Исследование иммуномодулирующих свойств рекомбинантного гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека

Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) представляет собой миелопоэтический фактор роста, который оказывает плейотропное действие не только на дифференцировку незрелых клеток-предшественников в полиморфноядерные нейтрофилы, моноциты/макрофаги и дендритные клетки, но и контролирует функционирование дифференцированных клеток. В настоящее время GM-CSF исследуется в клинических испытаниях в качестве иммуномодулятора и адъюванта. Однако широкий спектр биологической активности и нередко парадоксальные эффекты данного цитокина требуют более тщательного изучения механизмов его действия с целью прогнозирования его эффективности в разных условиях иммунотерапии. В данной работе исследовано влияние рекомбинантного GM-СSF человека на метаболическую активность клеток перитонеального экссудата мышей в первичной культуре клеток. Метаболическую (окислительно-восстановительную) активность клеток оценивали по способности восстанавливать нитросиний тетразолиевый (НСТ) в процессе MF- и Fc-зависимого фагоцитоза, вызванного внесением в среду опсонизированного зимозана либо эритроцитов барана. Продемонстрировано дозозависимое стимулирующее действие препарата GM-СSF на окислительный обмен фагоцитирующих перитонеальных макрофагов и нейтрофилов. Показано, что при 2- и 24-часовом культивировании пептон-элиситированных клеток с GМ-СSF в широком диапазоне концентраций (от 5 до 40 000 нг/мл) более выраженный эффект препарата наблюдался в отношении нейтрофилов. Препарат GМ-СSF вызывал достоверное увеличение (на 13-17%) окислительно-восстановительной активности нейтрофилов, индуцированной опсонизированным зимозаном, которое сохранялось в диапазоне низких доз и через 24 часа. Стимулирующий эффект GМ-СSF на макрофаги (увеличение показателя НСТ на 16%) был отмечен только при кратковременном культивировании. Общей тенденцией, отмеченной на элиситированных клетках обоего типа, являлась выраженная реакция на низкие концентрации препарата (5-125 нг/мл) и ослабление эффекта при их повышении. Аналогичная закономерность была обнаружена при исследовании резидентных макрофагов. Культивирование в течение 24 часов резидентных клеток с препаратом GМ-СSF в дозах от 5000 до 40000 нг/мл вызывало достоверное повышение окислительно-восстановительной активности клеток, индуцированной зимозаном либо эритроцитами барана (на 33-52%). Как в том, так и другом случае максимальная реакция была обнаружена в ответ на дозу 5000 нг/мл и снижалась по мере ее увеличения. Эффект стимуляции препарата GМ-СSF в отношении резидентных макрофагов был более выраженным, чем элиситированных клеток, что проявлялось в удлинении периода их активации до суток от начала культивирования. Полученные данные представляют интерес с точки зрения перспектив использования препаратов GM-CSF в составе иммуномодулирующей и адьювантной терапии различных инфекционных заболеваниях.

1. Гилева И.П., Есина Т.И., Волосникова Е.А., Гогина Я.С., Лебедев Л.Р., Даниленко Е.Д. Рекомбинантная плазмидная ДНК p280_2GM, кодирующая полипептид со свойствами гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека, штамм E. COLI SG 20050/p280_2GM – продуцент полипептида со свойствами гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека и способ получения указанного полипептида. Патент Российской Федерации № 2708556; 2019.

2. Есина Т.И., Лебедев Л.Р., Волосникова Е.А., Гилева И.П., Гогина Я.С., Терещенко Т.А., Кочнева Г.В., Гражданцева А.А., Даниленко Е.Д. Способ получения рекомбинантного гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека // Биотехнология, 2019. Т. 35, № 3. С. 68-73.

3. Зурочка А.В., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Гриценко В.А. Иммунобиологические свойства гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора и синтетических пептидов его активного центра // Медицинская иммунология, 2021. Т. 23, № 5. С. 1031-1054. doi: 10.15789/1563-0625-IPO-2216.

4. Сысоева Г.М., Белкина А.О., Даниленко Е.Д. Перспективы использования гранулоцит-макрофагального колониестимулирующего фактора в качестве иммуноадьюванта при вакцинопрофилактике // Биофармацевтический журнал, 2019. Т. 11, № 4. С. 3-14.

5. Чесноков В.А., Воскресенский А.М., Свиридов Л.П. Оценка функциональной активности перитонеальных макрофагов с помощью тетразолиевого теста // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, 1985. № 5. С. 89-90.

6. Шимина Г.Г., Батенева А.В., Гамалей С.Г., Есина Т.И., Терещенко Т.Г., Даниленко Е.Д. Исследование гемостимулирующих свойств рекомбинантного гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека // БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение, 2020. Т. 20, № 4. С. 268-276.

7. Armitage J.O. Emerging applications of recombinant human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor. Blood, 1998, Vol. 92, no. 12, pp. 4491-4508.

8. Bermudez L.E., Martinelli J., Petrofsky M., Kolonoski P., Lowell S., Young L.S. Recombinant granulocytemacrophage colony-stimulating factor enhances the effects of antibiotics against mycobacterium avium complex infection in the beige mouse model. J. Infect. Dis., 1994, Vol. 169, no. 3, pp. 575-580.

9. Brummer E., Maqbool A., Stevens D.A. Protection of peritoneal macrophages by granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) against dexamethasone suppression of killing of Aspergillus, and the effect of human GM-CSF. Microbes Infect., 2002, Vol. 4, no. 2. pp. 133-138.

10. Coleman D.L., Chodakewitz J.A., Bartiss A.H., Mellors J.W. Granulocyte-macrophage colonystimulating factor enhances selective effector functions of tissue-derived macrophages. Blood, 1988, Vol. 72, no. 2, pp. 573-578.

11. Gordon S., Taylor P.R. Monocyte and macrophage heterogeneity. Nat. Rev. Immunol., 2005, Vol. 5, pp. 953-964.

12. Hofer M., Vacek A., Weiterova L. Action of granulopoiesis-stimulating cytokines rhG-CSF, rhGM-CSF, and rmGM-CSF on murine hematopoietic progenitor cells for granulocytes and macrophages (GM-CFC). Physiol. Res., 2005, Vol. 54, pp. 207-213.

13. Park L.S., Friend D., Gillis S., Urdal D.L. Characterization of the cell surface receptor for human granulocyte/ macrophage colony-stimulating factor. J. Exp. Med., 1986, Vol. 164, no. 1, pp. 251-262.

14. Schuh J.C., Morrissey P.J. Development of a recombinant growth factor and fusion protein: lessons from GM-CSF. Toxicol. Pathol., 1999, Vol. 27, no. 1, pp. 72-77.

15. Willment J.A., Lin H-H., Reid D.M., Taylor P.R. Dectin-1 expression and function are enhanced on alternatively activated and GM-CSF-Treated macrophages and are negatively regulated by IL-10, Dexamethasone, and Lipopolysaccharide. J. Immunol., 2003, Vol. 171, no. 9, pp. 4569-4573.

16. Zhan Y., Lew A.M., Chopin M. The pleiotropic effects of the GM-CSF rheostat on myeloid cell differentiation and function: more than a numbers game. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, 2679. doi: 10.3389/fimmu.2019.02679.