$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Иммунотерапия противоопухолевыми антителами, ингибиторами иммунных контрольных точек или Т-клетками, экспрессирующими химерные антигенные рецепторы (CAR-T), представляет собой мощный подход к лечению рака 1,2,3. Трастузумаб представляет собой гуманизированное моноклональное антитело против HER-2 (рецептор 2 эпидермального фактора роста человека), используемое для лечения HER-2-положительного рака молочной железы на ранней стадии или метастатического рака молочной железы, а также HER-2-положительного метастатического рака желудка 4,5,6. Он в первую очередь действует путем ингибирования стимулирующего пролиферацию эффекта эпидермального фактора роста4. Однако сообщалось, что трастузумаб эффективно вызывает гибель раковых клеток, даже если раковые клетки утратили свою реакцию на стимуляцию HER-27. Этот парадоксальный эффект антитела обусловлен антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичностью (ADCC)7. ADCC может быть опосредован естественными клетками-киллерами (NK), гранулоцитами и макрофагами, известными как эффекторные клетки ADCC 8,9. Если антитело, такое как трастузумаб, связывается с опухолевыми клетками, то эти эффекторные клетки используют свои Fc-рецепторы для связывания постоянной (Fc) области антитела. Антитело соединяет опухолевые клетки и эффекторные клетки, несущие Fc-рецептор, вызывая высвобождение их цитотоксических медиаторов10. Естественные клетки-киллеры высвобождают цитотоксический груз своих гранул, содержащих перфорин, для создания пор в клеточной мембране-мишени и гранзима (запускающего сигнальные пути гибели клеток) в иммунный синапс, что приводит к апоптозу раковых клеток (см. рис. 1).

Рисунок 1: Взаимодействие эффекторных и целевых клеток в ADCC. Рецептор Fcγ на клеточной поверхности эффекторной NK-клетки распознает Fc-область антитела к HER2 трастузумабу, специфичную для молекулы HER2, экспрессируемой на поверхности опухолевой клетки. Таким образом, между двумя клетками устанавливается так называемый иммунологический синапс, индуцирующий направленный экзоцитоз цитотоксических гранул эффекторной клетки. Высвобожденные молекулы перфорина и гранзима в конечном итоге приводят к апоптозу клетки-мишени. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Ранее было разработано несколько анализов для количественной оценки цитотоксичности, включая ADCC. Золотым стандартом является метод высвобождения радиоактивного хрома, при котором клетки-мишени помечаются радиоактивным изотопом 51Cr, а ADCC количественно определяется путем измерения радиоактивности надосадочной жидкости лизированных клеток-мишеней11. Из-за очевидных проблем, связанных со строго регулируемым обращением, хранением и утилизацией радиоактивных фармаконов и отходов, этот метод становится все более непопулярным среди ученых-биологов. Кроме того, он также не поддается приложениям с высокой пропускной способностью. Измерение активности ферментов (например, лактатдегидрогеназы), высвобождаемых из убитых клеток-мишеней, может обеспечить нерадиоактивную альтернативу анализу 51Cr12. Эти анализы, однако, не могут различить гибель клеток-мишеней и эффекторных клеток. Электрическое измерение импеданса ячейки и подложки (ECIS) оказалось пригодным для количественной оценки ADCC13, но оборудование ECIS недоступно в большинстве лабораторий, и этот метод несовместим с высокопроизводительными приложениями / скринингом. Флуоресцентно меченные клетки представляют собой популярную альтернативу во многих анализах клеточной биологии и часто используются в проточной цитометрии или приложениях на основе считывателей планшетов14,15,16. Однако эти анализы часто содержат этапы промывки или иным образом несовместимы с высокопроизводительными приложениями (например, методами, основанными на проточной цитометрии). Некоторые популярные анализы цитотоксичности, которые теоретически должны подходить для количественного определения ADCC, не могут надежно определить эффективность ADCC13. В последнее время, с распространением флуоресцентной конфокальной микроскопии, анализы с высоким содержанием изображений становятся все более популярными в различных областях наук о жизни17. С одной стороны, оборудование для визуализации клеток в настоящее время довольно распространено, а с другой стороны, из полученных изображений можно собрать практически бесконечные морфологические параметры. Поэтому мы решили разработать анализ ADCC, совместимый с скринингом с высоким содержанием, и продемонстрировать его пригодность для скрининга составных библиотек.
Здесь мы представляем анализ ADCC на основе изображений и демонстрируем, как этот анализ можно использовать для скрининга с высоким содержанием (HCS) для идентификации соединений, модулирующих ADCC. Модель основана на клетках-мишенях карциномы молочной железы JIMT-1, эффекторных клетках CD16.176V.NK-92 и гуманизированном моноклональном антителе против HER2 трастузумабе. С помощью этого метода можно идентифицировать препараты, которые могут усиливать убивающее опухоль действие NK-клеток, или получить представление о механизме NK-клеточно-опосредованного ADCC путем идентификации малых молекул, интерферирующих ADCC. Мы предполагаем, что ученые-биологи, стремящиеся количественно оценить клеточно-опосредованную цитотоксичность с особым вниманием к ADCC, могут извлечь выгоду из использования этого анализа либо для науки, либо для разработки лекарств. Этот анализ может быть альтернативой, если лаборатория имеет доступ и некоторый опыт в флуоресцентной визуализации и количественном анализе изображений.