к врачу. Он назначит проведение комплексной диагностики и поможет выявить причину такого состояния. В некоторых случаях врач выписывает направление к онкологу.

Пониженный уровень

Недостаточное количество лимфоцитов врачи называют лимфоцитопенией. При таком процессе значительно уменьшается количество этих клеток по отношению ко всем лейкоцитам в организме. Такое состояние будет напрямую зависеть от вида инфекции. Лимфопения считается абсолютной в том случае, если костный мозг перестает вырабатывать нужное количество иммунных клеток.

Чаще всего у взрослого человека такой процесс развивается на фоне простуды. В этом случае иммунные клетки в организме активно борются с инфекцией, а новые не вырабатываются в нужном количестве. Именно по такому принципу и развивается нехватка лейкоцитов у человека с диагнозом ВИЧ.

Причины недостатка лимфоцитов

Недостаточное их количество в организме человека диагностируется в следующих случаях:

беременность;
анемия;
при приеме кортикостероидов;
заболевания эндокринной системы;
при образовании в организме доброкачественных и злокачественных процессов;
после длительного курса химиотерапии.

Количество активированных лимфоцитов в анализе крови может сильно меняться. При этом важно восстановить его и следить за всеми изменениями в состоянии. Современные методы обследования помогают своевременно выявить проблемы со здоровьем человека и начать комплексное лечение, направленное на восстановление уровня лимфоцитов.

Первичную причину появления заболевания может определить исключительно лечащий специалист. Не следует пытаться самостоятельно восстановить количество белых телец в организме, так как таким способом можно только ухудшить общее состояние и спровоцировать осложнения.

Для тщательного изучения числа активированных лимфоцитов врач назначает расширенное иммунологическое обследование. Оно проводится на протяжении нескольких дней. Для него должны иметься четкие показания. К примеру, врач может столкнуться с ситуацией, когда простуда никак не проявляет себя и кажется, что ребенок здоров.

В этом случае специалист обращает особое внимание на следующие симптомы:

несильные покашливания у ребенка;
заложенность носа;
капризное поведение, недомогание, сильная усталость.

В этом случае следует пройти дополнительное обследование на активированные лимфоциты у ребенка, даже если поражение не провоцирует никаких неприятных симптомов.

Лечение поражения

Для начала, важно избавиться от причины появления заболевания. Если проблема будет устранена, то количество лимфоцитов в организме придет в норму без оказания какой-либо помощи. Если же организм человека даст обратную реакцию и количество кровяных телец не будет восстановлено, то ребенку может понадобиться проведение оперативного вмешательства с целью пересадки стволовых клеток.

Назначить операцию могут два специалиста:

иммунолог;
гематолог.

Если врач определил повышенное содержание лимфоцитов в организме пациента, а также у него проявляется сильная потливость, повышена температура тела, присутствует общее недомогание, то важно провести дополнительное исследование.

Лимфоциты - белые кровяные клетки, которые отвечают за поддержание иммунной защиты организма. Отклонения в их содержании в организме могут говорить о наличии у пациента опасных болезней (к примеру, онкологии), которые важно как можно скорее выявить и начать лечить.

Основные причины повышения лимфоцитов у детей

Распространенные причины увеличения активированных лимфоцитов в крови у ребенка:

инфекционные болезни (опоясывающий лишай, малярия, оспа, корь, вирусные заболевания);
язвенный колит;
бронхиальная астма;
анемия;
лейкоз;
гиперплазия тимуса;
гиперфункция костного мозга;
лейкоз острого и хронического характера.

Дети: норма белых телец

В зависимости от возраста, нормы активированных лимфоцитов в анализе у ребенка сильно отличаются:

У грудничка - от 14 до 32%.
От одной недели до нескольких месяцев - от 21 до 48%.
От одного до шести месяцев - 42-67%.
До одного года - 40-62%.
От 1 до 3 лет - 32-34%.
До возраста 5 лет - 30-52%.
До 13 лет - от 27 до 48 %.

Активированные лимфоциты повышены у ребенка из-за заболеваний в организме. Не следует пытаться самостоятельно выявить причину такого состояния и заниматься самолечением ребенка. Расшифровка результатов анализов осуществляется исключительно лечащим врачом.

Подготовка к сдаче анализов

Анализ для определения количества активированных лимфоцитов считается одним из самых углубленных. Чаще всего его назначают тем больным, в организме которых распространяется патологический процесс, отличающийся вирусным либо инфекционным характером. Иногда провести такой анализ важно для выявления эффективности лечения пациента.

Подготовка к процедуре довольно простая, но, вместе с этим, ответственная. Чем точнее будут соблюдены советы врача, тем правильнее и точнее будет результат расшифровки обследования.

Сдать анализ крови на определение уровня активных лимфоцитов можно в любой клинике в утреннее время, но некоторые лаборатории работают и до обеда.

Подготавливаться к проведению сдачи крови важно за три либо четыре дня до похода в лабораторию. На протяжении этого времени важно исключить сильное физическое перенапряжение (и другие изнуряющие организм нагрузки).

Помимо этого, на протяжении указанного времени важно прекратить прием медикаментозных препаратов (если ранее они использовались). Перед проведением анализа можно употреблять только важные лекарственные препараты, обговорив их прием предварительно с врачом.

Особых ограничений в питании нет. На протяжении подготовки к сдаче анализов можно употреблять любые привычные продукты.

За восемь-десять часов до начала процедуры запрещено употреблять пищу, а чтобы перенести голод (сделать это проще, когда человек спит), сдача анализов назначается на утренние часы. На протяжении этого отрезка времени можно пить воду, но не следует ею злоупотреблять в большом количестве.

Следует отметить, что употреблять разрешено только кипяченую либо бутилированную воду, от соков, чая, кофе и минеральных напитков следует отказаться.

Получение результатов

В современных клиниках результаты данного анализа можно получить уже по прошествии пары часов (в некоторых случаях через день) с момента сдачи крови. Чаще всего в государственных поликлиниках расшифровка исследования перенаправляется прямо в кабинет лечащего врача, который назначил сдачу крови пациенту.

Лимфоциты — это одна из разновидностей белых клеток крови. Лимфоциты составляют примерно от 15 до 40% белых клеток крови. И они являются одними из самых важных клеток иммунной системы, поскольку защищают вас от вирусных инфекций, помогают другим клеткам бороться с бактериальными и грибковыми инфекциями; производят антитела, борются с раком, а также координируют деятельность других клеток иммунной системы.

Два основных типа лимфоцитов -это В-клетки и Т-клетки. В-клетки создаются и созревают в костном мозге, в то время как Т-клетки создаются в костном мозге, но созревают в вилочковой железе («T» как раз и означает «тимус», то есть «вилочковая железа»). В-клетки производят антитела. Антитела помогают организму уничтожать аномальные клетки и инфицирующие организмы, таких как бактерии, вирусы и грибы.

Т-клетки делятся на три группы:

Т-хелперы (от англ. to help — «помогать»; также называются клетки Т4 или CD4+) помогают другим клеткам уничтожать инфицирующие организмы.

Т-супрессоры (от англ. to suppress — «подавлять»; также называются клетки Т8 или CD8+) сдерживают активность других лимфоцитов, так чтобы они не разрушали здоровые ткани.

Т-киллеры (от англ. to kill — «убивать»; также называются цитотоксические Т-лимфоциты или ЦТЛ и являются еще одним видом клеток Т8 или CD8+) распознают и уничтожают ненормальные или инфицированные клетки.

«С» и «D» в CD4 расшифровываются как cluster of differentiation — «кластер дифференциации» и обозначают кластер белков, входящих в состав рецепторов клеточной поверхности. Существуют десятки различных видов кластеров, но чаще всего мы говорим о CD4 и CD8.

Что такое число лимфоцитов CD4?

Клетки Т4. Клетки CD4+. Т-хелперы. Независимо от названия, если вы ВИЧ-положительны, то именно эти клетки важны для вас (Примечание: говоря о «Т-клетках», мы далее всегда будем иметь в виду именно клетки CD4).Зная количество клеток CD4 в крови человека, которое определяется по анализам крови, прописанным врачом, можно сказать, насколько здорова иммунная система и насколько успешно она борется с ВИЧ. Также полезно знать число лимфоцитов CD4 при принятии решения о том, когда нужно начинать антиретровирусную (АРВ) терапию и нужно ли начинать принимать лекарства против СПИД-ассоциированных инфекций.

Задача клеток CD4 состоит в том, чтобы «оповестить» другие клетки иммунной системы, что нужно бороться с той или иной инфекцией в организме. Они также являются главной мишенью ВИЧ, из-за чего их количество во временем снижается. Если клеток CD4 слишком мало, то это значит, что иммунная система работает не так, как надо.

Нормальное количество клеток CD4 — от 500 до 1500 клеток на кубический миллиметр крови (это примерно капля). В отсутствие специфического лечения против ВИЧ количество клеток CD4 уменьшается, в среднем, на 50−100 клеток каждый год. В случае если количество клеток CD4 меньше 200, у человека могут развиваться СПИД-ассоциированные заболевания (оппортунистические инфекции), такие как пневмоцистная пневмония. А если их уровень падает ниже 50−100 клеток, то может развиться и огромное количество других инфекций. По этой причине прием специфических препаратов для профилактики этих инфекций (профилактическое лечение) начинается как только количество лимфоцитов CD4 падает ниже определенного уровня, например, 200 в случае с пневмоцистной пневмонией.

В сочетании с анализом на определение вирусной нагрузки показатель количества клеток CD4 также поможет выяснить, когда начинать АРВ-терапию. Большинство экспертов сходятся во мнении, что АРВ-терапию следует начинать сразу после постановки диагноза.

Что такое доля лимфоцитов CD4?

В бланке результатов клинико-лабораторного исследования можно увидеть графу «доля лимфоцитов CD4+ (%)». Этот показатель имеет большое значение для вас и вашего врача. У здорового взрослого человека число клеток CD4 составляет от 32% до 68% от общего количества лимфоцитов, большой группы белых клеток крови, которые включают в себя клетки CD4, клетки CD8 (см. ниже) и В-клетки. По сути дела, в лаборатории количество клеток CD4 в образце крови определяется через долю клеток CD4.

Зачастую показатель доли клеток CD4 является более точным, чем непосредственное исчисление количества лимфоцитов CD4 в образце крови, поскольку он не так сильно изменяется от анализа к анализу. Например, число лимфоцитов CD4 человека может варьироваться от 200 до 300 в течение нескольких месяцев, тогда как доля лимфоцитов CD4 остается постоянной на уровне, скажем, 21%. Пока доля лимфоцитов CD4 остается на уровне 21% или выше, иммунная система работает нормально, независимо от конкретного количества клеток CD4. В то же время, если доля лимфоцитов CD4 не превышает 13%, независимо от конкретного количества клеток CD4, обычно это означает, что иммунная система повреждена и пора начинать профилактическое лечение (препараты для профилактики заболеваний) с целью предотвращения оппортунистических инфекций, таких как пневмоцистная пневмония.

Что такое количество клеток CD8 и соотношение Т-клеток?

Клетки CD8, которые также называются клетки T8, играют важную роль в борьбе с инфекциями, такими как ВИЧ. У здорового взрослого обычно от 150 до 1000 клеток CD8 на кубический миллиметр крови. В отличие от клеток CD4, у людей, живущих с ВИЧ, клеток CD8, как правило, больше среднего. К сожалению, причины этого в точности не знает никто. Поэтому результаты данного анализа редко используются при принятии решения о лечении.

В результатах клинико-лабораторного исследования также может быть указано соотношение Т-клеток (CD4+/CD8+), то есть количество клеток CD4, деленное на количество клеток CD8. Поскольку количество клеток CD4 у людей, живущих с ВИЧ, как правило, ниже обычного, а количество клеток CD8 обычно выше, их соотношение, как правило, низкое. Нормальное соотношение, как правило, от 0,9 до 6,0. Как и клеток CD8. Некоторые эксперты считают, что обратное соотношение у людей, живущих с ВИЧ, является своего рода двойным ударом со стороны ВИЧ. С одной стороны, он способствует смерти и обновлению Т-клеток, что в итоге снижает уровень клеток CD4. С другой стороны, поскольку из-за вируса иммунная система постоянно борется с воспалением, количество клеток CD8 хронически завышено. Однако большинство экспертов сходятся во мнении, что если с началом АРВ-терапии соотношение Т-клеток увеличивается (т.е. растет число лимфоцитов CD4, а число лимфоцитов CD8 падает), то это является явным признаком того, что медикаментозное лечение работает.

Как выглядят результаты анализа на Т-клетки?

Абсолютное и выраженное в процентах количество Т-клеток обычно указано в разделе «Подмножество лимфоцитов» или «Группа Т-клеток». Именно там перечислены значения различных лимфоцитов вашего организма (CD3+, CD4+ и CD8+), а также другие иммунные клетки. Этот анализ часто называют общим анализом крови. Ниже представлен образец стандартного бланка результатов анализа на Т-клетки.

Определения некоторых терминов, использующихся в анализе на Т-клетки

Абсолютное количество CD3+

Количество CD3+ представляет собой общее число Т-лимфоцитов, которые являются одним из видов белых кровяных телец, созревающих в вилочковой железе. К этим лимфоцитам относятся клетки Т4 и Т8.

Процентная доля CD3

Общее количество Т-лимфоцитов (в том числе клетки Т4 и Т8), выраженное в процентах от общего количества лимфоцитов. Это белые кровяные тельца, которые созревают и находятся в лимфоидных органах тела.

Количество клеток T4

Количество клеток Т4 на кубический миллиметр крови (это примерно капля). Это белые кровяные тельца, которые настраивают иммунную систему на борьбу с болезнью и которые также являются главной мишенью ВИЧ. По мере развития ВИЧ-инфекции количество клеток Т4 снижается с нормального значения в 500−1500 клеток до практически нуля. Когда количество клеток Т4 опускается ниже 200, это означает, что существует повышенный риск развития оппортунистических инфекций, а когда их количество падает ниже 50, риск резко возрастает.

Процентная доля Т4

Количество Т-лимфоцитов, выраженное в процентах от общего количества лимфоцитов. Это белые кровяные тельца, которые созревают и находятся в лимфоидных органах тела. Зачастую показатель процентной доли клеток Т4 является более точным, чем непосредственное исчисление количества лимфоцитов Т4, поскольку он не так сильно изменяется от анализа к анализу.

Количество клеток T8

Количество клеток Т8 на кубический миллиметр крови (это примерно капля). Хотя в бланках большинства анализов они называются супрессорами, на самом деле в их число включены как супрессоры, так и Т-киллеры (см. определения выше). Количество клеток Т8 у людей с ВИЧ, как правило, повышено, но поскольку мало известно о том, почему это так, эти результаты анализа редко используются при принятии решений о лечении.

Процентная доля Т8

Количество лимфоцитов Т8, выраженное в процентах от общего количества лимфоцитов. Это белые кровяные тельца, которые созревают и находятся в лимфоидных органах тела. Зачастую показатель процентной доли клеток Т8 является более точным, чем непосредственное исчисление количества лимфоцитов Т8, поскольку он не так сильно изменяется от анализа к анализу.

Соотношение Т-клеток

Количество клеток Т4, деленное на количество клеток Т8. Поскольку количество клеток Т4 у людей, живущих с ВИЧ, как правило, ниже обычного, а количество клеток Т8 обычно выше, их соотношение, как правило, ниже обычного. Нормальное соотношение, как правило, от 0,9 до 6,0. Как и в случае с клетками Т8, никто точно не знает, что означает пониженное значение. Однако большинство экспертов сходятся во мнении, что если с началом АРВ-терапии соотношение Т-клеток увеличивается (т.е. растет число лимфоцитов Т4, а число лимфоцитов Т8 падает), то это является явным признаком того, что медикаментозное лечение работает.

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!

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 .

Медицина перешла на новый уровень: клетки стали живым лекарством

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).

* - Эта тема является одной из самых горячих направлений клинической иммунологии - см. статью «Хороший, плохой, злой, или Как разозлить лимфоциты и уничтожить опухоль » . - Ред.

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) . В настоящее время терапия метастатической меланомы на основе TIL-клеток является наиболее эффективным способом лечения данного заболевания, поскольку регрессия опухоли наблюдается у половины пациентов .

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 .

Необходима система наведения

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 . 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 .

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 (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 .

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 . 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 (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 .

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 .

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 .

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» .

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 .

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 .

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 .

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.

Литература

Хороший, плохой, злой, или Как разозлить лимфоциты и уничтожить опухоль ;
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 . ;
Regalado A. (2015). Biotech’s coming cancer cure . MIT Technology Review ;
Farley P. (2015). ‘Remote control’ of immune cells opens door to safer, more precise cancer therapies . University of California San Francisco ;
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..

При контакте с соответствующим антигеном, представленным прилежащими макрофагами, Т-лимфоциты специфического клона размножаются, выделяя большое число активированных, специфически реагирующих Т-клеток, что соответствует выделению антител активированными В-клетками. Основное различие состоит в том, что в лимфу выделяются не антитела, а целые активированные Т-клетки. Затем они выходят в кровоток и распределяются по телу, проходя через капиллярные стенки в тканевые пространства, оттуда - назад в лимфу и снова в кровь, циркулируя так по всему телу иногда в течение месяцев или даже лет.

Формируются также лимфоцитарные Т-клетки памяти, подобно тому, как формируются В-клетки памяти в системе антител . Это означает, что, когда антиген активирует клон Т-лимфоцитов, многие из вновь образованных лимфоцитов сохраняются в лимфоидной ткани, становясь дополнительными Т-лимфоцитами данного специфического клона; эти клетки памяти равномерно распределяются по лимфоидной ткани всего тела. При последующем появлении того же антигена в любой части тела активированные Т-клетки выделяются гораздо быстрее и в большем количестве, чем во время первого воздействия.

Антиген-представляющие клетки, белки ГКГ и рецепторы для антигенов на Т-лимфоцитах . Реакции Т-клеток в высшей степени антигенспецифичны, как и реакции антител, выделяемых В-клетками, и так же важны в защите против инфекции. Действительно, Т-клетки необходимы как для запуска реакций приобретенного иммунитета, так и для ликвидации внедрившихся патогенов.

В-лимфоциты распознают интактные антигены, в то время как Т-лимфоциты реагируют на антигены только после их связи со специфическими молекулами, называемыми белками ГКГ, на поверхности антиген-представляющих клеток в лимфоидных тканях. К трем главным типам антиген-представляющих клеток относятся макрофаги, В-лимфоциты и дендритные клетки. Дендритные клетки, наиболее мощные из антиген-представляющих клеток, локализуются в теле повсюду, и единственная известная их функция - представлять антигены Т-клеткам.

Для осуществления активации Т-клеток их связь с антиген-представляющими клетками должна быть достаточно продолжительной, и решающее значение для реализации этого условия имеет взаимодействие белков клеточной адгезии.

Белки ГКГ кодируются большой группой генов, которую называют главным комплексом гистосовместимости. Белки ГКГ связывают пептидные фрагменты антигенных белков, разрушающихся внутри антиген-представляющих клеток, и затем транспортируют их к клеточной поверхности. Существует два типа белков ГКГ: (1) белки ГКГ-I, представляющие антигены цитотоксическим Т-клеткам; (2) белки ГКГ-II, представляющие антигены Т-хелперам. Специфические функции цитотоксических Т-клеток и Т-хелперов обсуждаются далее.

Антигены на поверхности антиген-представляющих клеток связываются с рецепторными молекулами на поверхностях Т-клеток так же, как они связываются с белковыми антителами плазмы. Эти рецепторные молекулы состоят из вариабельного элемента, подобного вариабельному участку гуморального антитела, но в этом случае стволовой участок вариабельного элемента прочно связан с клеточной мембраной Т-лимфоцита. На одиночной Т-клетке может быть до 100000 рецепторных участков.

иммуноглобулинов (в начале иммунного ответа B-клетки синтезируют IgM , позже переключаются на продукцию IgG , IgE , IgA).

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ B-лимфоциты и T-лимфоциты популяций CD4+ и CD8+

✪ Цитотоксические T-лимфоциты

✪ T-лимфоциты

✪ Лимфоциты

✪ B-лимфоциты (B-клетки)

Субтитры

Я уже рассказал об основных клетках специфической иммунной системы, а сейчас мы еще раз обобщим изученное. Давайте начнем с B-лимфоцита, которого я всегда рисую синими цветом.. Вот он перед вами. У B-лимфоцитов на поверхности присутствуют мембранные иммуноглобулины, причем у каждого такого лимфоцита свой вариант вариабельного домена. Повторю: у B-лимфоцитов на поверхности есть мембранные иммуноглобулины, и у каждого такого лимфоцита свой вариант вариабельного домена. Вариабельные домены нарисую розовым. У другого B-лимфоцита будут другие вариабельные домены. Поэтому они могут реагировать на самые разные антигены, проникшие в организм. При этом B-лимфоциты активируются. Что для этого нужно и что при этом происходит? Давайте поговорим о том, что происходит при активировании В-лимфоцитов. Что нужно для запуска активации? Для этого нужно, чтобы патоген связался с мембранным иммуноглобулином. Запишем, что патоген связывается. Патоген связывается с мембранным иммуноглобулином. Но этого мало. Обычно B-лимфоциту нужна стимуляция T-лимфоцитом. Так и пишем: стимуляция Т- лимфоцитом. В какой ситуации необходима такая стимуляция? B-лимфоцит является антигенпрезентирующей клеткой. Он поглощает антиген, расщепляет его и демонстрирует вместе с ГКГ класса 2. Его мы тоже сейчас нарисуем. Это ГКГ класса 2. С ним связываются фрагменты антигена. С этим комплексом связывается активированный T-хелпер, у которого есть рецептор с вариабельным доменом, специфичным для этого конкретного антигена. Да, кривоватый получился рецептор, но суть ясна, по крайней мере, я буду на это надеяться. После активации следует дифференцировка: клетка делится, и ее потомки могут стать эффекторными клетками. Это справедливо и для T-, и для B-лимфоцитов. После активации лимфоцит производит эффекторные клетки и клетки памяти. Клетки памяти сохраняются надолго, и их в результате деления получается много. При повторном проникновении того же патогена он с большой вероятностью наткнется на клетку памяти, запустив быстрый иммунный ответ. Эффекторные B-лимфоциты – это фабрики по производству иммуноглобулинов. Итак, эффекторные B-лимфоциты – производят иммуноглобулин. Логика такая: раз антитело подходит к антигену, попавшему в организм, нужно синтезировать побольше. Все производственные мощности клетки принимаются синтезировать антитела. Расскажу вам один факт, который мне подсказала жена. Подслушав то, как я записывал прошлое видео. Она специалист в гематологии и разбирается в иммунологии, так что я ей в этом доверяю: она в этом деле эксперт. В прошлом ролике я опрометчиво заявил, что антитела вырабатывают активированные эффекторные B-лимфоциты. Так оно и есть на самом деле – антитела вырабатываются исключительно B-лимфоцитами. Однако, для секретирующих антитела клеток есть свое название. Эти эффекторные B-лимфоциты обычно называют плазматическими клетками. Запишу термин. В ходе дифференцировки меняется название. Так называют B-лимфоцит, который начал выделять антитела. После этого его называют исключительно плазматической клеткой. Так что на вопрос о том, какие клетки производят антитела, не отвечайте, что это B-лимфоциты. Правильным будет ответ: плазматические клетки. Это общепринятый термин, используемый в иммунологии, а также ревматологии. Простите, я сказал, что моя жена – гематолог? Нет, она ревматолог. Иногда я в этом путаюсь. Так вот, суть B-лимфоцито в производстве антител, которые свяжутся с антигенами вирусов или бактерий и сделают их заметными для макрофагов и прочих фагоцитов. Но вот и все о них, теперь переходим к T-лимфоцитам. Я расскажу о них то, чего не было в прошлых роликах. Так вот, существует две разновидности T-лимфоцитов. Вы уже знаете о хелперах и цитотоксических T-лимфоцитах, но есть и другая классификация лимфоцитов, и я расскажу вам о ней. Итак, две разновидности. У обеих – T-клеточный рецептор. Нарисую его вот таким образом. T-клеточный рецептор. Кроме того, на их мембранах есть ряд других белков. У некоторых T-лимфоцитов есть мембранный белок, называемый CD4. CD4. У других T-лимфоцитов есть другой белок – это CD8. Его тоже подпишем. CD8. Лимфоцит справа называется CD8-положительным T-лимфоцитом. У него на мембране есть CD8. А вот CD4-положительный T-лимфоцит. Вот две разновидности. Их разделяют по этим белкам. Белок CD4 – это рецептор, который имеет сродство с белками ГКГ класса 2. Большинство CD4-положительных клеток – это T-хелперы. В большинстве случаев, если в разговоре упоминают CD4-положительные клетки, то по привычке имеют в виду именно хелперные T-лимфоциты. Обычно говорят о них. Пожалуй, я подпишу его - T-хелпер. Рецептор CD8 имеет сродство с ГКГ класса 1. Укажем это на рисунке. У раковых клеток ГКГ класса 1 на мембране связан с антигенами рака. Поэтому CD8 характерен для цитотоксических лимфоцитов. CD8 характерен для цитотоксических лимфоцитов. Обычно до того как клетка активирована, ее называют CD4- или CD8-положительной, а о функции лимфоцита говорят уже после активации. Уже после. Это особенности терминологии. Надеюсь, суть вы улавили. Теперь вспомним, чем занимается этот лимфоцит. Он связывается с белками ГКГ, которые находятся на мембране вместе с антигенами. Вот ГКГ класса 1. Как я уже говорил в прошлом ролике, он есть у каждой клетки с ядром. Допустим, в клетке произошло что-то плохое. Что-то нехорошее, может быть, это вирус. Может быть, рак. Пораженная клетка должна умереть, иначе она будет копировать вирус или размножаться, если это опухоль. Так вот, CD8-положительные T-лимфоциты убивают клетки, пораженные вирусом или онкологией. Они убивают пораженные клетки, которые в противном случае могли угрожать всему организму, в целом. T-хелперы – совсем другое дело. Давайте возьмем дендритную клетку – антигенпрезентирующую клетку. У нее есть ГКГ класса 2, с которым соединяются фрагменты переваренного антигена. Он активирует хелперные T-лимфоциты, которые делятся и дифференцируются в эффекторные клетки, а так же клетки памяти. У эффекторного T-лимфоцита есть несколько функций. Хелперный T-лимфоцит активирует B-лимфоциты и выделяет цитокины. Выделяет цитокины. Активированный лимфоцит выделяет множество веществ, которые служат сигналом другим клеткам, например другим лимфоцитам, поднимая при этом тревогу. Часть этих цитокинов помогает цитотоксическим лимфоцитам в их активации. Цитокины поднимают тревогу, и CD8-положительные, то есть цитотоксические T-лимфоциты, эффекторные лимфоциты, принимаются убивать клетки. Что касается клеток памяти, то это копии оригинальных лимфоцитов, которые надолго сохраняются в этом месте на случай повторения угрозы, чтобы обеспечить более быстрый ответ. Надеюсь, что не сильно вас запутал новыми терминами, но это было необходимо. И теперь вы знаете, что антитела синтезируют не B-лимфоциты, не их, а клетки, у которых есть собственное название. Это плазматические клетки или плазмоциты.

Типы Т-лимфоцитов

Т-лимфоциты, обеспечивающие центральную регуляцию иммунного ответа.

Дифференциация в тимусе

Все Т-клетки берут своё начало от гемопоэтических стволовых клеток красного костного мозга , которые мигрируют в тимус и дифференциируются в незрелые тимоциты . Тимус создаёт микросреду, необходимую для развития полностью функционального репертуара Т-клеток, который является ГКГ-ограниченным и толерантным к самому себе.

Дифференциация тимоцитов разделяется на разные стадии в зависимости от экспрессии различных поверхностных маркеров (антигенов). На самой ранней стадии, тимоциты не экспрессируют корецепторы CD4 и CD8, и поэтому классифицируются как двойные негативные (англ. Double Negative (DN) ) (CD4-CD8-). На следующей стадии тимоциты экспрессируют оба корецептора и называются двойными позитивными (англ. Double Positive (DP) ) (СD4+CD8+). Наконец на финальной стадии происходит селекция клеток, которые экспрессируют только один из корецепторов (англ. Single Positive (SP) ): или (CD4+), или (CD8+).

Раннюю стадию можно разделить на несколько подстадий. Так, на подстадии DN1 (англ. Double Negative 1 ), тимоциты имеют следующую комбинацию маркеров: CD44 +CD25 -CD117 +. Клетки с данной комбинацией маркеров ещё называют ранними лимфоидными предшественниками (англ. Early Lymphoid Progenitors (ELP) ). Прогрессируя в своей дифференциации, ELP активно делятся и окончательно теряют способность трансформироваться в другие типы клеток (например В-лимфоциты или миелоидные клетки). Переходя на подстадию DN2 (англ. Double Negative 2 ), тимоциты экспрессируют CD44 +CD25 +CD117 + и становятся ранними Т-клеточными предшественниками (англ. Early T-cell Progenitors (ETP) ). В течение DN3 подстадии (англ. Double Negative 3 ), ETP клетки имеют комбинацию CD44 -CD25 + и вступают в процесс β-селекции.

β-селекция

Гены Т-клеточного рецептора состоят из повторяющихся сегментов, принадлежащих к трём классам: V (англ. variable ), D (англ. diversity ) и J (англ. joining ). В процессе соматической рекомбинации генные сегменты, по одному из каждого класса, соединяются вместе (V(D)J-рекомбинация). Случайное объединение последовательностей сегментов V(D)J приводит к появлению уникальных последовательностей вариабельных доменов каждой из цепей рецептора. Случайный характер образования последовательностей вариабельных доменов позволяет генерировать Т-клетки, способные распознавать большое количество различных антигенов, и, как следствие, обеспечивать более эффективную защиту против быстро эволюционирующих патогенов. Однако этот же механизм зачастую приводит к образованию нефункциональных субъединиц Т-клеточного рецептора. Гены, кодирующие β-субъединицу рецептора, первыми подвергаются рекомбинации в DN3-клетках. Чтобы исключить возможность образования нефункционального пептида, β-субъединица образует комплекс с инвариабельной α-субъединицей пре-T-клеточного рецептора, формируя т. н. пре-T-клеточный рецептор (пре-ТКР) . Клетки, неспособные образовывать функциональный пре-ТКР, погибают в результате апоптоза . Тимоциты, успешно прошедшие β-селекцию, переходят на подстадию DN4 (CD44 -CD25 -) и подвергаются процессу позитивной селекции .

Позитивная селекция

Клетки, экспрессирующие на своей поверхности пре-ТКР все ещё не являются иммунокомпетентными, так как не способны связываться с молекулами главного комплекса гистосовместимости. Для узнавания молекул ГКГ T-клеточным рецептором необходимо наличие корецепторов CD4 и CD8 на поверхности тимоцитов. Образование комплекса между пре-ТКР и корецептором CD3 приводит к ингибированию перестроек генов β-субъединицы и в то же время вызывает активацию экспрессии генов CD4 и CD8. Таким образом тимоциты становятся двойными позитивными (DP) (CD4+CD8+). DP-тимоциты активно мигрируют в корковое вещество тимуса, где происходит их взаимодействие с клетками кортикального эпителия , экспрессирующими белки обоих классов ГКГ (MHC-I и MHC-II). Клетки, неспособные взаимодействовать с белками ГКГ кортикального эпителия, подвергаются апоптозу , в то время как клетки, успешно осуществившие такое взаимодействие, начинают активно делиться.

Негативная селекция

Тимоциты, прошедшие позитивную селекцию, начинают мигрировать к кортико-медуллярной границе тимуса. Попадая в медуллу, тимоциты взаимодействуют с собственными антигенами организма, презентированными в комплексе с белками ГКГ на медуллярных тимических эпителиальных клетках (мТЭК). Тимоциты, активно взаимодействующие с собственными антигенами, подвергаются апоптозу . Негативная селекция предотвращает появление самоактивирующихся Т-клеток, способных вызывать аутоиммунные заболевания клон . Некоторые из клеток этого клона превращаются в эффекторные Т-клетки , которые выполняют функции, специфичные для данного типа лимфоцита (например, выделяют цитокины в случае Т-хелперов или же лизируют поражённые клетки в случае Т-киллеров). Другая часть активированных клеток трансформируется в Т-клетки памяти . Клетки памяти сохраняются в неактивной форме после первичного контакта с антигеном до тех пор, пока не наступает повторное взаимодействие с тем же антигеном. Таким образом, Т-клетки памяти хранят информацию о ранее действовавших антигенах и обеспечивают вторичный иммунный ответ, осуществляющийся в более короткие сроки, чем первичный.

Взаимодействие Т-клеточного рецептора и корецепторов (СD4, CD8) с главным комплексом гистосовместимости важно для успешной активации наивных Т-клеток, однако его самого по себе недостаточно для дифференциации в эффекторные клетки. Для последующей пролиферации активированных клеток необходимо взаимодействие т. н. костимулирующих молекул. Для Т-хелперов такими молекулами являются рецептор CD28 на поверхности Т-клетки и иммуноглобулин B7 на поверхности антигенпрезентирующей клетки.