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.
Antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC), also referred to as antibody dependent cell mediated cytotoxicity, is a mechanism of cell mediated immune defense whereby an effector cell of the immune system kills a target cell, whose membrane surface antigens have been bound by specific antibodies. It is one of the mechanisms through which antibodies, as part of the humoral immune response, can act to limit and contain infection. ADCC is independent of the immune complement system that also lyses targets but does not require any other cell. ADCC requires an effector cell which classically is known to be natural killer (NK) cells that typically interact with immunoglobulin G (IgG) antibodies. However, macrophages, neutrophils and eosinophils can also mediate ADCC, such as eosinophils killing certain parasitic worms known as helminths via IgE antibodies. In general, ADCC has typically been described as the immune response to antibody coated cells leading ultimately to the lysing of the infected or non host cell. In recent literature, its importance in regards to treatment of cancerous cells and deeper insight into its deceptively complex pathways have been topics of increasing interest to medical researchers.
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.