Введение

Убийство клеток другими клетками, опосредованное антителами, – это антителозависимая клеточная цитотоксичность (ADCC), также называемая клеточной цитотоксичностью, опосредованной антителами. Это механизм клеточного иммунного ответа, при котором эффекторная клетка иммунной системы уничтожает клетку-мишень, чьи мембранные поверхностные антигены связаны со специфическими антителами. ADCC является одним из механизмов, посредством которых антитела, как часть гуморального иммунного ответа, могут ограничивать и сдерживать инфекцию. ADCC не зависит от системы комплемента, которая также вызывает лизис клеток-мишеней, но не требует участия других клеток. Для реализации ADCC необходима эффекторная клетка, наиболее известными из которых являются естественные киллеры (NK-клетки), которые обычно взаимодействуют с антителами иммуноглобулина G (IgG). Однако макрофаги, нейтрофилы и эозинофилы также могут участвовать в ADCC, например, эозинофилы уничтожают определенных паразитических червей, известных как гельминты, посредством антител IgE. В целом, ADCC обычно описывается как иммунный ответ на клетки, покрытые антителами, что в конечном итоге приводит к лизису инфицированной или чужеродной клетки. В последнее время все большее внимание медицинских исследователей уделяется роли ADCC в лечении раковых клеток и углубленному изучению его сложнейших механизмов.

NK-клеток

Типичный АДКК включает активацию NK-клеток антителами в рамках многоступенчатого процесса иммунного контроля. NK-клетки экспрессируют Fcγ-рецепторы. Эти рецепторы распознают и связываются с Fc-фрагментом антитела, например IgG, которое, в свою очередь, связывается с поверхностью клетки-мишени, инфицированной патогеном. Наиболее распространенным из этих Fc-рецепторов на поверхности NK-клеток является CD16 или FcγRIII. После связывания Fc-рецептора с Fc-фрагментом антитела, NK-клетка высвобождает цитотоксические факторы, вызывающие гибель клетки-мишени. В процессе репликации вируса некоторые вирусные белки экспрессируются на клеточной мембране инфицированной клетки. Антитела могут связываться с этими вирусными белками. Далее NK-клетки, обладающие Fcγ-рецепторами, связываются с этим антителом, индуцируя высвобождение NK-клеткой белков, таких как перфорин и протеазы, известные как гранзимы, что приводит к лизису инфицированной клетки и препятствует распространению вируса.

Эозинофилы

Большие паразиты, такие как гельминты, слишком велики для поглощения и уничтожения посредством фагоцитоза. Они также обладают внешней структурой или покровом, устойчивым к воздействию веществ, выделяемых нейтрофилами и макрофагами. После того, как эти паразиты покрываются IgE, Fc-рецептор (FcɛRI) эозинофила распознает IgE. Последующее взаимодействие между FcɛRI и Fc-фрагментом IgE, связанной с гельминтом, запускает дегрануляцию эозинофила.

Анализы in vitro

Существует несколько лабораторных методов определения эффективности антител или эффекторных клеток в индуцировании АДКК. Обычно линию клеток-мишеней, экспрессирующую определенный поверхностный антиген, инкубируют с антителом, специфичным к этому антигену. После промывки эффекторные клетки, экспрессирующие Fc-рецептор CD16, коинкубируют с антителами, меченными клетками-мишенями. Эффекторные клетки обычно представляют собой PBMC (мононуклеарные клетки периферической крови), среди которых небольшой процент составляют NK-клетки (естественные киллеры); реже используются очищенные NK-клетки. В течение нескольких часов формируется комплекс между антителом, клеткой-мишенью и эффекторной клеткой, что приводит к лизису клеточной мембраны мишени. Если клетка-мишень была предварительно загружена меткой, то эта метка высвобождается пропорционально степени лизиса клеток. Цитотоксичность можно количественно оценить, измеряя количество метки в растворе по сравнению с количеством метки, остающейся в здоровых, неповрежденных клетках. Классическим методом обнаружения является анализ высвобождения хрома-51 [51Cr]; анализ высвобождения серы-35 [35S] – малоиспользуемая альтернатива на основе радиоизотопов. Лизис клеток-мишеней определяется путем измерения количества высвобождаемой радиоактивной метки в среду клеточной культуры с помощью гамма-счетчика или сцинтилляционного счетчика. В настоящее время широко используются различные нерадиоактивные методы. Методы на основе флуоресценции включают прямую маркировку флуоресцентным красителем, таким как кальцеин, или маркировку европием, который становится флуоресцентным при высвобождении, когда Eu3+ связывается с хелатором. Флуоресценцию можно измерять с помощью многоканальных флюорометров или методом проточной цитометрии. Существуют также ферментативные анализы, в которых содержимое лизированных клеток включает клеточные ферменты, такие как GAPDH, которые остаются активными; добавление субстрата для этого фермента может катализировать реакцию, продукт которой можно обнаружить с помощью люминесценции или абсорбции.

Медицинские применения

NK-клетки участвуют в уничтожении опухолевых клеток и других клеток, которым может не хватать MHC I на поверхности, что указывает на то, что это не собственные клетки организма. Показано, что NK-клетки ведут себя аналогично клеткам памяти благодаря своей способности реагировать и уничтожать не собственные клетки только после взаимодействия с клеткой-хозяином. Поскольку сами NK-клетки не специфичны к определенным путям иммунного контроля, они в большинстве случаев используются в ADCC как менее избирательный разрушитель клеток, чем апоптоз, опосредованный антителами. Способность активированных ex vivo NK-клеток представляет интерес для лечения опухолей. После ранних клинических испытаний, включавших активацию цитокинами, которые дали плохие результаты и вызвали серьезные токсикологические побочные эффекты, более поздние исследования показали успех в регулировании метастатических опухолей с использованием интерлейкинов для активации NK-клеток. Эксперименты на мышах показали, что эффекты моноклональных антител трастузумаба и ритуксимаба против солидных опухолей включают ADCC как важный механизм терапевтического действия. В клинической практике полиморфизм FcgRIII 158V/F препятствует генерации ADCC-реакций in vitro во время лечения трастузумабом. Множественная миелома может быть вылечена моноклональными антителами даратумумабом (Darzalex). Исследования с использованием материалов in vitro и материалов пациентов показывают, что ADCC является важным механизмом, наряду с КЗК (комплемент-зависимой цитотоксичностью). ADCC, используемый в иммунном контроле, обычно более эффективен при вирусных инфекциях, чем при бактериальных, из-за связывания IgG-антител с вирусными антигенами, а не с прокариотическими клетками. Вместо удаления внешних токсинов, иммуноглобулины нейтрализуют продукты, выделяемые инфицирующими бактериями, и заключают в оболочку инфицированные клетки-хозяева, в которые бактериальные токсины были непосредственно внедрены через клеточную мембрану. ADCC также важен при использовании вакцин, поскольку создание антител и уничтожение антигенов, введенных в организм хозяина, имеют решающее значение для формирования иммунитета при небольшом воздействии вирусных и бактериальных белков. Примерами этого являются вакцины, нацеленные на повторяющиеся участки в токсинах (RTX), которые структурно важны для широкого спектра бактерий, лизирующих эритроциты, известных как гемолизины. Эти бактерии атакуют CD18-фрагмент лейкоцитов, который, как было исторически показано, влияет на ADCC в клетках с дефицитом адгезии.