С помощью искусственного тимуса можно получить лимфоциты, которые будут нападать на опухоль, но не будут трогать здоровые клетки.

Одна из важнейших функций иммунитета – защита организма от рака. Иммунные клетки распознают опухолевые по особым молекулам, которые торчат на мембране раковых клеток. Но раковые клетки, со своей стороны, прилагают все усилия, чтобы иммунитет их не заметил. Потому в последнее время в онкологии активно развиваются методы, цель которых – помочь иммунной системе «увидеть» опухоль.

Расположение тимуса в организме человека. (Фото: CLIPAREA / Depositphotos.com.)

Три Т-лимфоцита, окружившие раковую клетку. (Фото: NICHD / Flickr.com.)

Часто для атаки на рак используют модифицированные Т-лимфоциты. Вообще именно Т-лимфоциты распознают чужеродные молекулы на поверхности клеток, зараженных вирусом или, например, претерпевших злокачественное перерождение. У самих лимфоцитов есть специальные мембранные рецепторы, которые и позволяют им обнаруживать разнообразные молекулярные странности, и, когда такое происходит, лимфоцит, в зависимости от собственной специализации, либо сам убивает того, кого встретил, посылает сигнал своим «коллегам», то есть другим иммунным клеткам.

Но часто Т-лимфоциты не могут различить опухолевые молекулы-маркеры, и тогда в дело вступают биотехнологии: у больного собирают эти самые лимфоциты, целенаправленно натаскивают их в лаборатории на раковые клетки, а затем вводят обратно в организм человека. Однако у больного, во-первых, может не оказаться достаточно Т-клеток для такой процедуры, а во-вторых, лабораторная тренировка занимает достаточно много времени.

Есть другой вариант – взять нужное количество Т-лимфоцитов у какого-нибудь донора или воспользоваться стволовыми клетками, из которых можно получить любые другие клетки, в том числе и иммунные. Но здесь возникает проблема совместимости: лимфоциты от донора или лимфоциты, выращенные от стволовых клеток в лаборатории, очень трудно сделать полностью «своими» для организма больного. Если же они хотя бы чуть-чуть останутся «чужими», то, с одной стороны, организм сам попытается их уничтожить, с другой – такие клетки могут запустить аутоиммунную реакцию, атакуя здоровые ткани.

То есть проблема состоит в том, чтобы правильно воспитать Т-лимфоцит, чтобы он воспринимал только рак, а на обычные клетки не обращал внимания. В норме «воспитанием» лимфоцитов занимается вилочковая железа, или тимус. В тимусе сидят стволовые клетки – предшественники Т-лимфоцитов, и постепенно созревают, при этом железа проверяет их как на способность взаимодействовать с «чужими» молекулами, так и на способность реагировать на «своих».

Если оказывается, что лимфоцит реагирует на «своих» как на «чужих», то тимус запускает в такой клетке программу самоуничтожения. С возрастом вилочковая железа постепенно деградирует, и с этим, в частности, связано то, что болезни – в том числе, и злокачественные – у пожилых людей возникают легче, чем у молодых.

Очевидно, что если бы у нас на руках было что-то вроде искусственного тимуса, то можно было бы легко получать эффективные и безопасные противораковые лимфоциты. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе как раз такой искусственный тимус и сделали. Правда, речь идет не о полноразмерном органе, а о так называемом органоиде – небольшой модели органа, собранной из клеток. Сейчас таких органоидов делают все больше, для примера можно вспомнить «минижелудок», о котором мы писали некоторое время назад, и цереброид – структуру, напоминающую кусочек коры мозговых полушарий.

Клетки тимуса создают специальную микросреду, в которой лимфоциты созревают и проходят отбор на «профпригодность», и именно такую микросреду удалось создать в трехмерной модели органа. У Т-лимфоцитов, которые получались в ней из стволовых клеток, были все те же необходимые рецепторы, что и у лимфоцитов, покидающих настоящий тимус, и работали они так же. Важно, что лимфоциты, воспитывавшиеся в модели тимуса, не воспринимали здоровые клетки как больные, то есть органоид сумел отсеять те клетки, которые могли бы вызвать аутоиммунную реакцию.

Затем в «тимоид» ввели модифицированные предшественники лимфоцитов – у этих клеток благодаря внедренному в них гену появлялся рецептор против ракового белка. В статье в Nature Methods говорится, что антираковые предшественники лимфоцитов благополучно дозревали до взрослых Т-клеток, сохраняя нужный рецептор и оставаясь равнодушными к здоровым клеткам.

С учетом «тимоида» получается такая схема иммунной борьбы с опухолью: стволовые клетки крови модифицируют так, чтобы их потомки могли надежно распознавать рак, затем их отправляют на воспитание в искусственный тимус, так как только он сможет отобрать те лимфоциты, которые не будут атаковать собственные ткани организма; далее эти клетки можно вытащить из органоида-«воспитателя» и пересадить больному.

Впрочем, о клиническом применении такого метода говорить пока рано – для начала нужно оценить, насколько он продуктивен и эффективен против настоящего злокачественного заболевания.