Оценка воздействия различных комбинаций интерлейкинов на пролиферацию и цитотоксичность клеток – натуральных киллеров

Введение. Одним из подходов для обогащения популяций натуральных киллеров (НК) и натуральных киллеров Т-клеток (НКТ-клеток) для последующей CAR-терапии (CAR – химерный рецептор антигена) является культивирование в присутствии определенных цитокинов и/или фидерных клеток.

Цель исследования – оценка воздействия на НК- и НКТ-клетки комбинаций интерлейкинов (ИЛ): ИЛ-2 + ИЛ-15, ИЛ-2 + ИЛ-15 + ИЛ-21 или только ИЛ-2 при длительном культивировании в присутствии аутологичных фидерных клеток, в качестве которых выступали необлученные Т-лимфоциты, активированные моноклональными антителами (МАТ).

Материалы и методы. В качестве источника мононуклеарных клеток человека использовали периферическую кровь и лейкоцитарно-тромбоцитарный концентрат. После выделения мононуклеарных клеток проводили активацию полученной культуры лимфоцитов с помощью сорбированных МАТ к CD3- и CD28-рецепторам. Затем осуществляли культивирование активированных лимфоцитов в присутствии ИЛ-2 + ИЛ-15, ИЛ-2 + ИЛ-15 + ИЛ-21 или только ИЛ-2, периодически оценивая прирост общего количества клеток, экспрессию поверхностных маркеров и цитотоксическую активность.

Результаты. При использовании комбинации ИЛ-2 + ИЛ-15 + ИЛ-21 наблюдали наибольший прирост клеток и максимальную цитотоксичность, доля НКТ-клеток (CD3⁺CD56⁺) к концу срока культивирования также была наибольшей относительно других режимов культивирования и составила 59 %. В присутствии комбинации ИЛ-2 и ИЛ-15 определяли более низкую цитотоксичность культивируемых лимфоцитов по сравнению с другими вариантами эксперимента, что может быть связано с истощением клеточной популяции. Согласно данным литературы, добавление в культуральную среду ИЛ-21, вероятно, нивелирует данное отрицательное воздействие ИЛ-15.

Заключение. С учетом динамики пролиферации, рецепторного профиля и цитотоксичности культивируемых лимфоцитов можно заключить, что комбинация цитокинов, состоящая из ИЛ-2, ИЛ-15 и ИЛ-21, является наиболее эффективной для обогащения популяции НКТ-клеток при стимуляции МАТ и в присутствии аутологичных активированных Т-лимфоцитов. Для максимально эффективного получения популяции НК-клеток требуется использование других фидерных клеток, вероятно, опухолевого происхождения, либо иных протоколов экспансии.

1. Poorebrahim M., Abazari M.F., Sadeghi S. et al. Genetically modified immune cells targeting tumor antigens. Pharmacol Ther 2020;214:107603. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2020.107603

2. Wang X., Yang X., Yuan X. et al. Chimeric antigen receptor-engineered NK cells: new weapons of cancer immunotherapy with great potential. Exp Hematol Oncol 2022;11(1):85. DOI: 10.1186/s40164-022-00341-7

3. Abramson J.S., Palomba M.L., Gordon L.I. et al. Lisocabtagene maraleucel for patients with relapsed or refractory large B-cell lymphomas (TRANSCEND NHL 001): a multicentre seamless design study. Lancet 2020;396(10254):839–52. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)31366-0

4. Maalej K.M., Merhi M., Inchakalody V.P. et al. CAR-cell therapy in the era of solid tumor treatment: current challenges and emerging therapeutic advances. Mol Cancer 2023;22(1):20. DOI: 10.1186/s12943-023-01723-z

5. Wang E., Cesano A., Butterfield L.H. et al. Improving the therapeutic index in adoptive cell therapy: key factors that impact efficacy. J Immunother Cancer 2020;8(2):e001619. DOI: 10.1136/jitc-2020-001619

6. Liu Z., Zhou Z., Dang Q. et al. Immunosuppression in tumor immune microenvironment and its optimization from CAR-T cell therapy. Theranostics 2022;12(14):6273–90. DOI: 10.7150/thno.76854

7. Shah N., Li L., McCarty J. et al. Phase I study of cord blood-derived natural killer cells combined with autologous stem cell transplantation in multiple myeloma. Br J Haematol 2017;177(3):457–66. DOI: 10.1111/bjh.14570

8. Khawar M.B., Sun H. CAR-NK cells: from natural basis to design for kill. Front Immunol 2021;12:707542. DOI: 10.3389/fimmu.2021.707542

9. Peng L., Sferruzza G., Yang L. et al. CAR-T and CAR-NK as cellular cancer immunotherapy for solid tumors. Cell Mol Immunol 2024;21(10):1089–108. DOI: 10.1038/s41423-024-01207-0

10. Shimasaki N., Jain A., Campana D. NK cells for cancer immunotherapy. Nat Rev Drug Discov 2020;19(3):200–18. DOI: 10.1038/s41573-019-0052-1

11. Wolf B.J., Choi J.E., Exley M.A. Novel approaches to exploiting invariant NKT cells in cancer immunotherapy. Front Immunol 2018;9:384. DOI: 10.3389/fimmu.2018.00384

12. Peighambarzadeh F., Najafalizadeh A., Esmaeil N. et al. Optimization of in vitro expansion and activation of human natural killer cells against breast cancer cell line. Avicenna J Med Biotechnol 2020;12(1):17–23.

13. Sivori S., Pende D., Quatrini L. et al. NK cells and ILCs in tumor immunotherapy. Mol Aspects Med 2021;80:100870. DOI: 10.1016/j.mam.2020.100870

14. Koehl U., Brehm C., Huenecke S. et al. Clinical grade purification and expansion of NK cell products for an optimized manufacturing protocol. Front Oncol 2013;3:118. DOI: 10.3389/fonc.2013.00118

15. Conlon K.C., Lugli E., Welles H.C. et al. Redistribution, hyperproliferation, activation of natural killer cells and CD8 T cells, and cytokine production during first-in-human clinical trial of recombinant human interleukin-15 in patients with cancer. J Clin Oncol 2015;33(1):74–82. DOI: 10.1200/JCO.2014.57.3329

16. McMichael E.L., Jaime-Ramirez A.C., Guenterberg K.D. et al. IL-21 enhances natural killer cell response to cetuximab-coated pancreatic tumor cells. Clin Cancer Res 2017;23(2):489–502. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-16-0004

17. Sivonen M., Sirviö K.A., Wojciechowski S. et al. Cytokines impact natural killer cell phenotype and functionality against glioblastoma in vitro. Front Immunol 2023;14:1227064. DOI: 10.3389/fimmu.2023.1227064

18. Koh E.K., Lee H.R., Son W.C. et al. Antitumor effects of NK cells expanded by activation pre-processing of autologous feeder cells before irradiation in colorectal cancer. Oncol Lett 2023;25(6):232. DOI: 10.3892/ol.2023.13818

19. Трошина Е.А. Роль цитокинов в процессах адаптивной интеграции иммунных и нейроэндокринных реакций организма. Проблемы эндокринологии 2021;67(2):4–9. DOI: 10.14341/probl12744

20. Leonard W.J., Wan C.K. IL-21 Signaling in immunity. F1000Res 2016;5:F1000 Faculty Rev-224. DOI: 10.12688/f1000research.7634.1

21. Shanley M., Daher M., Dou J. et al. Interleukin-21 engineering enhances NK cell activity against glioblastoma via CEBPD. Cancer Cell 2024;42(8):1450–66.e11. DOI: 10.1016/j.ccell.2024.07.007

22. Liu Y., Dang Y., Zhang C. et al. IL-21-armored B7H3 CAR-iNKT cells exert potent antitumor effects. iScience 2023;27(1):108597. DOI: 10.1016/j.isci.2023.108597

23. Felices M., Lenvik A.J., McElmurry R. et al. Continuous treatment with IL-15 exhausts human NK cells via a metabolic defect. JCI Insight 2018;3(3):e96219. DOI: 10.1172/jci.insight.96219