Le cellule T sono abili nell'uccidere le cellule infettate dal citomegalovirus (CMV) in virtù di un recettore delle cellule T (TCR) che riconosce le proteine intracellulari associate al CMV che si presentano sulla superficie cellulare. Al contrario, gli anticorpi fluttuano liberamente attraverso il corpo, legandosi strettamente alle proteine secrete e di membrana e contrassegnandole per il riconoscimento da parte di altre cellule immunitarie. Questo lavoro ha combinato le proprietà di targeting cellulare di un TCR e il legame stretto di un anticorpo con altre modifiche per creare una nuova molecola in grado di rilevare e contrassegnare le cellule infettate da CMV. Questa proteina ibrida rappresenta una nuova strategia per identificare ed eventualmente eliminare le cellule infettate da CMV. Credito:Jennifer Maynard/Ellen Wagner/Università del Texas
I ricercatori hanno progettato recettori delle cellule T "simili agli anticorpi" che possono aderire in modo specifico alle cellule infettate dal citomegalovirus, o CMV, un virus che causa un'infezione permanente in più della metà di tutti gli adulti entro i 40 anni. Questi recettori rappresentano una nuova potenziale opzione di trattamento, potrebbe aiutare lo sviluppo di vaccini CMV e potrebbe anche essere usato per colpire i tumori cerebrali.
Nel sistema immunitario sano, Il CMV giace dormiente mentre le cellule T circolano attraverso il corpo e rilevano le cellule infette. Mentre gli anticorpi riconoscono solo le proteine sulla superficie delle cellule, Le cellule T usano i loro recettori delle cellule T legati alla membrana, o TCR, per rilevare le proteine associate alla malattia che si nascondono all'interno della membrana cellulare. I TCR possono quindi dire alle cellule T di distruggere la cellula infetta, che è normalmente il caso di CMV. Però, per pazienti immunocompromessi, questo meccanismo difensivo è notevolmente ridotto e il virus può diventare pericoloso per la vita.
I ricercatori hanno usato le cellule T per curare la malattia prima, ma l'ingegneria e il trapianto di cellule T intere è sia costoso che invasivo. In un nuovo studio pubblicato su Journal of Biological Chemistry , un team di ingegneri ha adottato un approccio alternativo, producendo TCR per la rilevazione di CMV che, come anticorpi, fluttuano liberamente attraverso il corpo e si legano saldamente ai loro bersagli malati.
"In questo momento abbiamo una molecola che sembra un anticorpo ma si lega a un peptide (associato al CMV) che normalmente sarebbe riconosciuto da un TCR, " ha detto Jennifer Maynard, un professore di ingegneria chimica presso l'Università del Texas ad Austin e autore senior dello studio. "Gli anticorpi normalmente non possono accedere a queste molecole, quindi questo è un grosso problema".
Per produrre biomolecole terapeutiche, i ricercatori usano spesso cellule batteriche o di lievito come fabbriche in miniatura. Però, quei tipi di cellule hanno avuto un successo minimo nella generazione di TCR umani stabili. Poiché i recettori si sono evoluti nelle cellule dei mammiferi, il macchinario molecolare dei tipi di cellule estranee introduce spesso difetti, ha detto Maynard. Per fornire ai TCR un ambiente più adatto, gli autori hanno utilizzato cellule ovariche di criceto cinese.
"Queste proteine sono davvero difficili da lavorare, quindi abbiamo pensato di tenerli nell'ambiente in cui sono felici, e sono felici sulla superficie di una cellula di mammifero, "Mainard ha detto.
I TCR creano naturalmente legami allentati con i loro obiettivi, ma gli autori volevano che i loro si legassero e non si lasciassero andare. Per rafforzare queste connessioni, gli autori hanno mutato casualmente il DNA del componente TCR che rileva il peptide CMV. Hanno quindi inserito molte versioni del DNA mutato nelle cellule di criceto, che poi ha prodotto circa un milione di diversi tipi di TCR, ha detto Maynard.
I ricercatori hanno quindi misurato quale versione mutata ha stabilito il legame più forte esponendo la miriade di variazioni del TCR espresse sulla superficie delle cellule di criceto al peptide CMV.
"Ne abbiamo trovato uno che era il nostro preferito, " Maynard ha detto. "Abbiamo migliorato l'affinità di legame di 50 volte".
Quindi la sfida era liberare i TCR dalla membrana delle cellule T. Per realizzare questo, i ricercatori hanno ulteriormente modificato il DNA in modo che i TCR si attaccassero alla proteina che compone lo stelo degli anticorpi a forma di "Y". E per aiutare queste proteine a mantenere la loro forma, hanno aggiunto un legame all'interno del TCR e hanno anche impedito che gli zuccheri si attaccassero. Del tutto, questi cambiamenti sembravano fare il trucco, ha detto Maynard.
Questi TCR "simili agli anticorpi" potrebbero essere utilizzati per monitorare la progressione della malattia nei pazienti o per valutare l'efficacia dei vaccini in via di sviluppo. Questi TCR potrebbero anche ripristinare parte della risposta immunitaria persa nei pazienti immunocompromessi istruendo le loro cellule ad attaccare le infezioni da CMV, ha detto Maynard.
Un'altra grande opportunità per questa nuova molecola è il trattamento del glioblastoma. Sebbene i tumori cerebrali non producano molti marcatori distinti, sopprimono il sistema immunitario, che nei pazienti con infezione da CMV può riportare in vita il virus all'interno delle cellule tumorali, ha detto Maynard.
"La nostra proteina potrebbe essere utilizzata per colpire specificamente le cellule di glioblastoma, e fornirebbe un indicatore davvero unico, Maynard ha detto. "Utilizzeremmo questo per monitorare o uccidere alcune di quelle cellule tumorali".