Мусорная ДНК оказалась полезна для иммунотерапии рака

Некодирующая часть генома человека, так называемая «мусорная» ДНК, оказалась важным источником пептидов-антигенов, которые можно использовать для иммунотерапии рака, выяснила группа ученых из Канады.

Они придумали и опубликовали в журнале Science Translational Medicine методику, которая позволяет усовершенствовать этот процесс.

Наша иммунная система умеет выискивать раковые клетки и уничтожать их самостоятельно, но в некоторых случаях она их не замечает — из таких «невидимых» клеток и получаются опухоли. Но если объяснить ей что именно надо искать — дать «понюхать» что-нибудь, присущее только раковым клеткам, она, как собака-ищейка, сможет их распознать и истребить. В этом заключается суть противораковой иммунотерапии. «Нос» и «зубы» иммунной системы — это ее T-лимфоциты, которые проверяют клетки на наличие подозрительных фрагментов белков. Клетки имеют на своей поверхности так называемый Главный комплекс гистосовместимости (ГКГ), к которому прикреплены антигены, пептиды из этой клетки. Если лимфоцит находит клетку с ГКГ с антигеном, который он обучен распознавать, то разрушает ее. Ученые придумали подсовывать дендритным клеткам — тренерам, натаскивающим лимфоцитов — ракоспецифичные антигены, которые те не заметили самостоятельно, и тем самым активировать на них иммунный ответ. Из-за сложностей поиска на данный момент обнаружено не очень много эффективных антигенов подходящих для создания вакцин.

Группа ученых во главе с Селин Лёмон (Celine Laumont) из университета Монреаля придумала новый способ находить пептиды, которые подходят для обучения иммунной системы. Сейчас чаще всего для этого используют так называемую реверсивную иммунологию, когда на основании экзомного секвенирования находят в раковых клетках характерные для них мутантные участки генов, а затем отфильтровывают те, продукты которых могут хорошо связываться с ГКГ. При этом большая часть найденных антигенов оказываются «пустышками» из-за того, что метод не учитывает остальные стадии взаимодействия ГКГ с антигеном помимо связывания, так что приходится дополнительно верифицировать кандидатов дополнительными методами. В итоге количество потенциальных мишеней для активации иммунной системы оказывается невелико.

При этом в расчет берутся обычно только мутантные антигены, тогда как неизмененные последовательности, экспрессирующиеся только в раковых клетках, остаются за бортом анализа. Также из поиска исключаются некодирующие куски генома, например межгенные участки или интроны. Последние занимают большую часть генома, могут содержать массу раковых мутаций и в принципе участвовать в транскрипции и затем в белковом синтезе. Ликвидировав эти два недочета существующей методологии, исследователи нашли новые перспективные антигены.

Для этого секвенировали всю РНК двух линий раковых клеток и проанализировали двумя способами. Первый был направлен на поиск активных генов с однонуклеотидными ракоспецифичными заменами в кодирующей последовательности. Второй же был направлен на то, чтобы обнаружить любые участки РНК, которая в обилии водились в раковых и отсутствовали в обычных клетках. Поиск подходящих кандидатов по объединенной базе таких фрагментов и последующая валидация результатов дали для одной линии раковых клеток 14 потенциальных антигенов, а для другой 7. Оказалось, что большая их часть получилась из-за трансляции некодирующих областей генома и была бы пропущена при использовании стандартного протокола.

После этого исследователи проверили эффективность пяти самых перспективных пептидов на мышах. Они иммунизировали их дендритными клетками с этими антигенами и затем вкололи раковые клетки. С контрольными мышами проводили те же манипуляции, но дендритные клетки были без соответствующих антигенов. Три кандидата оказались особенно удачными: они заметно продлили мышам жизнь, а уровень Т-клеток, обученных на поиск этих антигенов, оказался выше контрольного. Затем они перешли от экспериментов на мышах к семи человеческим первичным раковым линиям и аналогичным способом нашли 22 потенциальных антигенов, из которых два были мутантными, а остальные снова относились к неправильно экспрессирующимся.

Новый метод позволил существенно расширить наши представления о потенциальных раковых антигенах — оказалось, что большое их количество можно обнаружить, заглянув в некодирующие области генома, обойденные вниманием стандартной стратегии поиска. Если такие антигены в изобилии водятся в раковых клетках и хорошо подходят для «дрессировки» лимфоцитов, они могут быть использованы для вакцинации.

Источник: N+1