Терапевтические специфичные для мишени антитела и клеточная терапия являются крупными ответвлениями иммунотерапии. ACT является продвинутой иммунотерапевтической техникой, которая играет существенную роль в стимуляции и усилении иммунной системы [[1], [2], [3]]. Генетически преобразованные (GE) клетки также успешно разрабатываются в качестве новой ACT стратегии.

T лимфоциты, которые распознают и реагирую т на специфические антигены, индуцируют иммунные регуляторные цитокины и активируют др. иммунные клетки, представляют собой многообещающие клетки, пригодные для ACT. CAR-T клетки являются преобразованными лимфоцитами, экспрессирующими искусственно измененные TCR, скомбинированные с разными ко-стимуляторами и важными молекулами. Действительно, CARs являются рекомбинантными рецепторами, включающими антиген-связывающий домен, наз. ScFv и сигнальный домен с или без ко-стимулирующего домена. CAR-T клетки, которые ведут себя как живые лекарства, могут применяться путем одной инъекции и обладают преимуществами, такими как распознавание HLA-независимых Ag, простая конструкция TCR комплекса, минимальный риск аутоиммунитета или GVHD, распознавание множественных антигенов, включая белки, углеводы и гликолипиды, индукция сильной и продолжительной иммунной реакции и способность инкорпорироваться с высоким сродством в рекомбинантные антитела. Использование клеток CAR-T приводит к благоприятным исходам в случае гематологических раковых опухолей; однако, результаты терапии солидных опухолей неудовлетворительны из-за иммуно-супрессивных свойств окружения солидных опухолей. Делаются попытки по улучшению безопасности и эффективности CAR-T клеток. Роль CAR-T клеток была также исследована при инфекционных болезнях, аутоиммунитете, а также аллергии и астме.

Важность для супрессии иммунитета регуляторных T клеток была отмечена при предупреждении аллергии, астмы, аутоиммунных болезней и отторжения трансплантатов. CAR-T клетки могут также быть генетически преобразованы по регуляторному домену (т.e. CAR-Treg) , чтобы помогать лечению болезней, таких как аллергия и астма [[4], [5], [6]].

CAR T-клетки являются генетически преобразованными периферическими лимфоцитами, содержащими рекомбинантный рецептор, целенаправленно воздействующий на специфический антиген. Эти GE-T клетки размножаются ex vivo и обратно вводятся пациентам. CARs являются рекомбинантными рецепторами, которые вводятся вместе с ко-стимулирующими молекулами. Ингибирующие молекулы делаются неработоспособными в CARs, чтобы улучшить их активность [4,5]. Некоторые подтипы T клеток, включая CD8+ и CD4+ T лимфоциты, были преобразованы как CAR-T клетки и использованы in vivo. CAR-T клетки были впервые предложены Eshar в 1989, который предложил перенаправлять CAR как защищенные Т клетки в места опухолей [6,7]. Novartis's CTL019 [B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL)], Kite's KTE-C19 (large B-cell lymphoma) и Juno's JCAR015 (B-ALL) были первыми разрешенными FDA CAR-T клетками [8].

CARs включают подтип преобразованных TCRs. Преобразованные TCRs генерируются путем переноса α и β цепочек от известных TCR, чтобы они реагировали на антиген, присутствующий в специфическом MHC. Многие клинические испытания исследовали терапевтический потенциал TCR-преобразованных T клеток [9,10]. CARs; с др. стороны, являются химерами из доменов, происходящих из антител и TCRs.

CARs состоят из 4 важных доменов. Первый домен является доменом, распознающим антиген, (т.e. CAR ecto-domain) обеспечивающий специфичность рецептора к антигену. Второй домен является доменом, связывающим антиген, содержащим ScFv, который происходит из моноклональных антител. Этот домен предопределяет у рецептора специфичность мишени, избавляя от необходимости презентации антигена с помощью MHCI. Несмотря на это, одновременная экспрессия двух отдельных variable heavy (VH) иd variable light (VL) цепей антитела нуждается в генерации способности распознавания non-HLA restricted антигена. Третий домен является спейсером или шарниром, придающим гибкость ScFv части и гарантирующий стабильность CARs на клеточной поверхности. Последний домен CARs является трансмембранным доменом, также вносящим вклад в гибкость CARs и фактически является является частью шарнирного домена. Шарнирный и трансмембранный домены являются преимущественно структурными компонентами CARs; однако, они также очень способствуют функциональной роли путем физического подразделения на целенаправленно воздействующую половинку и клеточную мембрану [[11], [12], [13]]. Человеческий IgG-происходящий спейсер обычно используется как прокладка (spacer), чтобы стабилизировать CARs на клеточной поверхности [14,15]. В трансмембранный домен CARs, CD3ζ необходим, чтобы облегчать димеризацию и ассоциацию рецептора с др. сигнальными и ко-стимулирующими молекулами, такими как CD28 или CD8 [16,17]. Ко-стимулирующие молекулы могут также сопутствовать цитоплазматическому сигнальному домену CARs, который генерирует нижестоящие сигналы, необходимые для активации Т клетки, её функции и пролиферации [4]. Чаще всего используются сигнальные домены, включающие CD3ζ (CD3 zeta), CD28, 4-1BB (CD137), OX40 (CD134) и ICOS [18]. Недавние исследования показали, что ряд ко-стимулирующих доменов может влиять на фосфорилирование сигнальных белков (i.e. LAT, ZAP-70, ERK, SYK и LCK) [[19], [20], [21]]. Поэтому маскирование/демаскирование сайтов фосфорилирования на ITAM в CD3ζ цепочке или др. ко-стимулирующих молекул, таких как CD28, может играть критическую роль в сигнальной трансдукции CARs [22,23]. Конфигурация сигнальных цепочек может влиять на образование кластеров рецепторов и изменять инициацию и/или поддержание процесса сигнальной трансдукции [24,25]. Некоторые исследования показали, что передача сигналов TCRs запускается путём отделения большого количества фосфатаз (т.e. CD45 и CD148) от иммунологических синапсов, которые образуются между мембранами T лимфоцитов и клетками мишенями [[26], [27], [28]]. Формирование иммунологических синапсов также существенно для активации CARs, и эти рекомбинантные рецепторы рекрутируют сходные биофизические и биохимические события передачи сигналов, чтобы активировать T клетки. Сходным образом действуют рецепторы B клеток (BCRs); однако, CARs обладают меньшим количеством субъединиц и ITAMs. Они могут также связывать антигены с высоким сродством и независимым от MHC способом [29,30].

CARs классифицируются на 4 генерации, исходя из количества их цитоплазматических ко-стимулирующих сигнальных доменов. В первой генерации CAR-T клеток цепочка z комплекса TCR/CD3 состоит из одиночного T клеточного активирующего домена, генерирующего достаточно мощные сигналы от ITAMs (i.e. signal-1) [31,32]. Первая генерация CARs не содержит ко-стимулирующих молекул. С др. стороны, вторая генерация CARs содержит одну ко-стимулирующую молекулу (т.e. CD28) на поверхности. Очевидно, что ко-стимулирующие сигналы (i.e. signal-2) необходимы для активации и пролиферации T-клеток. Третья генерация CAR-T клеток содержит две ко-стимулирующие молекулы, включая CD27, CD28 (для продукции IL-2 ), 4-1BB (cytokine release и T cell survival), OX40, ICOS (potentiate cytotoxicity и Th17 differentiation) и DAP10 или CD244 (2B4) [[33], [34], [35], [36]]. Четвертая генерация CAR-T клеток состоит из ScFv-CD3ζ, CD28 и 4-1BB. Эти клетки известны как TRUCK. Они рекрутируют NFAT, чтобы индуцировать кассеты генов, содержащие промотор гена IL-12 (Figs. 1 & 2 и Table 1) [4,37].

Fig. 1. All generations of CAR-T cells. In each new generation, signaling and applications are renewed. The first generation of CAR-T cell has CD3? chain as intracellular domain and in the second generation of CAR-T cell, CD28 or CD 137 (4-1BB) are added to CD3 as co- stimulatory molecules. In the third generation of CAR-T cell, the second co- stimulatory moleculeOX-40 (CD134), is added. In the fourth generation, the nuclear factor of activated T cell (NFAT) to induce cassette containing IL-12 genes promoter is added.

Fig. 2. CAR-T cell application process. Separation, design, harvest and administration of CAR-T cell for human diseases. Firstly, T cells are separated from patients (leukopheresis), harvested, activated. The CAR is designed and then engineered and produced in T cells. After expansion of produced CAR-T cell, the cells are administrated to the patients.

Итак, здесь мы сконцентрировались на на недавних успехах клеточной иммунотерапии, базирующейся на T лимфоцитах с химерными антигенными рецепторами (CARs). CAR-T клетки подращивали ex vivo и обратно вводили пациентам. На сегодня преимущества функции CAR-T клеточной терапии продемонстрированы при разных болезнях и аллергических болезнях, таких как астма. Более того, антиген-специфичные T регуляторные клетки (Tregs) и Т клетки с отредактированными генами, по-видимому, обнаруживают преимущества в контроле воспаления при аллергической астме. Фактически, нарушения регуляции функции Tregs отвечвает за доминирование T helper 2 иммунной реакции и прогрессию аллергической астмы.. CAR-Treg клетки могут быть также приспособлены и репродуцированы с использованием популяции iTreg , чтобы справляться с астмой. Кроме того, универсальные CAR-T клетки могут быть модифицированы, чтобы избирательно целенаправлено воздействовать на множественны антигены. Четвертая генерация CAR-T клеток (т.e. TRUCK клетки) предоставляют новую стратегию для лечения астмы и аллергических болезней. Несмотря на преимущества CAR-T клеток, их использование может быть связано с некоторыми нежелательными реакциями, такими как шторм цитокинов (cytokine storm), анафилаксия, нейротоксичность и т.д. Для клинического использования это необходимо предупредить и побороть эти осложнения путем оптимизации ACT протоколов.