mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-NCE-2845mimmun-2845Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSЭкспансия NK-клеток in vitro сопровождается потерей экспрессии ингибирующих рецепторов KIRNK cells expansion in vitro is followed by loss of inhibitory KIR expressionhttps://orcid.org/0000-0001-6221-5478АлексееваН. А.AlekseevaN. A.

Алексеева Надежда Алексеевна – аспирант, младший научный сотрудник

117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10

Nadezhda A. Alekseeva, Postgraduate Student, Junior Research Associate

16/10 Miklukho-Maklay St  Moscow 117997

nadalex@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3378-6508УстюжанинаМ. О.UstyuzhaninaM. O.

Устюжанина Мария Олеговна – аспирант, инженер-исследователь, младший научный сотрудник ФГБУН «Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова» Российской академии наук; инженер, Сколковский институт науки и технологий

Москва

Maria J. Ustiuzhanina, Postgraduate Student, EngineerResearcher, Junior Research Associate, Shemyakin– Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; Engineer, Center of Life Sciences, Skolkovo Institute of Science and Technolog

Moscow

mashaust1397@gmail.comСтрельцоваМ. А.StreltsovaM. A.

Кандидат биологических наук, научный сотрудник

Москва

PhD (Biology), Research Associate

Moscow

 

ГречихинаМ. В.GrechikhinaM. V.

Гречихина Мария Владимировна – младший научный сотрудник

Москва

Maria V. Grechikhina, Junior Research Associate

Moscow

marygrec@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8119-8247ЛуценкоГ. В.LutsenkoG. V.

Луценко Геннадий Владимирович – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Москва

Gennadiy V. Lutsenko, PhD (Biology), Senior Research Associate

Moscow

gvlut@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8119-8247КоваленкоЕ. И.KovalenkoE. I.

Коваленко Елена Ивановна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Москва

Elena I. Kovalenko, PhD (Biology), Senior Research Associate

Moscow

lenkovalen@mail.ruФГБУН «Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова» Российской академии наукРоссияShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБУН «Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова» Российской академии наук; Сколковский институт науки и технологийРоссияShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences; Skolkovo Institute of Science and TechnologyRussian Federation202301062023253441446Copyright © Алексеева Н.А., Устюжанина М.О., Стрельцова М.А., Гречихина М.В., Луценко Г.В., Коваленко Е.И., 20232023Алексеева Н.А., Устюжанина М.О., Стрельцова М.А., Гречихина М.В., Луценко Г.В., Коваленко Е.И.Alekseeva N.A., Ustyuzhanina M.O., Streltsova M.A., Grechikhina M.V., Lutsenko G.V., Kovalenko E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/2845

NK-клетки – лимфоциты врожденного иммунитета, которые способны эффективно элиминировать измененные клетки организма, что делает перспективным их применение в иммунотерапии вирусных заболеваний и опухолей. Популяция NK-клеток отличается высоким фенотипическим и функциональным разнообразием. В частности, в пуле высокодифференцированных NK-клеток в присутствии цитомегаловируса (HCMV) может формироваться популяция адаптивных клеток, которые отличаются высокой продолжительностью жизни и высокой цитотоксичностью. Однако для осуществления цитотоксической реакции NK-клетке необходимо пройти процесс обучения, в ходе которого она приобретает экспрессию рецепторов NKG2A и KIR. Ингибирующий сигнал от этих рецепторов предотвращает цитотоксическую реакцию против здоровых клеток организма. В настоящий момент существует множество эффективных методов накопления NK-клеток для последующего применения в терапии, один из них – стимуляция IL-2 и фидерными клетками K562-mbIL21. Высокодифференцированные NK-клетки с адаптивно-подобным фенотипом способны отвечать экспансией на такую стимуляцию. Однако показано, что в ходе активной пролиферации может динамически изменяться фенотип NK-клеток. Потеря экспрессии ингибирующих рецепторов KIR в ходе интенсивной пролиферации NK-клеток в ответ на стимул может негативно сказаться на их цитотоксическом потенциале и способности элиминировать мишени. В этой работе показано, что высокодифференцированные NK-клетки CD56dimNKG2C+ HCMV-серопозитивных индивидов отличаются высокой долей клеток KIR2DL2/3+. Это может свидетельствовать о высокой стабильности экспрессии рецепторов KIR в этой популяции. Нами было показано, что клональные культуры CD56dimNKG2C+, полученные при стимуляции IL-2 и K562-mbIL21, отличаются высокой стабильностью экспрессии KIR2DL2/3 по сравнению с NKG2C-негативными и менее дифференцироваными CD56brightNKG2C+. Также в гетерогенных культурах предшественников адаптивных NK-клеток CD57-CD56dimNKG2C+ наблюдался более высокий уровень экспрессии KIR2DL2/3 в сравнении с NKG2C-негативными культурами CD57-CD56dimNKG2C-. Таким образом, накопление NK-клеток при стимуляции IL-2 и фидерными клетками K562-mbIL2 может приводить к потере экспрессии рецепторов KIR и снижению их функциональной активности. Однако культурам высокодифференцированных NK-клеток HCMV-серопозитивных индивидов CD56dimNKG2C+, а также культурам предшественников адаптивных NK-клеток CD57-CD56dim NKG2C+ свойственна большая стабильность экспрессии KIR2DL2/3 в сравнении с культурами NKG2C-негативных и менее дифференцированных NK-клеток. Как следствие, стимуляцию IL-2 и фидерными клетками K562-mbIL21 можно применять для накопления адаптивно-подобных клеток и их предшественников, и при этом цитотоксический потенциал полученных культур, как и экспрессия ингибирующих рецепторов KIR, будет стабилен.

NK cells are innate lymphocytes that are able to eliminate altered cells, which makes them promising for the immunotherapy of viral diseases and tumors. The NK cell population is characterized by high phenotypic and functional diversity. In particular, in the pool of highly differentiated NK cells in the presence of cytomegalovirus (HCMV), a population of adaptive cells can be formed, characterized by a high lifespan and high cytotoxicity. However, in order to carry out a cytotoxic reaction, a NK cell must undergo a licensing process, during which it acquires the expression of NKG2A and KIRs. Currently, there are many effective methods of NK cell accumulation for subsequent use in therapy, one of them is the stimulation with IL-2 and K562-mbIL21 feeder cells. Highly differentiated adaptive-like NK cells are able to expand in respond to such stimulation. However, the phenotype of actively expanding NK cells dynamically changes. Loss of inhibitory KIR expression during intense proliferation of NK cells may adversely affect their cytotoxic potential. This work shows that highly differentiated CD56dimNKG2C+ NK cells from HCMV-seropositive individuals have a high proportion of KIR2DL2/3+ cells. This may indicate a high stability of KIR receptor expression in this population. We have shown that CD56dimNKG2C+ clonal cultures obtained by stimulation with IL-2 and K562- mbIL21 are characterized by high stability of KIR2DL2/3 expression compared to NKG2C-negative and less differentiated CD56brightNKG2C+. Also, in heterogeneous cultures of adaptive NK cells precursors CD57- CD56dimNKG2C+, a higher expression level of KIR2DL2/3 was observed in comparison with NKG2C-negative cultures of CD57-CD56dimNKG2C-. Thus, the accumulation of NK cells upon stimulation with IL-2 and K562- mbIL2 feeder cells can lead to loss of expression of KIR receptors and a decrease in their functional activity. However, cultures of highly differentiated NK cells of HCMV-seropositive individuals CD56dimNKG2C+, as well as cultures of precursors of adaptive NK cells CD57-CD56dimNKG2C+, are characterized by a greater stability of KIR2DL2/3 expression. As a result, stimulation with IL-2 and K562-mbIL21 feeder cells can be used to accumulate adaptive-like cells and their progenitors with stable inhibitory KIR expression and high cytotoxic potential.

NK-клеткинатуральные киллерыингибирующие рецепторы KIRэкспансия NK-клетокиммунотерапияцитомегаловирусHCMVNK cellsnatural killersinhibitory KIRNK cells expansionimmunotherapyHCMVРНФ №22-15-00503The study was supported by the Russian Science Foundation grant # 22-15-00503ReferencesBeziat V., Liu L.L., Malmberg J.-A., Ivarsson M.A., Sohlberg E., Björklund A.T., Retière C., Sverremark- Ekström E., Traherne J., Ljungman P., Schaffer M., Price D.A., Trowsdale J., Michaëlsson J., Ljunggren H.-G., Malmberg K.-J. NK cell responses to cytomegalovirus infection lead to stable imprints in the human KIR repertoire and involve activating KIRs. Blood, 2013, Vol. 121, no. 14, pp. 2678-2689.Beziat V., Liu L.L., Malmberg J.-A., Ivarsson M.A., Sohlberg E., Björklund A.T., Retière C., Sverremark- Ekström E., Traherne J., Ljungman P., Schaffer M., Price D.A., Trowsdale J., Michaëlsson J., Ljunggren H.-G., Malmberg K.-J. NK cell responses to cytomegalovirus infection lead to stable imprints in the human KIR repertoire and involve activating KIRs. Blood, 2013, Vol. 121, no. 14, pp. 2678-2689.Braud V.M., Allan D.S., O'Callaghan C.A., Söderström K., d'Andrea A., Ogg G.S., Lazetic S., Young N.T., Bell J.I., Phillips J.H., Lanier L.L., McMichael A.J. HLA-E binds to natural killer cell receptors CD94/NKG2A, B and C. Nature, 1998, Vol. 391, no. 6669, pp. 795-799.Braud V.M., Allan D.S., O'Callaghan C.A., Söderström K., d'Andrea A., Ogg G.S., Lazetic S., Young N.T., Bell J.I., Phillips J.H., Lanier L.L., McMichael A.J. HLA-E binds to natural killer cell receptors CD94/NKG2A, B and C. Nature, 1998, Vol. 391, no. 6669, pp. 795-799.Cassidy S.A., Cheent K.S., Khakoo S.I. Effects of peptide on NK cell-mediated MHC I recognition. Front. Immunol., 2014, Vol. 5, 133. doi:10.3389/fimmu.2014.00133.Cassidy S.A., Cheent K.S., Khakoo S.I. Effects of peptide on NK cell-mediated MHC I recognition. Front. Immunol., 2014, Vol. 5, 133. doi:10.3389/fimmu.2014.00133.Charoudeh H.N., Terszowski G., Czaja K., Gonzalez A., Schmitter K., Stern M. Modulation of the natural killer cell KIR repertoire by cytomegalovirus infection. Eur. J. Immunol., 2013, Vol. 43, no. 2, pp. 480-487.Charoudeh H.N., Terszowski G., Czaja K., Gonzalez A., Schmitter K., Stern M. Modulation of the natural killer cell KIR repertoire by cytomegalovirus infection. Eur. J. Immunol., 2013, Vol. 43, no. 2, pp. 480-487.Denman C.J., Senyukov V.V., Somanchi S.S., Phatarpekar P.V., Kopp L.M., Johnson J.L., Singh H., Hurton L., Maiti S.N., Huls M.H., Champlin R.E., Cooper L.J.N., Lee D.A. Membrane-bound IL-21 promotes sustained ex vivo proliferation of human natural killer cells. PLoS One, 2012, Vol. 7, no. 1, e30264. doi:10.1371/journal.pone.0030264.Denman C.J., Senyukov V.V., Somanchi S.S., Phatarpekar P.V., Kopp L.M., Johnson J.L., Singh H., Hurton L., Maiti S.N., Huls M.H., Champlin R.E., Cooper L.J.N., Lee D.A. Membrane-bound IL-21 promotes sustained ex vivo proliferation of human natural killer cells. PLoS One, 2012, Vol. 7, no. 1, e30264. doi:10.1371/journal.pone.0030264.Gumá M., Angulo A., López-Botet M. NK cell receptors involved in the response to human cytomegalovirus infection. Curr. Top. Microbiol. Immunol., 2005, Vol. 298, pp. 207-223.Gumá M., Angulo A., López-Botet M. NK cell receptors involved in the response to human cytomegalovirus infection. Curr. Top. Microbiol. Immunol., 2005, Vol. 298, pp. 207-223.Kobyzeva P.A., Streltsova M.A., Erokhina S.A., Kanevskiy L.M., Telford W.G., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. CD56dimCD57−NKG2C+ NK cells retaining proliferative potential are possible precursors of CD57+NKG2C+ memory-like NK cells. J. Leukoc. Biol., 2020, Vol. 108, no. 4, pp. 1379-1395.Kobyzeva P.A., Streltsova M.A., Erokhina S.A., Kanevskiy L.M., Telford W.G., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. CD56dimCD57−NKG2C+ NK cells retaining proliferative potential are possible precursors of CD57+NKG2C+ memory-like NK cells. J. Leukoc. Biol., 2020, Vol. 108, no. 4, pp. 1379-1395.Kovalenko E.I., Streltsova M.A., Kanevskiy L.M., Erokhina S.A., Telford W.G. Identification of human memory-like NK cells. Curr. Protoc. Cytom., 2017, Vol. 79, 9.50.1-9.50.11. doi: 10.1002/cpcy.13.Kovalenko E.I., Streltsova M.A., Kanevskiy L.M., Erokhina S.A., Telford W.G. Identification of human memory-like NK cells. Curr. Protoc. Cytom., 2017, Vol. 79, 9.50.1-9.50.11. doi: 10.1002/cpcy.13.Palamarchuk A.I., Alekseeva N.A., Streltsova M.A., Ustiuzhanina M.O., Kobyzeva P.A., Kust S.A., Grechikhina M.V., Boyko A.A., Shustova O.A., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. Increased susceptibility of the CD57 − NK cells expressing KIR2DL2 / 3 and NKG2C to iCasp9 gene retroviral transduction and the relationships with proliferative potential, activation degree, and death induction response. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 24, 13326. doi: 10.3390/ijms222413326Palamarchuk A.I., Alekseeva N.A., Streltsova M.A., Ustiuzhanina M.O., Kobyzeva P.A., Kust S.A., Grechikh- ina M.V., Boyko A.A., Shustova O.A., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. Increased susceptibility of the CD57 − NK cells expressing KIR2DL2 / 3 and NKG2C to iCasp9 gene retroviral transduction and the relationships with proliferative potential, activation degree, and death induction response. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 24, 13326. doi: 10.3390/ijms222413326Shemesh A., Su Y., Calabrese D.R., Chen D., Arakawa-Hoyt J., Roybal K.T., Heath J.R., Greenland J.R., Lanier L.L. Diminished cell proliferation promotes natural killer cell adaptive-like phenotype by limiting Fc ε RI γ expression. J. Exp. Med., 2022, Vol. 219, no. 11, e20220551. doi: 10.1084/jem.20220551.Shemesh A., Su Y., Calabrese D.R., Chen D., Arakawa-Hoyt J., Roybal K.T., Heath J.R., Greenland J.R., Lanier L.L. Diminished cell proliferation promotes natural killer cell adaptive-like phenotype by limiting Fc ε RI γ expression. J. Exp. Med., 2022, Vol. 219, no. 11, e20220551. doi: 10.1084/jem.20220551.Streltsova M.A., Erokhina S.A., Kanevskiy L.M., Lee D.A., Telford W.G., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. Analysis of NK cell clones obtained using interleukin-2 and gene-modified K562 cells revealed the ability of «senescent» NK cells to lose CD57 expression and start expressing NKG2A. PLoS One, 2018, Vol. 13, no. 12, e0208469. doi: 10.1371/journal.pone.0208469.Streltsova M.A., Erokhina S.A., Kanevskiy L.M., Lee D.A., Telford W.G., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. Analysis of NK cell clones obtained using interleukin-2 and gene-modified K562 cells revealed the ability of «senescent» NK cells to lose CD57 expression and start expressing NKG2A. PLoS One, 2018, Vol. 13, no. 12, e0208469. doi: 10.1371/journal.pone.0208469.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.