Пуповинная кровь как перспективный источник NK-клеток для иммунотерапии

В настоящее время большое количество исследований по генной модификации NK-клеток пуповинной крови (UCB-NK) проводится как на клиническом, так и доклиническом уровне. Иммунотерапия на основе UCB-NK-клеток обладает большим терапевтическим потенциалом для использования в противоопухолевой терапии. Однако, несмотря на известные преимущества перед PB-NK-клетками, такие как высокая концентрация в пуповинной крови, низкий процент передачи вируса от донора, а также возможность сохранения фенотипа после криоконсервации, UCB-NK-клетки преимущественно характеризуют в научной литературе как незрелые и низкофункциональные NK-клетки. В данной работе были изучены фенотипические характеристики UCB-NK-клеток и возможность стимуляционной компенсации сниженной функциональной активности UCB-NK-клеток. Проведенные исследования выявили, что фенотипически UCB-NK-клетки можно охарактеризовать как малодифференцированные и слабоактивированные клетки, экспрессирующие высокий уровень ингибирующего рецептора NKG2A, низкий уровень активирующего рецептора NKG2C и молекулы активации HLA-DR, что соответствовало литературным данным. Для стимуляции свежевыделенных UCB-NK-клеток было выбрано два вида стимулов: 1) 100 ед IL-2; 2) комбинация 100 ед IL-2 и фидерных клеток K-562, экспрессирующих мембраносвязанный IL-21 (K562-mbIL21). Было показано, что при стимуляции UCB-NK-клеток в течение 7 дней комбинацией IL-2 и K562-mbIL21 уровень дегрануляции (LAMP-1) и пролиферативная активность этих клеток была выше, чем у параллельно культируемых в тех же условиях Ex vivo PB-NK-клеток, при этом стимул в виде IL-2 и K562-mbIL21 оказался более перспективным способом получения большого количества пролиферативно активных UCB-NK-клеток, по сравнению со стимуляцией только IL-2. Поскольку генетическая модификация NK-клеток является перспективным направлением улучшения противоопухолевых свойств NK-клеток, для дальнейшего изучения полученных UCB-NK-клеток была проведена процедура ретровирусной трансдукции. UCB-NK-клетки, стимулированные комбинацией IL-2 и K562-mbIL21, трансдуцировались на 8-й день культивирования. В данной работе применялась направленная оверэкспрессия адапторной молекулы DAP12, участвующей в сигналинге активирующих NK-клеточных рецепторов. PB-NK-клетки и UCB-NK-клетки трансдуцировали параллельно, в одинаковых экспериментальных условиях при равном объеме вирусных частиц. В результате было выявлено, что эффективность трансдукции вирусными частицами, несущими ген адапторной молекулы DAP12, в более чем 4 раза выше для UCB-NK-клеток по сравнению с PB-NK-клетками. Таким образом UCB-NK-клетки представляются перспективным инструментом для дальнейших исследований в области иммунотерапии рака.

1. Alnabhan R., Madrigal A., Saudemont A. Differential activation of cord blood and peripheral blood natural killer cells by cytokines. Cytotherapy, 2015, Vol. 17, pp. 73-85.

2. Barker J.N., Wagner J.E. Umbilical cord blood transplantation: current practice and future innovations. Crit. Rev. Oncol. Hematol., 2003, Vol. 48, pp. 35-43.

3. Campbell K.S., Colonna M. DAP12: a key accessory protein for relaying signals by natural killer cell receptors. Int. J. Biochem. Cell Biol., 1999, Vol. 31, pp. 631-636.

4. Dalle J.H., Menezes J., Wagner E., Blagdon M., Champagne J., Champagne M.A., Duval M. Characterization of cord blood natural killer cells: implications for transplantation and neonatal infections. Pediatr. Res.,2005, Vol. 57, no, 5, Pt 1, pp. 649-655.

5. Erokhina S.A., Streltsova M.A., Kanevskiy L.M., Telford W.G., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. HLA- DR+ NK cells are mostly characterized by less mature phenotype and high functional activity. Immunol. Cell Biol., 2018, Vol. 96, 212. doi:10.1111/IMCB.1032.

6. Kobyzeva P.A., Streltsova M.A., Erokhina S.A., Kanevskiy L.M., Telford W.G., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. CD56dim CD57- 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.

7. Ljunggren H.G., Karre K. In Search of the “Missing Self”: MHC molecules and NK cell recognition. Immunol. Today, 1990, Vol. 11, pp. 237-244.

8. Luevano M., Daryouzeh M., Alnabhan R., Querol S., Khakoo S., Madrigal A., Saudemont A. The unique profile of cord blood natural killer cells balances incomplete maturation and effective killing function upon activation. Hum. Immunol., 2012, Vol. 73, pp. 248-257.

9. Romee R., Rosario M., Berrien-Elliott M.M., Wagner J.A., Jewell B.A., Schappe T., Leong J.W., Abdel-Latif S., Schneider S.E., Willey S., Neal C.C., Yu L., Oh S.T., Lee Y.-S., Mulder A., Claas F., Cooper M.A., Fehniger T.A. Cytokine-induced memory-like natural killer cells exhibit enhanced responses against myeloid leukemia. Sci. Transl. Med., 2016, Vol. 8, 357ra123. doi: 10.1126/scitranslmed.aaf2341.

10. Sarvaria A., Jawdat D., Madrigal J.A., Saudemont A. Umbilical cord blood natural killer cells, their characteristics, and potential clinical applications. Front. Immunol., 2017, Vol. 8, 329. doi: 10.3389/fimmu.2017.00329.

11. Schonberg K., Fischer J.C., Kogler G., Uhrberg M. Neonatal nk-cell repertoires are functionally, but not structurally, biased toward recognition of self HLA Class I. Blood, 2011, Vol. 117, pp. 5152-5156.

12. Velichinskii R.A., Streltsova, M.A., Kust S.A., Sapozhnikov A.M., Kovalenko E.I. The Biological Role and Therapeutic potential of NK cells in hematological and solid tumors. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 21, 11385. doi: 10.3390/ijms222111385.

13. Verneris M.R., Miller J.S. The phenotypic and functional characteristics of umbilical cord blood and peripheral blood Natural Killer cells. Br. J. Haematol., 2009, Vol. 147, pp. 185-191.

14. Vivier E., Raulet D.H., Moretta A., Caligiuri M.A., Zitvogel L., Lanier L.L., Yokoyama W.M., Ugolini S. Innate or adaptive immunity? The example of natural Killer cells. Science, 2011, Vol. 331, pp. 44-49.

15. Wang Y., Xu H., Zheng X., Wei H., Sun R., Tian Z. High Expression of NKG2A/CD94 and low expression of granzyme b are associated with reduced cord blood NK cell activity. Cell. Mol. Immunol., 2007, Vol. 4, pp. 377-382.