Выявление молекулярных детерминант кросс-реактивности Т-клеточных рецепторов

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 20-15-00395

НазваниеВыявление молекулярных детерминант кросс-реактивности Т-клеточных рецепторов

Руководитель Боголюбова-Кузнецова Аполлинария Васильевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр гематологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Москва

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-108 - Иммунология

Ключевые слова Т-клеточный рецептор, кросс-реактивность, клеточная иммунотерапия, иммуногенность антигенов, специфичность, аффинность, репертуар Т-клеточных рецепторов, вероятность сборки Т-клеточного рецептора, цитомегаловирус, минорные антигены гистосовместимости, реакция трансплантат-против-хозяина

Код ГРНТИ34.15.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Рецепторы Т-лимфоцита, собранные в результате квазислучайной реаранжировки генетических сегментов, распознают пептидные антигены, представляемые в контексте молекулы MHC. Специфичность взаимодействия рецептором-антиген лежит в основе формирования Т-клеточного иммунитета. В то же время один и тот же рецептор способен распознать множество различных антигенов (кросс-реактивность). Распознавания собственных антигенов организма в норме не происходит, поскольку лимфоциты, несущие кросс-реактивные рецепторы, элиминируются в процессе тимусной селекции или находятся в состоянии анергии. Однако для клеточной иммунотерапии используются аллогенные лимфоциты (происходящие из другого донора), которые не проходили отбор на невосприимчивость к антигенам пациента. Кросс-реактивность таких рецепторов может представлять серьезную проблему. Описаны случаи, когда распознавание нецелевых антигенов на здоровых тканях приводило к тяжелым осложнениям, вплоть до летального исхода. Предсказание кросс-реактивных мишеней затруднено тем, что только часть из них имеет существенную гомологию с целевым антигеном кросс-реактивного ТКР. Поскольку взаимодействие Т-клеточного рецептора с антигеном, лежащим в бороздке молекулы MHC, ограничено несколькими аминокислотами гипервариабельных участков альфа- и/или бета цепей, структурно гомологичные антигены не обязательно имеют схожую первичную последовательность. Кроме того, ТКР способен распознавать антигены, презентируемые в аллогенных аллелях MHC (не представленных в организме, в котором происходила реаранжировка и тимусный отбор рецептора). В последнее время было показано, что Т-клеточные рецепторы, распознающие один и тот же антиген, имеют довольно высокий уровень взаимной гомологии, позволяющей предсказывать специфичность рецептора за счет его схожести с уже известными. В то же время, ТКР существенно отличаются по своей-кросс реактивности. Рецепторы, специфичные к одному антигену, могут иметь совершенно различный профиль кросс-реактивности. Это делает изучение механизмов, определяющих кросс-реактивность, крайне актуальным, поскольку минимально кросс-реактивные рецепторы к клинически значимым антигенам являются необходимыми для иммунотерапии. На сегодняшний день, неизвестно какие свойства ТКР определяют его кросс-реактивность. В этом проекте предлагается провести систематический анализ кросс-реактивности панели из нескольких десятков (минимум 50) Т-клеточных рецепторов, специфичных к пяти клинически значимым антигенам. Три из них (NLV, TPR, RPH) являются иммунодоминантными антигенами цитомегаловируса, презентируемыми в наиболее частых аллелях MHC I класса (HLA-A*02:01 и HLA-B*07:02, соответственно). Клеточная иммунотерапия является экспериментальным методом лечения цитомегаловирусной инфекции, развивающейся у больных после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. В России клиническое испытание ЦМВ-специфичных лимфоцитов было одобрено Минздравом и начнется в 2020 году на базе НМИЦ Гематологии. Два других антигена HA-1 и HA-2 являются минорными антигенами гистосовместимости, которые, с одной стороны, являются мишенями естественного алло реактивного иммунного ответа у больных после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, а, с другой стороны, являются перспективными мишенями для иммунотерапии рецидивов лейкозов. Трансгенные лимфоциты, специфичные к антигенам HA-1 и HA-2, были получены в ряде мировых лаборатории, в настоящее время проводятся их клинические испытания. Для анализа кросс-реактивности будет получена панель клеточных линий с трансгенным ТКР (на базе линий Т-лимфоцитов Jurkat, лишенных собственного ТКР). Будет проверена реактивность этих линий с антигенами, представляемыми в собственном аллеле MHC (для этого будут использованы антиген-презентирующие клетки, нагруженные библиотеками пептидов, у которых одна из аминокислотных позиций имеет случайную замену). Для проверки кросс-реактивности панели рецепторов с антигенами презентирующимися в аллогенных молекулах MHC клеточные линии будут ко-культивироваться большой панелью антигенпрезентирующих клеточных линий от доноров с различным набором MHC аллелей. Для анализа вклада альфа- и бета-цепей в кросс реактивность будут получены клеточные линии с гибридными рецепторы, несущие цепи, происходящие из разных лимфоцитов, но специфичные к одному антигену. Будут проанализированы такие молекулярные детерминанты кросс-реактивности, как длина, заряд, гидрофобность и полярность CDR3 альфа- и бета-цепей, используемый V-ген. Также будет изучена связь кросс-реактивности с аффинность рецептора к антигену и вероятность реаранжировки составляющих его альфа- и бета-цепей. Будут описаны факторы, определяющие повышенную кросс-реактивность, а их значимость будет проверена путем анализа кросс-реактивности лимфоцитов, выделенных из пациентов, получивших аллогенные цитомегаловирус-специфичные лимфоциты в рамках планируемого клинического исследования. Выявление молекулярных детерминант кросс-реактивности имеет не только фундаментальный интерес, но и позволит в будущем сделать иммунотерапию безопасной.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шомурадова А.С, Вагида М.С., Шитиков С.А., Зорникова К.В., Кирюхин Д.О., Титов А.К., Пешкова, Ю.О., Хмелевская А.А., Дианов Д.В., Малашева М., Шмелев, А., Сердюк Я., ... Ефимов Г.А. SARS-CoV-2 epitopes are recognized by a public and diverse repertoire of human T cell receptors Immunity, Volume 53, Issue 6, 15 December 2020, Pages 1245-1257.e5 (год публикации - 2020)
10.1016/j.immuni.2020.11.004

2. Хмелевская А., Щербинин Д., Пивнюк А., Шугай М., Ефимов Г.А. Molecular modeling provides motifs for identification of TCRs specific to SARS‐CoV‐2 epitope European Journal of Immunology, Eur. J. Immunol. 2021. 51 (Suppl. 1): p241 (год публикации - 2021)
10.1002/eji.202170200

3. Зорникова К., Шитиков С., Хмелевская А., Титов А., Щербакова О., Кирюхин Д., Ефимов Г.А. SARS-CoV-2 epitope-specific CD8+ cells persist 6 month post-infection despite decrease in the overall T-cell reactivity European Journal of Immunology, Eur. J. Immunol. 2021. 51 (Suppl. 1): p195 (год публикации - 2021)
10.1002/eji.202170200

4. Ву Д., Колесников А., Инь Р., Гест Д.Д., Гаутаман. Р., Шмелев А., Сердюк Я., Дианов Д.Д., Ефимов Г.А., Пирс Б.Г., Мариуцца Р.А. Structural assessment of HLA-A2-restricted SARS- CoV-2 spike epitopes recognized by public and private T-cell receptors Nature Communications (год публикации - 2022)
10.1038/s41467-021-27669-8

5. Зорникова К.В., Хмелевская А.А., Шитиков С.А., Кирюхин Д.О., Щербакова О.В., Титов А.К., Звягин И.В., Ефимов Г.А. Clonal diversity predicts persistence of SARS-CoV-2 epitope-specific T 5 cell response Communications Biology, 5, 1351 (год публикации - 2022)
10.1038/s42003-022-04250-7

6. Титов А.К., Шайхутдинова Р.Р., Щербакова О.В., Сердюк Я. В., Шитиков С.А., Зорникова К.В., Малеева А.В., Хмелевская А.А., Дианов Д.В., Шакирова Н.Т., Малько Д.Б., ..., Гинанова В.Р., Ефимов Г.А. Immunogenic epitope panel for accurate detection of non-cross-reactive T cell response to SARS-CoV-2 JCI Insight, 7(9):e157699 (год публикации - 2022)
10.1172/jci.insight.157699

Публикации