АНАЛИЗ ЭФФЕКТА НОКДАУНА Cdk5 НА ЦИТОТОКСИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ Т-КЛЕТОЧНЫХ СУБПОПУЛЯЦИЙ

Злокачественные новообразования (ЗНО) центральной нервной системы (ЦНС) имеют низкую иммуногенность, что ограничивает эффективность терапии и способствует неблагоприятному прогнозу для пациентов с данной патологией. В связи с этим становится актуальной разработка новых подходов к терапии, направленных на активацию противоопухолевого иммунного ответа. Важным кандидатом на роль регулятора молекулярных механизмов  роста и пролиферации опухолей является атипичная циклин-зависимая киназа 5 (CDK5). Она участвует как в прогрессии опухоли и метастазировании, так и в обеспечении ускользания от ответа иммунной системы через регуляцию экспрессии молекул главного комплекса гистосовместимости первого класса (MHC-I) и контрольных точек иммунного ответа. Однако влияние CDK5 на функциональное состояние Т-клеточных субпопуляций и экспрессию ключевых цитотоксических эффекторов в микроокружении первичных и метастатических злокачественных новообразований остается малоизученным. Цель исследования – изучить влияние нокдауна гена Cdk5 в опухолевых клетках ЦНС мышиной модели на функциональный статус цитотоксических Т-лимфоцитов в микроокружении злокачественных опухолей чтобы сопоставить экспериментальные результаты с клиническими данными пациентов с диагностированными опухолями ЦНС. Задачи включали: (1) анализ профиля экспрессии генов, ассоциированных с Т-клеточным ответом, по данным scRNA-seq в мышиной модели заболевания при нокдауне Cdk5; (2) валидацию изменений инфильтрации и экспрессии эффекторных молекул методом иммуногистохимии (ИГХ); (3) биоинформатическую оценку корреляции между уровнями экспрессии CDK5 и цитотоксических генов в когортах пациентов с метастазами головного мозга и первичной глиобластомой на основе bulk- и scRNA-seq; (4) анализ влияния экспрессии эффекторных молекул на общую выживаемость пациентов. Полученные результаты демонстрируют влияние уровня экспрессии гена CDK5 на транскрипционную активность генов основных эффекторных молекул T-лимфоцитов, таких как перфорин и гранзимы. Следствием из проведенного анализа может быть возможность формулировки более точных прогнозов выживаемости пациентов исходя из уровня экспрессии CDK5 и эффекторных молекул. Для полного понимания механизмов этого иммуномодулирующего эффекта необходимы дальнейшие исследования, направленные на выяснение условий и характеристик, способствующих иммуномодулирующему эффекту CDK5.

1. Ostrom Q. T., Francis S. S., Barnholtz-Sloan J. S. Epidemiology of Brain and Other CNS Tumors. Current Neurology and Neuroscience Reports, 2021, Vol. 21, no. 12, p. 68.

2. Buckner J. C., Brown P. D., O’Neill B. P., Meyer F. B., Wetmore C. J., Uhm J. H. Central Nervous System Tumors. Mayo Clinic Proceedings, 2007, Vol. 82, no. 10, pp. 1271-1286.

3. Wu P., Gao W., Su M., Nice E. C., Zhang W., Lin J., Xie N. Adaptive Mechanisms of Tumor Therapy Resistance Driven by Tumor Microenvironment. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2021, Vol. 9, no. 21, pp. 641469.

4. Lustberg M. B., Kuderer N. M., Desai A., Bergerot C., Lyman G. H. Mitigating long-term and delayed adverse events associated with cancer treatment: implications for survivorship. Nature Reviews Clinical Oncology, 2023, Vol. 20, no. 8, pp. 527-542.

5. Wagland R., Richardson A., Armes J., Hankins M., Lennan E., Griffiths P. Treatment-related problems experienced by cancer patients undergoing chemotherapy: a scoping review. European Journal of Cancer Care, 2015, Vol. 24, no. 5, pp. 605-617.

6. Lei Z. N., Tian Q., Teng Q. X., Wurpel J. N. D., Zeng L., Pan Y., Chen Z. S. Understanding and targeting resistance mechanisms in cancer. MedComm, 2023, Vol. 4, no. 3, p. e265.

7. Fares J., Fares M. Y, Khachfe H. H., Slahab H. A., Fares Y. Molecular principles of metastasis. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2020, Vol. 5, no. 1, p. 28.

8. Gerstberger S., Jiang Q., Ganesh K. Metastasis. Cell, 2023, Vol. 186, no. 8, pp. 1564-1579.

9. Steeg P. Targeting metastasis. Nat Rev Cancer, 2016, Vol. 16, pp. 201-218.

10. Galassi C., Chan T. A., Vitale I., Galluzzi L. The hallmarks of cancer immune evasion. Cancer Cell, 2024, Vol. 42, no. 11, pp. 1825-1863.

11. Yuzhalin A. E., Lowery F. J., Saito Y., Yuan X., Yao J., Duan Y., Ding J., Acharya S., Zhang C., Fajardo A., Chen H. N., Wei Y., Sun Y., Zhang L., Xiao Y., Li P., Lorenzi P. L., Huse J. T., Fan H., Zhao Z., Hung M. C., Yu D. Astrocyte-induced Cdk5 expedites breast cancer brain metastasis by suppressing MHC-I expression to evade immune recognition. Nature Cell Biology, 2024, Vol. 26, no. 10, pp. 1773-1789.

12. Dorand R. D., Nthale J., Myers J. T., Barkauskas D. S., Avril S., Chirieleison S. M., Pareek T. K., Abbott D. W., Stearns D. S., Letterio J. J., Huang A. Y., Petrosiute A. Cdk5 disruption attenuates tumor PD-L1 expression and promotes antitumor immunity. Science, 2016, Vol. 353, no. 6297, pp. 399-403.

13. Hsu F. N., Chen M. C., Lin K. C., Peng Y. T., Li P. C. Lin E., Chiang M. C., Hsieh J. T., Lin H. Cyclin-dependent kinase 5 modulates STAT3 and androgen receptor activation through phosphorylation of Ser727 on STAT3 in prostate cancer cells. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 2013, Vol. 305, no. 8, pp. 975-986.

14. Wang J., Zhang C., Jiang T., He Y. Wu Y., Zhou D., Yan J., Zhou Y. CDK5: Insights into its roles in diseases. Molecular Biology Reports, 2025, Vol. 52, no. 1, p. 145.

15. Ruiz de Porras V., Bystrup S., Cabrero-de Las Heras S., Musulén E., Palomero L., Alonso M. H., Nieto R., Arango D., Moreno V., Queralt C., Manzano J. L., Layos L., Bugés C., Martinez-Balibrea E. Tumor Expression of Cyclin-Dependent Kinase 5 (Cdk5) Is a Prognostic Biomarker and Predicts Outcome of Oxaliplatin-Treated Metastatic Colorectal Cancer Patients. Cancers, 2019, Vol. 11, no. 10, p. 1540.

16. Fischer G. M., Jalali A., Kircher D. A., Lee W. C., McQuade J. L., Haydu L. E., Joon A. Y., Reuben A., de Macedo M. P., Carapeto F. C. L., Yang C., Srivastava A., Ambati C. R., Sreekumar A., Hudgens C. W., Knighton B., Deng W., Ferguson S. D., Tawbi H. A., Glitza I. C., Gershenwald J. E., Vashisht Gopal Y. N., Hwu P., Huse J. T., Wargo J. A., Futreal P. A., Putluri N., Lazar A. J., DeBerardinis R. J., Marszalek J. R., Zhang J., Holmen S. L., Tetzlaff M. T., Davies M. A. Molecular Profiling Reveals Unique Immune and Metabolic Features of Melanoma Brain Metastases. Cancer Discovery, 2019, Vol. 9, no. 5, pp. 628-645.

17. Guan X., Guo H., Guo Y., Han Q., Li Z., Zhang C. Perforin 1 in Cancer: Mechanisms, Therapy, and Outlook. Biomolecules, 2024, Vol. 14, no. 8, p. 910.

18. Lu L., Bai Y., Wang Z. Elevated T cell activation score is associated with improved survival of breast cancer. Breast Cancer Research and Treatment, 2017, Vol. 164, no. 3, pp. 689-696.

19. Agioti S., Zaravinos A. Immune Cytolytic Activity and Strategies for Therapeutic Treatment. International Journal of Molecular Sciences, 2024, Vol. 25, no. 7, p. 3624.

20. Wang B., Hu S., Fu X., Li L. CD4⁺ Cytotoxic T Lymphocytes in Cancer Immunity and Immunotherapy. Advanced Biology, 2023, Vol. 7, no. 4, p. 2200169.

21. Lin Y. C., Wu C. H., Chen P. J., Huang C. H., Yang C. K., Dutta A., Huang C. T., Lin C. Y., Murine cytotoxic CD4+ T cells in the tumor microenvironment are at a hyper-maturation stage of Th1 CD4+ T cells sustained by IL-12. International Immunology, 2023, Vol. 35, no. 8, pp. 387-400.

22. Wang M., Windgassen D., Papoutsakis E. T. Comparative analysis of transcriptional profiling of CD3⁺, CD4⁺ and CD8⁺ T cells identifies novel immune response players in T-Cell activation. BMC Genomics, 2008, Vol. 9, no. 1, p. 225.

23. Zhang C., Li S., Shen L., Teng X., Xiao Y., Yang W., Lu Z. Single-cell sequencing of tumour infiltrating T cells efficiently identifies tumour-specific T cell receptors based on the T cell activation score. Cancer Immunology, Immunotherapy, 2024, Vol. 73, no. 7, p. 123.

24. Coussens L. M, Werb Z. Inflammation and cancer. Nature, 2002, Vol. 420, no. 6917, pp. 860-867.