Раковые клетки становятся мягкими и ускользают от иммунного ответа

Многие раковые клетки размягчаются, становясь более пластичными, чем нормальные. Это экспериментально показано для клеток рака молочной железы, шейки матки и яичников. Размягчение способствует метастазированию, поскольку облегчает инвазию клеток в окружающие ткани и перемещение из первичной опухоли в новые локации. В то же время клетки иммунной системы чувствительны к жесткости клеток-мишеней, поэтому возможно, что размягчение раковых клеток также модулирует реакцию иммунной системы. Авторы статьи в Science Signaling исследовали, как жесткость субстрата влияет на быстрые и долгосрочные реакции Т-лимфоцитов против клетки-мишени.

Когда Т-лимфоцит взаимодействует с инфицированной или раковой клеткой, он сначала поляризуется в сторону клетки-мишени — центр организации микротрубочек переориентируется в направлении иммунологического синапса (это называется быстрым ответом). Известно, что нарушение этого процесса связано с ухудшением литической способности иммунных клеток и снижением продукции интерлейкина-2. Затем в клетке развивается медленный ответ — изменения экспрессии генов, опосредованные транскрипционным фактором NFAT1. Долгосрочные реакции включают продукцию цитокинов, экспрессию молекул контрольных точек и определение потенциала и дальнейшей судьбы Т-клетки (активация, пролиферация, дифференцировка.)

Характерный признак активации Т-клетки — повышение внутриклеточного уровня ионов кальция (Ca²⁺). Кальций необходим как для внутриклеточной транслокации NFAT1 (активна его дефосфорилированная форма, а дефосфорилирование зависимо от кальция), так и для поляризации. Дефекты кальциевых каналов ORAI у пациентов сопровождаются нарушением активации Т-клеток и тяжелым иммунодефицитом.

Исследователи помещали человеческие Т-клетки линии Jurkat на гидрогели различной жесткости, покрытые антителами к CD3, что обеспечивало активацию Т-клеточных рецепторов (TCR), необходимую для формирования иммунологического синапса. Оказалось, что изменение жесткости гидрогеля существенно влияет на активацию иммунных клеток. Высокая жесткость индуцировала их поляризацию и перемещение NFAT1 в клеточное ядро. Если же Т-клетки активировались на мягких гидрогелях, это нарушало и поляризацию, и ядерную транслокацию NFAT1. Аналогичный эффект наблюдался при активации размягченными раковыми клетками (для этого эксперимента опухолевые клетки NALM-6 размягчали, удаляя ионы кальция с помощью хелатирующего агента).

Как показали эксперименты с прижизненной визуализацией, поступление ионов кальция в Т-клетки существенно влияло как на поляризацию, так и на ядерную транслокацию NFAT1, при этом жесткие субстраты вызывали больший приток Ca²⁺, чем мягкие.

Исследователи продемонстрировали, что быстрая поляризация Т-клетки зависит от катионного канала PIEZO1. Это наиболее распространенный механочувствительный канал, экспрессируемый в клетках Jurkat и первичных человеческих CD4 + Т-лимфоцитах, что подтвердило секвенирование РНК. Более медленное перемещение NFAT1 в ядро зависит от кальциевого канала ORAI1, при этом на поляризацию он не влияет. Транслокация NFAT1, в свою очередь, не зависит от PIEZO1.

Таким образом, размягчение опухолевых клеток может значительно снизить активность Т-клеток за счет уменьшения зависимого от жесткости притока ионов кальция, существенно увеличивая вероятность их уклонения от иммунного надзора и способствуя метастазированию.

Быстрые и медленные реакции Т-клетки играют принципиально разные роли. Быстрые реакции определяют кратковременную функциональность во время контакта с мишенью: Т-клетке необходимо «решить», поддерживать или прекращать эффекторную функцию, в зависимости от микроокружения. Если клетка-мишень окружена здоровыми клетками, то Т-клетка должны снизить активность, а если вокруг много потенциальных мишеней, сохранять ее. Нарушение же регуляции долговременных реакций может привести к неадекватной сверхактивации или подавлению функций Т-клеток, что способствует развитию аутоиммунных заболеваний или рака.

«Наши результаты показывают, что Т-клетки используют жесткость в качестве регуляторного сигнала для координации быстрых и долговременных реакций через Piezo1 и Orai1», — отмечают авторы. Механосенсорика клеток обеспечивает распознавание порогового значения жесткости, ниже которого функции Т-клеток полностью подавляются, а при его превышении сенсибилизируются и реагируют на стимулы. Этот механизм должен защищать от чрезмерной реакции иммунной системы, но опухолевые клетки используют его в своих целях.

Антиген заставляет CAR T-клетку делиться несимметрично