Редактируя Т-клетки с помощью CRISPR, исследователи начинают разрешать давние споры о распространенном варианте риска аутоиммунитета.
Чтобы понять неадекватные иммунные реакции, которые приводят к аутоиммунным заболеваниям, ученые должны распутать сложную сеть экологических и генетических факторов риска. Один из распространенных вариантов риска аутоиммунных заболеваний - мутация, которая меняет аргинин на триптофан (R620W) в гене белка тирозинфосфатазы нерецепторного типа 22 (PTPN22) - ассоциируется с многочисленными аутоиммунными заболеваниями и почти удваивает риск развития диабета 1 типа, системной красной волчанки и ревматоидного артрита. PTPN22 высоко экспрессируется в лимфоцитах, где он влияет на сигнализацию Т-клеточного рецептора (TCR) и активацию Т-клеток. Хотя PTPN22 R620W хорошо известен, он недостаточно хорошо изучен, что приводит к противоречивым мнениям о последствиях этого варианта.
Когда Т-клеточный рецептор (TCR) связывает свой целевой антиген, в клетке запускается сигнальный каскад, стимулирующий ее пролиферацию и активацию. PTPN22 негативно регулирует этот ответ, дефосфорилируя ключевые белки в этом механизме. Мутация R620W не позволяет PTPN22 добраться до мембраны, где находятся белки, с которыми он взаимодействует. Чтобы определить более широкие последствия этой неправильной локализации, исследователи генетически внедрили этот вариант в организм мышей и обнаружили повышение уровня сигнала и активации Т-клеток. В отличие от этого, Т-клетки с вариантом R620W, взятые у людей, реагировали противоположным образом - их Т-клетки были менее активированы.
Новые данные, представленные в журнале eLife Дэвидом Ролингсом, профессором педиатрии Вашингтонского университета и директором Центра иммунитета и иммунотерапии при Детском научно-исследовательском институте Сиэтла, помогают разобраться в этих противоречиях. Уоррен Андерсон, постдокторант в лаборатории Ролингса, возглавил амбициозный проект по изучению варианта R620W с помощью нового подхода к редактированию генов. Андерсон и Роулингс предполагали, что данные по человеку и мышам противоречат друг другу, поскольку ученые, проводившие исследования на людях, использовали Т-клетки пациентов с существующими аутоиммунными заболеваниями, которые на протяжении всей своей жизни подвергались воздействию активирующих антигенов. Со временем такая чрезмерная стимуляция приводит к истощению Т-клеток и снижению их активации. Изучая первичные Т-клетки, наивно реагирующие на воздействие антигена, команда Роулингса выявила функцию варианта риска в отсутствие избыточной стимуляции.
Используя генное редактирование CRISPR, исследователи создали первичную наивную линию Т-клеток с мутацией R620W, контрольную линию с нерискованной мутацией и полный нокаут PTPN22. Роулингс и его коллеги обнаружили, что обе клеточные линии имели повышенный TCR-сигналинг при стимуляции, что совпадает с результатами предыдущих исследований на мышах. К популяции нокаутных клеток исследователи добавили TCR, которые реагировали на человеческий антиген, являющийся мишенью для пациентов с диабетом 1 типа. "Это одно из заболеваний, при котором данный вариант риска... увеличивает риск", - пояснил Роулингс. "Мы хотели использовать [самореактивный] TCR, который видит аутоантиген в физиологических условиях".
Используя лентивирусную доставку, Роулингс и его команда загрузили Т-клетки рецепторами низкой и высокой валидности - TCR, которые либо слабо, либо сильно связывали аутоантиген. Ранее исследователи обнаружили, что PTPN22 подавляет активацию Т-клеток антигенами, которые слабо связываются с TCR. Ролингс подумал, что мутация R620W может усилить аутоиммунитет, активируя Т-клетки с TCR низкой валидности, которые распознают аутоантигены. Он оказался прав - мутантные Т-клетки PTPN22, содержащие TCR с низкой кислотностью, реагировали на собственные антигены слишком бурно. "Экспрессия этого [варианта], похоже, делает Т-клетки более чувствительными к тем типам антигенов, которые при нормальных обстоятельствах вы бы хотели игнорировать", - отметил Роберт Салмонд, доцент Института медицинских исследований Лидса при Сент-Джеймсском университете, который не принимал участия в этом исследовании.
Благодаря своей сложной стратегии CRISPR-редактирования в первичных человеческих Т-клетках, команда Роулингса получила результаты, которые подтвердили достоверность данных о варианте R620W, полученных в ходе предыдущих исследований на мышах. "Это объединяет данные по мышам и человеку таким образом, каким мы не могли сделать этого раньше", - говорит Салмонд. Докопавшись до сути воздействия этого варианта, Роулингс считает, что эти результаты могут привести к улучшению лечения аутоиммунных заболеваний. "Есть группы, которые пытаются создать ингибиторы [PTPN22] и предлагают использовать их в качестве терапевтических средств. Наши данные говорят о том, что это не очень хорошая идея", - считает Роулингс. "Это не будет хорошей стратегией - лечить пациентов ингибитором негативного регулятора".
