Экспансия NK-клеток in vitro сопровождается потерей экспрессии ингибирующих рецепторов KIR

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 CD56^dimNKG2C⁺ 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 CD56^dimNKG2C⁺, полученные при стимуляции IL-2 и K562-mbIL21, отличаются высокой стабильностью экспрессии KIR2DL2/3 по сравнению с NKG2C-негативными и менее дифференцироваными CD56^brightNKG2C⁺. Также в гетерогенных культурах предшественников адаптивных NK-клеток CD57^-CD56^dimNKG2C⁺ наблюдался более высокий уровень экспрессии KIR2DL2/3 в сравнении с NKG2C-негативными культурами CD57^-CD56^dimNKG2C^-. 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 CD56^dimNKG2C⁺, а также культурам предшественников адаптивных NK-клеток CD57^-CD56^dim 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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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/ijms222413326

10. 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.

11. 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.