РНК-секвенирование и ATAC-секвенирование

Одна из причин, по которым мы выживаем во взрослом возрасте, состоит в том, что клетки, убивающие клетки, обычно распознают и уничтожают раковые или патогенные клетки. Но длительная гиперактивность иммунных клеток, вызванных в опухоль или участок инфекции, может сделать их бесполезными для отправки захватчиков, клеточное состояние иммунологи называют «истощением». К счастью, исследователи рака разрабатывают эффективные иммунотерапии, чтобы противостоять истощению и повторно мотивировать иммунные клетки, чтобы искоренить опухоль пациента.

Чтобы укрепить эти подходы, ученые из Института аллергии и иммунологии La Jolla (LJI) Аньяна Рао (PhD) и Патрик Хоган (Phr. Hogan) задают вопрос, какие гены активируются при появлении иммунных клеток. Их новое исследование, опубликованное в онлайн-выпуске журнала «Труды Национальной академии наук» на этой неделе, сообщает, что структура истощенных Т-клеток ДНК отличается от структуры нормальных клеток. Это открытие привело их к составлению обновленного списка потенциальных ДНК-связывающих белков, которые могут стимулировать программы истощения в иммунных клетках. Эта работа предоставляет исследователям дополнительные факторы, которые могут быть направлены как часть иммунотерапии следующего поколения.

«Иммунотерапия демонстрирует реальную эффективность у пациентов, но в некоторых случаях эффективность недолговечна». Говорит Хоган, профессор отдела сигнальной и генной экспрессии и автор исследования. «Чтобы продолжать делать реальные успехи в клинике, мы должны постоянно совершенствовать эти подходы. Один из способов сделать это – понять, как опухоли говорят о том, что иммунные клетки не выполняют свою работу».

Для наблюдения за тем, как Т-клетки теряют пар в окружающей опухоль среде, команда подготовила две популяции генно-инженерных Т-клеток: тест-группа, которая распознает опухолевый антиген и, таким образом, может оказаться нефункциональной при хроническом воздействии опухоли (истощение Группа) и контрольная группа, которая остается функциональной, поскольку она не распознает какой-либо опухолевый антиген. Это подтолкнуло их к тому, чтобы сравнить то, что выходит из строя молекулярно в истощенном состоянии по сравнению с полностью компетентными Т-клетками.

Они делали это, впрыскивая Т-клетки в модельных мышей, несущих меланомы, чтобы контролировать, как каждая тестируемая группа будет вести себя в реальной опухоли. Оба популяции собирались в опухолях, но со временем клетки изнурительной группы начали проявлять высокий уровень «маркеров истощения» (как и предполагалось), поскольку они были сверхстимулированы опухолевым антигеном. Среди этих маркеров был PD-1, молекулярный злоумышленник, пресловутый для блокирования способности клеток убивать T-клетки (ингибиторы PD-1, например, захватили заголовки два года назад, когда они оказались эффективными против некоторых форм метастатической меланомы). Напротив, контрольные Т-клетки, которые группа восстанавливала от опухоли, демонстрировали гораздо более низкие уровни маркеров истощения, просто потому, что они не воспринимали опухоль. Следующим шагом было определить гены, включенные в исчерпавшую группу, и определить, как это произошло.

Для этого команда объединила два метода, РНК-секвенирование и ATAC-секвенирование. РНК-секвенирование идентифицирует включенные гены, тогда как ATAC-секвенирование идентифицирует геномные области, где спираль ДНК более свободно намотана по отношению к остальной части генома. Обнаружение этих регионов предоставляет молекулярным генетикам важные сведения о том, что происходит в клетке, так как неуплотненная ДНК обычно содержит гены, подвергающиеся активной экспрессии, и связывает факторы, которые активируют эти гены.

ATAC-секвенирование выявило почти 2000 новых «доступных» областей в отсутствии Т-клеток, число которых уменьшилось до 450 после вычитания сравнимых регионов в стимулированных Т-клетках контроля. Затем группа исследовала последовательность ДНК на участках, связанных с истощением, и вывела, используя биоинформационный анализ, какие клеточные белки могут быть привлечены к этим локусам для активации программ экспрессии, специфичных для выработки генов.

Этот анализ выявил следы или связывающие сайты многих знакомых игроков, одного ДНК-связывающего белка, называемого NFAT. «Эти области перекрываются с областями, которые мы ранее отображали как сайты связывания NFAT в Т-клетках, хронически подверженных инфицированным вирусом клеткам», – говорит Хоган. «Это может означать, что общие пути направляют клетки к истощению при раке и хронической инфекции».

Тем не менее, одна группа подозреваемых, выявленная анализом, семейство белков, называемых Nr4a, в раннем возрасте имела малое отношение к истощению в Т-клетках. Дальнейший анализ настоятельно предположил, что белки Nr4a вносят вклад исключительно в истощение, в отличие от NFAT, который играет сложную, зависимую от контекста роль в Т-клетках. Вывод был ясен: факторы связывания ДНК, такие как белки NFAT и Nr4a, вероятно, работают согласованно, чтобы вести дисфункцию Т-клеток.

Ведущий автор статьи Джулиана Могнол (Giuliana Mognol), доктор философии, говорит о том, что белки Nr4a, по-видимому, функционируют исключительно при истощении Т-клеток, является критическим результатом. «Ингибиторы PD-1 дали отличные результаты в виде иммунотерапии, – говорит Могнол, постдок в лаборатории Хогана. «Несмотря на это, более 50% пациентов не реагируют на эту терапию. Выявление новых молекул, которые могут быть нацелены вместе с PD-1, может быть важным для комбинации.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s