СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ИММУННОГО ОТВЕТА ПРОТИВ КЛЕТОК ОПУХОЛЕВОЙ ЛИНИИ АДЕНОКАРЦИНОМЫ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ, ЭКСПРЕССИРУЮЩИХ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ АНТИГЕНЫ, С ПОМОЩЬЮ ДЕНДРИТНЫХ КЛЕТОК, ТРАНСФЕЦИРОВАННЫХ ПОЛИЭПИТОПНОЙ ДНК-КОНСТРУКЦИЕЙ

Изобретение относится к биотехнологии, белковой инженерии и медицине, конкретно - к созданию рекомбинантных плазмид, обеспечивающих экспрессию полиэпитопных опухоль-ассоциированных антигенов в дендритных клетках, способных стимулировать цитотоксический противоопухолевый ответ.

В настоящее время активно используются новые клеточные и молекулярно-генетические технологии для создания противоопухолевого иммунитета. Одним из перспективных подходов является создание генмодифицированных вакцин на основе дендритных клеток. ДК являются профессиональными антиген-презентирующими клетками и обладают специальными механизмами захвата и представления антигена Т-клеткам В частности дендритные клетки играют важную роль во взаимодействии врожденного и приобретенного иммунитета при онкологических заболеваниях. Как компонент врожденной иммунной системы, ДК выполняют главную функцию представление антигена для регуляции активности адаптивного иммунного ответа, определяя тип иммунного реагирования. Направленность иммунных реакций определяется профилем цитокинов продуцирующихся ДК и их микроокружением. При этом показано, что для формирования полноценного клеточного ответа дендритные клетки должны стимулировать преимущественное формирование специфического иммунного ответа по Т-хелпер 1 типу и увеличивать цитотоксический потенциал лимфоцитов.

Рак молочной железы являются ведущей онкологической патологией населения России и составляет более 1/5 доли среди всех злокачественных опухолей у женщин. Учитывая высокую актуальность этой проблемы и низкую эффективность традиционных методов лечения и профилактики рака молочной железы, становится важным поиск новых подходов стимуляции противоопухолевого иммунного ответа.

Использование полиэпитопных конструкций позволяет запускать поликлональную реакцию Т-клеток, обеспечивающих запуск более мощного иммунного ответа против различных раковых клеток, составляющих опухоль, и позволяет преодолевать возможную потерю экспрессии данного эпитопа опухоль-ассоциированного антигена в опухолевых клетках. Дополнительное проведение HLA-типирования позволяет выбирать только те эпитопы, которые увеличивают шанс развития специфического CD8+ или/и СD4+Т-клеточного ответа, или обоих одновременно. Также, данный способ уменьшает риск возникновения аутоиммунных реакций, так как используется только ограниченный набор эпитопов опухолевого белка, что существенно снижает возможность развития аутоиммунного ответа на собственные ткани.

Наиболее близким к предполагаемому способу является получение ДК и нагрузки их полиэпитопной pVaxl/pet-neu конструкцией, несущей специфические HLA-A*0201 связанные участки гена ErbB2/Her2 [Scardino A., Alimandi M., Correale Р., et al. A Polyepitope DNA Vaccine Targeted to Her-2/ErbB-2 Elicits a Broad Range of Human and Murine CTL Effectors to Protect against Tumor Challenge. // Cancer Res. - 2007. - Vol.67(14). - p.7028-7036]. В работе использовались мононуклеарные клетки периферической крови условно здоровых доноров. Дендритные клетки получали из прилипающей фракции МНК при добавлении в культуру 50 нг/мл грану-лоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ) и 0,5 нг/мл ИЛ-4. Через 7 дней 100 тыс. ДК трансфецировались 1 мкг pVaxl/pet-neu, с использованием трансфецирующего реагента «Effecten» (Qiagen). Трансфецированные ДК облучались и добавлялись в культуру лимфоцитов (неприлипшая фракция МНК) в соотношении ДК:МНК=1:5. Далее, совместная культура инкубировалась в течение 5 дней. Далее, в течение 10 дней продолжалось культивирование в присутствии ИЛ-2 (20 МЕ/мл), с заменой среды и цитокина каждые 3 дня. Для постановки цитотоксического теста, таргетные клетки C1R-A2 (клеточная линия, стабильно трансфецированная геном HLA-A*0201, и неэкспрессирующая другие типы молекул HLA) метились 150 мкСi ⁵¹Сr, помещались в 96-луночные круглодонные планшеты, и потом, когда необходимо, нагружались пептидом (1 мкмоль/л) в течение 90 минут. Эффекторы добавлялись к таргетным клеткам в различных соотношениях и инкубировались в течение 6 часов. После инкубации, собирались супернатанты и измерялась радиоактивность на гамма счетчике. Процент специфического лизиса рассчитывался как (эксперимент спонтанный/максимум спонтанный ⁵¹Сr)×100. Исследователями было показано, что уровень ЦТЛ ответа варьировал в зависимости от донора, иммуногенности эпитопа опухоль-ассоциированного гена Неr2, а также от соотношения таргетных и эффек-торных клеток.

Описанный способ получения антиген-активированных дендритных клеток достаточно длителен (12 суток), требует использования большого количества рекомбинантных цитокинов (рчГМ-КСФ, рчИЛ-4, и рчИЛ-2), что ведет к значительному удорожанию технологии, так и обладает недостаточной цитотоксической активностью.

Новой задачей является создание эффективного и экономичного способа генерации антиген-специфических цитотоксических лимфоцитов из мононуклеарных клеток периферической крови условно здоровых доноров, обладающих достаточной эффективностью для индукции цитотоксического ответа против клеток линии рака молочной железы человека (MCF-7) in vitro.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в следующем:

Из прилипающей фракции мононуклеарных клеток периферической крови человека получают последовательно незрелые и зрелые ДК, с использованием рчГМ-КСФ+рчИЛ-4 и рчФНО-α соответственно. Антигенную активацию зрелых ДК проводят с помощью магнитной трансфекции различных полиэпитопных конструкций [“Polyepitope constructs and methods for their preparation and use”, Application No.: 61/311,981, дата подачи 09.03.2010, international publication number: WO 2011/110953 A2]. Далее, неприлипшую фракцию мононуклеарных клеток периферической крови культивируют с антиген-активированными ДК в соотношении 10:1. Для улучшения модуляции специфического противоопухолевого иммунного ответа в совместную культуру МНК и ДК добавляют рчИЛ-12 и рчИЛ-18, что позволяет повысить потенциал цитотоксической активности мононуклеарных антиген-специфических клеток, против опухолевых клеток рака молочной железы человека (клеточная линия MCF-7), обуславливая цитотоксическую направленность Т-клеток при их пролиферации и дифференцировки в эффекторные клетки.

Принципиальным отличием разработанного способа от прототипа является:

1. Использование рчФНО-α для созревания культуры дендритных клеток, что позволяет сократить процесс созревания ДК до 96 часов;

2. Использование ДНК-конструкций, содержащие наиболее иммуногенные эпитопы основных опухоль-ассоциированных антигенов рака молочной железы, позволяет стимулировать специфический цитотоксический иммунный ответ;

3. Использование рчИЛ-12 и рчИЛ-18 при сокультивировании ДК, трансфецированных ДНК-конструкциями, содержащие наиболее иммуногенные эпитопы основных опухоль-ассоциированных антигенов рака молочной железы, и МНК, что повышает эффективность стимуляции и направленную дифференцировку наивных Т-клеток по Т-хелперы 1 типу.

Предполагаемое изобретение повышает эффективность генерации цитотоксических клеток, а также позволяет сократить сроки сокультивирования ДК и МНК, что в итоге приводит к снижению стоимости способа.

Техническим результатом изобретения является генерация in vitro антиген-специфических клонов Т-клеток с активностью CD8+ Т-клеток и Т-хелперов 1 типа, необходимых для формирования противоопухолевого цитотоксического ответа против клеток рака молочной железы человека.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Выделенная из периферической крови условно-здоровых доноров прилипающая фракция мононуклеарных клеток культивируется в концентрации 1 млн/мл в полной среде содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глютамина, 10 мМ HEPES, 5×10^-5 мМ 2-меркаптоэтанола, 80 мкг/мл гентами-цина, 100 мкг/мл ампициллина в атмосфере 5% СO₂ при 37°С с добавлением рчГМ-КСФ (50 нг/мл) и рчИЛ-4 (100 нг/мл). Через 96 часа культивирования для созревания незрелых дендритных клеток в культуру вносится рчФНО-α в дозе 25 нг/мл. Через 24 часа после добавления ФНО-α, проводится магнитная трансфекция полученных зрелых ДК различными полиэпитопными конструкциями, универсальной или специфической по HLA-A*0201 [“Polyepitope constructs and methods for their preparation and use”, Application No.: 61/311,981, дата подачи 09.03.2010, international publication number: WO 2011/110953 A2], с использованием реагентов коммерческого набора компании «Promokine» согласно инструкции производителя.

Полученные дендритные клетки культивируются с неприлипшей фракцией мононуклеарных клеток в соотношении 1:10 с добавлением рчИЛ-12 в дозе 10 нг/мл и рчИЛ-18 в дозе 100 нг/мл в течение 72 часов.

Способность полученных трансфецированных плазмидами ДК стимулировать прямую цитотоксическую активность против опухолевых клеток, как аутоло-гичных, так и специфической линии, оценивалась по уровню высвобождения внутриклеточного фермента (лактатдегидрогеназы) с помощью коммерческого набора фирмы «Promega» согласно протоколу производителя. Для праймирования опухолевых антигенов, полученные ДК, трансфецированные плазмидами, совместно культивировались с неприлипшей фракцией МНК в соотношении 1:10. Также, оценивался цитотоксический ответ МНК в зависимости от добавления в культуру рчИЛ-18 и рчИЛ-12. Во все группы через 48 часов сокультивирования вносились клетки опухолевой линии рака молочной железы человека (MCF-7).

Изобретение поясняется чертежом. На фигуре 1 изображена цитотоксич-ность совместной культуры МНК здоровых доноров позитивных по HLA-A*02 и аутологичных трансфецированных ДК по отношению к опухолевым клеткам линии MCF-7 (n=8). Данные представлены в виде среднего и ошибки среднего.

На фигуре обозначено:

МНК+Дк0 - совместная культура МНК и ДК без трансфекции;

МНК+Дкр5 - совместная культура МНК и ДК, трансфецированных плазмидой р5;

МНК+ДкU - совместная культура МНК и ДК, трансфецированных универсальной плазмидой;

МНК+ДкА - совместная культура МНК и ДК, трансфецированных плазмидой специфичной для НLА-А*0201;

МНК+ДкЕ - совместная культура МНК и ДК, трансфецированных плазмидой несущей ген Erbb2;

Стрелками обозначены статистически значимые различия

В результате проведенного эксперимента установлено, что группы с трансфекцией универсальной плазмидой и плазмидой специфичной к HLA-A*0201 обладают достоверно большей стимулирующей цитотоксической способностью по сравнению с группами МНК с совместно с ДК без трансфекции, с трансфекцией плазмидами р5. Добавление иммунорегуляторных цитокинов ИЛ-18 и ИЛ-12 в совместную культуру МНК и ДК приводит к увеличению гибели опухолевых клеток, при этом в группе МНК+ДкА, с трансфекцией плазмидой специфической для HLA-А*0201 отмечается повышение цитотоксического ответа по сравнению с группами контроля.

Таким образом, можно сделать вывод, что конструкции плазмид универсальная и специфичная для HLA-A*0201 являются эффективными способами индукции цитотоксической активности культуры МНК в условиях магнитной трансфекции на стадии зрелых дендритных клеток.