Kluczowym etapem protokołu jest zapewnienie odpowiedniego stosunku sygnału 1 (peptyd MHC) do sygnału 2 (przeciwciało monoklonalne anty-Fas). Przeprowadziliśmy intensywne doświadczenia z miareczkowaniem w celu określenia optymalnego stosunku sygnału 1 i 2; okazało się, że minimalne różnice wynikające z odmiennego stężenia dimeru HLA-A2 Ig lub przeciwciała anty-Fas mogą zakłócać funkcjonalność KaAPC. W związku z tym stężenie obu sygnałów powinno być zawsze weryfikowane, a jakość obu białek regularnie badana, nawet jeśli zostały one zakupione u komercyjnego dostawcy. Ponadto stężenia powinny być zawsze wyznaczane przy użyciu tej samej metody, ponieważ różne testy detekcyjne mogą prowadzić do uzyskania odmiennych wyników stężeń. Funkcjonalność HLA-A2-Ig może być również upośledzona z powodu niepełnego refoldingu i/lub nieefektywnego ładowania peptydów. Co więcej, cząsteczki dimerów mogą agregować w różnym stopniu, co może wpływać na aktywność funkcjonalną białka. W związku z tym rzeczywista ilość dimeru potrzebna do generowania funkcjonalnych i specyficznych KaAPC może się różnić. Ponadto stwierdziliśmy, że optymalny zakres sygnału indukującego śmierć (przeciwciało anty-Fas) na KaAPC jest niezwykle wąski. W naszych badaniach stężenia przekraczające 3,64 μg/ml prowadziły do niespecyficznego zabijania limfocytów T dodatnich dla Fas, natomiast stężenia poniżej 3,64 μg/ml skutkowały zależnym od dawki obniżeniem aktywności cytotoksycznej. Choć warunki te wydają się bardzo rygorystyczne, dbałość o te szczegóły pozwoli na wytworzenie funkcjonalnych i specyficznych KaAPC.
Choć obecny fenotyp KaAPC jest funkcjonalny w zakresie usuwania aktywowanych antygenowo swoistych limfocytów T, wstępne eksperymenty celujące w naiwne lub spoczynkowe antygenowo swoiste limfocyty T nie wykazały istotnej indukcji apoptozy swoistej dla antygenu, ponieważ populacje te charakteryzują się obniżoną ekspresją Fas. W związku z tym można by rozważyć dodanie sygnału kostymulującego do KaAPC w celu indukcji up-regulacji Fas na spoczynkowych limfocytach T, aby uczynić je celem dla KaAPC. Choć jest to wykonalne, wszystkie trzy sygnały będą musiały zostać starannie miareczkowane, aby zapewnić funkcjonalny fenotyp KaAPC.
Dostosowanie platformy koralikowej do matrycy biokompatybilnej lub biodegradowalnej zwiększy możliwości zastosowania KaAPC in vivo. Niedawno Shen et al. zgłosili pomyślne zastosowanie KaAPC in vivo z wykorzystaniem lateksowych koralików o rozmiarze 5 μm skoniugowanych z przeciwciałami anty-Fas (klon Jo2) oraz anty-His/H2-Kb-TRP211. Wykazaliśmy, że ogólna koncepcja sztucznych komórek prezentujących antygen (aAPC) może zostać z sukcesem przeniesiona z cząstek o rozmiarach mikrometrycznych (μm) na cząstki o rozmiarach nanometrycznych (nm)12 oraz że funkcjonalność ta jest zależna od geometrii cząstek13. Zatem poprzez zmianę rozmiaru i/lub kształtu przyszłych projektów KaAPC można wpłynąć na funkcjonalność i biodystrybucję in vivo, co może mieć kluczowe znaczenie dla skutecznego leczenia narządowych chorób autoimmunologicznych.
KaAPC pokonują główne wady strategii deplekcji opartych na komórkach, stanowiąc łatwą w użyciu, gotową do zastosowania („off the shelf”), a także efektywną pod względem czasu i kosztów metodę, która jest niezależna od stanu dawcy i wcześniejszego leczenia. KaAPC nie są celami dla sygnałów zabijania autokrynnego ani parakrynnego i nie wykazują wrażliwości na cytolityczne funkcje efektorowe CTL. Zastosowanie KaAPC wymaga zidentyfikowania odpowiedniego antygenu chorobowego i opiera się na ich specyficznym typie HLA. Choć obecnie zidentyfikowano liczne odpowiednie antygeny ograniczone przez HLA-A2 dla cukrzycy typu 1, GvHD i stwardnienia rozsianego2, opracowanie dodatkowych cząsteczek dimerów HLA klasy I, a także trwająca identyfikacja nowych antygenów istotnych w chorobach autoimmunologicznych, będzie dalej zwiększać i rozszerzać możliwości zastosowania KaAPC. Ponadto można rozważyć wykorzystanie KaAPC skierowanych przeciwko różnym epitopom w celu jednoczesnego uderzenia w wiele antygenów.
Podsumowując, KaAPC stanowią elastyczną platformę technologiczną do usuwania antygenowo swoistych limfocytów T. Ich „klockowa” natura umożliwia włączenie nowych sygnałów, takich jak dodatkowe sygnały kostymulujące lub hamujące, np. PD1 lub TRAIL, na różnych matrycach, co mogłoby rozszerzyć i zwiększyć ich późniejszą przydatność in vitro oraz in vivo. Przedstawiamy tutaj protokół krok po kroku generowania KaAPC, pierwszego podejścia opartego na koralikach w celu eliminacji antygenowo swoistych limfocytów T z mieszanin limfocytów T o różnych swoistościach.

Rycina 3. KaAPC eliminują CTL w sposób swoisty dla antygenu. Oznakowane PKH26 aktywowane Fas+ efektorowe komórki pamięci CTL oraz oznakowane PKH67 CTL swoiste dla CMVpp65 od tego samego dawcy zmieszano w stosunku 1:1 i współhodowano z CMVpp65KaAPC przez 48 h. Kultury kontrolne traktowano nieobciążonymi KaAPC lub 1 µg/ml rozpuszczalnego przeciwciała anty-Fas-mAb (klon CH11). Minimalną utratę żywych komórek stwierdzono w nieleczonych mieszanych kulturach CTL (Tmix). Przedstawiono oryginalne dane FACS dla każdej populacji CTL z Tmix. Analizę apoptozy przeprowadzono zgodnie z wcześniejszą publikacją, stosując oddzielne bramkowanie dla obu populacji limfocytów T10. Liczby przedstawione w górnych lewych kwadrantach oznaczają % wszystkich komórek. Ilustracja pochodzi z jednego reprezentatywnego doświadczenia przeprowadzonego w ramach trzech niezależnych eksperymentów. Badanie to zostało pierwotnie opublikowane w czasopiśmie Blood. Schütz, C. et al. Killer artificial antigen-presenting cells: a novel strategy to delete specific T cells. Blood. 2008; 111, 3546–52. Copyright the American Society of Hematology. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.