Новый инструмент редактирования РНК может улучшить лечение рака

Платформа CRISPR для редактирования РНК, названная MEGA (Multiplexed Effector Guide Arrays), может повысить эффективность клеточной терапии рака, согласно исследованию, опубликованному 21 февраля в Cell.

Исследователи из Стэнфордского университета использовали MEGA для модификации РНК иммунных клеток, что позволило регулировать их метаболизм и усилить способность клеток атаковать опухоли.

Ведущий автор, аспирант Виктор Тиу, изучал способы улучшения терапии CAR T-клетками. В этом лечении T-клетки (тип лейкоцитов) модифицируют, добавляя химерный антигенный рецептор (CAR), который помогает им находить раковые клетки. Хотя терапия CAR T успешно лечит лимфомы и множественную миелому, она менее эффективна против солидных опухолей (например, рака поджелудочной железы или легких).

Солидные опухоли сложнее проникнуть, и T-клетки истощаются, прежде чем уничтожат опухоль. Они эволюционировали для быстрой атаки вирусов и быстро расходуют энергию в борьбе с раком.

Предотвращение истощения клеток

Предыдущие попытки улучшить CAR T-терапию использовали CRISPR-Cas9 для редактирования ДНК клеток. Однако это рискованно, так как необратимо удаляет фрагменты ДНК, что может иметь непредвиденные последствия, включая озлокачествление самих T-клеток.

Стэнфордская команда использовала CRISPR-Cas13d — молекулярные «ножницы», разрезающие РНК, а не ДНК. Это позволяет обратимо менять экспрессию генов. В отличие от Cas9, Cas13d может одновременно нацеливаться на множество генов — в работе показано редактирование 10 генов одновременно в человеческих T-клетках.

«РНК — это следующий уровень после ДНК, поэтому мы не затрагиваем генетический код, но всё ещё можем добиться значительных изменений в экспрессии генов, которые меняют поведение клетки», — пояснил Тиу.

Чтобы проверить, улучшает ли инструмент функцию CAR T-клеток, они определили 24 гена, потенциально связанных с истощением T-клеток. Протестировав 6400 парных комбинаций генов в культуре клеток, они выявили новые пары генов, совместное подавление которых с помощью MEGA особенно эффективно усиливало противоопухолевую функцию.

Превращение T-клеток в «марафонцев»

В другом эксперименте команда настроила набор метаболических генов в T-клетках, чтобы перевести их из «спринтеров» в «марафонцев», дав им выносливость для борьбы с опухолями. Они сравнили MEGA CAR T-клетки с обычными T-клетками и CAR T-клетками в культуре с опухолевыми клетками и у мышей с раком.

Сначала MEGA-клетки отставали в противораковой активности. Однако со временем они продолжали атаковать опухоль, в то время как обычные CAR T и T-клетки истощались. В итоге MEGA-клетки показали 10-кратное улучшение в снижении роста опухоли и долгосрочной пролиферации T-клеток.

Ключом был сдвиг в использовании клетками сахара — от быстрого гликолиза в сторону окислительного фосфорилирования.

«Мы смогли использовать эту технологию, чтобы отредактировать мРНК в пути использования сахара внутри T-клеток, которые регулируют их выбор, какую молекулу сахара использовать», — сказал старший автор Стэнли Ци. В результате «мы смогли действительно поддержать жизнеспособность этих T-клеток, чтобы они дольше жили в месте опухоли и действовали намного эффективнее».

Управляемый безопасный переключатель

Платформа MEGA не только позволила точно настраивать гены, регулирующие метаболизм T-клеток, но и сделала эту настройку управляемой с помощью лекарства. Присутствие антибиотика триметоприма включало изменения РНК, подавляя гликолиз и превращая клетки в «атлетов на выносливость». Когда препарат убирали, клетки возвращались к исходной экспрессии генов.

Этот механизм контроля на основе лекарств «позволяет создать предохранительный выключатель для иммунотерапии», — сказала соавтор Кристал Макколл, профессор педиатрии и медицины в Стэнфорде.

Хотя платформа находится на ранней стадии, исследователи надеются, что она может оказаться полезной в клинической практике. Тиу планирует продолжать разработку платформы для этой цели: «Было бы очень круто попытаться довести это до реального клинического продукта. Думаю, есть большой потенциал, чтобы по-настоящему улучшить терапию CAR T-клетками способами, которые раньше были невозможны».