Серология рака XXI века: от анализа ландшафта инфильтрирующих в опухоль В-клеточных клонов до адоптивной иммунотерапии.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-44-00043

НазваниеСерология рака XXI века: от анализа ландшафта инфильтрирующих в опухоль В-клеточных клонов до адоптивной иммунотерапии.

Руководитель Габибов Александр Габибович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №74 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (NSFC)

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-208 - Молекулярная биология

Ключевые слова В-клетки, инфильтрирующие опухоль (TIB), спаривание нативных цепей Ig, микрофлюидика, коинкапсуляция В-клеток, неоантигены, терапевтические антитела, химерный антигенный рецептор (CAR), регуляторные В-клетки (Breg), онколитическиe вирусы.

Код ГРНТИ34.15.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Иммунотерапия рака доказала свою эффективность для определенной группы пациентов. Тем не менее, более глубокое понимание В-клеточного аутоиммунитета необходимо для точного понимания способа таргетного нацеливания иммунотерапевтических препаратов на раковую опухоль и уверенного прогнозирования их терапевтической эффективности. Инфильтрирующие опухоль В-клетки (Tumor Infiltrating B cells,TIB) и наличие среди них популяции плазматических клеток (PC) могут служить противоречивым прогностическим фактором при различных подтипах рака, а именно аденокарциноме (ADC), плоскоклеточном раке (SCC), раке легкого (LC) и других злокачественных новообразованиях. Более того, TIB воздействуют на злокачественные новообразования посредством двух противоположных механизмов. PC продуцируют антитела против опухолевых неоантигенов и опосредуют антитело-зависимую клеточную цитотоксичность (ADCC), обычно выступая в качестве положительного прогностического фактора. Напротив, популяция регуляторных В-клеток (Breg) подавляет аутоиммунитет в основном за счет продукции цитокинов. Детальное исследование ландшафта TIB с использованием подходов «серологии XXI века», позволяющих анализировать продукцию антител на уровне единичных В клеток, может раскрыть особенности микроокружения опухоли и дать возможность создать персонализированную терапию нового поколения. В данном проекте мы предлагаем изучить репертуары TIB, используя ранее разработанные нами микрофлюидные подходы, обеспечивающие правильное сочетание вариабельных фрагментов тяжелых и легких цепей иммуноглобулинов (Ig). При этом мы предполагаем провести скрининг Ig против опухолевых неоантигенов. Биоразнообразие TIB будет всесторонне изучено путем реконструкции репертуаров нативно спаренных иммуноглобулинов В-клеток, инфильтрирующих опухоль, и В-клеток сигнальных лимфатических узлов. Наличие большого количества плазматических клеток в репертуаре TIB связано с более длительной выживаемостью при ADC легкого и раке молочной железы (BC), что представляет собой соответствующую отправную точку для глубокого профилирования специфичности PC. В проекте предполагается выделять PC и Breg (популяция TIB, продуцирующая IL-10). Их нативно спаренные иммуноглобулины будут реконструированы в комбинаторных библиотеках (фаговых/дрожжевых/лентивирусных). Биопеннинг библиотек нативно спаренных цепей антител будет проводиться против репертуара опухолевых клеток или опухолевых тканей. Тем самым будет исследован гуморальный противоопухолевый иммунный ответ. В рамках разработанной ранее микрофлюидной платформы плазматическую клетку, индивидуально секретирующую антитело, предполагается инкапсулировть вместе с опухолевой клеткой в одну и ту же микрокаплю. Каждая капля эквивалентна микрореактору, в котором и будет происходить специфическое взаимодействие. Таким образом, антитела с искомыми функциями, т.е. антитела, распознающие опухоль, будут отобраны с помощью технологии флуоресценто-активированного сортинга капель (fluorescence-activated droplet sorting) FADS. С использованием подхода РНК-секвенирования отдельной клетки будет достигнута задача получения индивидуальных последовательностей правильно спаренных тяжелых и легких цепей антител. Последующий анализ опухоль-реактивных антител с использованием тканевых раковых чипов, поможет открыть новые антитела, специфичные к опухолевым мишеням. Для того, чтобы избежать отбор аутоантител на здоровые ткани человека, будут проведены тесты на кросс-реактивность с использованием тканевых чипов. Антитела, полученные на опухолевые антигены будут экспрессированы в гетерологичных системах и использованы как прототипы иммунобиологических терапевтических препаратов. Получение спектра неоантигенов позволит также получить на них химерные антигенные рецепторы, которые будут презентированы на Т-клетках пациента (CAR-T -терапия). Более того, антитела против «общедоступных» антигенов могут привести к разработке потенциальных методов лечения нескольких типов опухолей. Наконец, путем сочетания идентифицированных антител или CAR-Т с онколитическими вирусами мы ожидаем значительного повышения эффективности терапии солидных раков. Этот проект обеспечит развитие иммунотерапии солидных раковых опухолей и расширит количество потенциально целевых опухолевых антигенов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Терехов С. С., Мокрушина Ю. А., Калинин Р. С., Абрикосова В. А., Царапаев П. В., Кузьмин Ю. Б., Кушлинский Н. Е., Смирнов И. В., Габибов А. Г. ГЛУБОКОЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ РЕПЕРТУАРОВ B-ЛИМФОЦИТОВ ДЛЯ ПОИСКА ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ АНТИТЕЛ НАУКОЕМКИЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ Материалы XXVIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под редакцией В. В. Долгова. Москва, 2023, 195-196 (год публикации - 2023)

2. Петров Е. А., Малабуйок Д. М., Чжeнг Х., Мокрушина Ю. А., Кузьмин Ю. Б., Ельцов И. В., Кнорре В.Д., Смирнов И. В., Терехов С. С., Мамедли З. З., Кушлинский Н. Е., Рогожин Д. В., Матвеев В. Б., Кононец П. В., Стилиди И. С., Чжанг Х., Габибов А. Г. Представленность опухоль-инфильтрирующих В-клеток в злокачественных эпителиальных опухолях человека Acta Naturae (год публикации - 2024)

3. Ишина И.А., Курбацкая И.Н., Мамедов А.Е., Шрамова Е.И., Деев С.М., Нурбаева К.С., Рубцов Ю.П., Белогуров А.А., Габибов А.Г., Захарова М.Ю. Genetically engineered CD80–pMHC-harboring extracellular vesicles for antigen-specific CD4+ T-cell engagement Frontiers in bioengineering and biotechnology, Front. Bioeng. Biotechnol. 11:1341685 (год публикации - 2024)
10.3389/fbioe.2023.1341685

4. Ишина И.А., Захарова М.Ю., Курбацкая И.Н., Мамедов А.Е., Белогуров А.А., Рубцов Ю.П., Габибов А.Г. ГИБРИДНЫЕ БЕЛКИ, СОДЕРЖАЩИЕ АНТИГЕННЫЙ ЭПИТОП И ТИОРЕДОКСИН ДЛЯ IN VITRO СТИМУЛЯЦИИ CD4+ TCR+ JURKAT Т-КЛЕТОК ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ/Dokl Biochem Biophys, Том: 516Номер: 1 Год: 2024 Страницы: 64-68 (год публикации - 2024)
10.1134/S1607672924600210

5. Ломакин Я.А., Овчинникова Л.А., Терехов С.С., Джелад С.С., Ярошевич И, Мамедов И, Смирнова А, Григорьева Т, Елисеев И.Е., Филимонова И.Н., Мокрушина Ю.А., Абрикосова В, Рубцова М.П., Костин Н.Н., Симонова М.А., Бобик Т.В., Алешенко Н.Л. , Алехин А.И., Бойцов В.М., Чжан Х., Смирнов И.В., Рубцов Ю.П., Габибов А.Г. Two-dimensional high-throughput on-cell screening of immunoglobulins against broad antigen repertoires Communications biology, Commun Biol 7, 842 (2024). (год публикации - 2024)
10.1038/s42003-024-06500-2

6. Петров Е.А., Малабуйок Д.М., Чжэн Х, Мокрушина Ю.А., Абрикосова В.А., Кузьмин Ю.Б., Царапаев П.В., Кочкина С.О., Ельцов И.В., Кнорре В.Д., Смирнов И.В., Терехов С.С., Мамедли З., Кушлинский Н.Е., Рогожин Д.В., Матвеев В.Б., Кононец П.В. , Стилиди И.С., Чжан Х, Габибов А.Г. Представленность опухоль-инфильтрирующих В-клеток в злокачественных эпителиальных опухолях человека Acta Naturae, Acta Naturae 16 (3), 67–73 (год публикации - 2024)
10.32607/actanaturae.27353

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В ходе выполнения второго этапа проекта были достигнуты ключевые результаты для успешной реализации проекта. Для антител 3.2 и 3.4, идентифицированных в ходе анализа репертуаров опухоль-инфильтрирующих B-лимфоцитов, была подтверждена функциональнальная активность в формате полноразмерных иммуноглобулинов человека класса IgG1. Идентифицированные антитела эффективно распознавали антигены первичной культуры клеток аутологичного донора. Более того, было показано, что антиген антитела 3.4 бывает часто представлен (~ 60% опухолей) на поверхности опухолевых клеток пациентов с раком кишки, а также представлен на поверхности клеточных линий рака различной нозологии (рак кишки HCT15, HCT116; рак молочной железы BT-474, MDA-MB-231; рак почки Caki-2; рак легкого A549; плоскоклеточный рак кожи A431). При этом антиген антитела 3.4 не был идентифицирован в образцах здоровой ткани пациентов (n=6). Используя комплекс методов иммунопротеомики был идентифицирован антиген антитела – интегрин a3b1. Полученные результаты были подтверждены методами генетического нокаута, а также гиперэкспрессии генов интегринов a3 и b1. Антигеном антитела 3.4 является конформационный эпитоп, структура которого будет детально изучена на финальном этапе реализации проекта. Полученные результаты представляют особенно высокий интерес, так как ведение a3b1-направленных препаратов позволит значительно расширить возможности иммунотерапии опухолей. Для дальнейшей разработки таргетных иммунотерапевтических агентов были получены генетические конструкции для создания CAR T клеток на основе антитела 3.4, включая CAR третьего и четвертого поколений. В основе данных подходов лежат наиболее перспективные и современные подходы, основанные на одновременной продукции секретируемого hIL-10 и химерного антигенного рецептора, что позволяет избегать истощения CAR T клеток. Разработаны in vivo модели ксенотрансплантатов для проведения оценки терапевтической эффективности препаратов таргетной терапии на основе антитела 3.4. Подобраны параметры введения и временные интервалы, оптимальные для оценки терапевтической эффективности противораковых препаратов на основе антитела 3.4 в отношении опухолей, полученных в результате ксенотрансплантации a3b1-позитивных клеточных линий HCT116, BT-474 и линии MDA-MB-231, имитирующей трижды негативный рак молочной железы. Используя разработанные ранее подходы, совместно с коллегами из Китая, было проведено дальнейшее исследование биоразнообразия репертуаров опухоль-инфильтрирующих В клеток. Используя методы высокопроизводительного секвенирования индивидуальных В клеток, была проведена оценка биоразнообразия опухоль-инфильтрирующих В клеток с использованием секвенирования гипервариабельного фрагмента тяжелых цепей антител (HCDR3). Были идентифицированы новые антитела, распознающие опухолевые антигены, включая антитело 3.15. На финальном этапе проекта с использованием подходов структурной биологии будут детально исследованы особенности, лежащие в основе молекулярного распознавания интегрина a3b1 антителом 3.4. Будет также детализирована антигенная специфичность антитела 3.15, ассоциированная с рецептором эпидермального фактора роста 2-го типа (HER2). Будет проведена оценка эффективности таргетной терапии с использованием CAR Т-клеток третьего и четвертого поколений на основе антитела 3.4. Будут проведены оценки возможности использования таргетных препаратов на основе антител 3.4 и 3.15, а также потенциальных параметров их эффективности.

Публикации