Ludzkie komórki T zmodyfikowane CRISPR/Cas9 (komórki T z nokautem PD-1 i ACE2) do wywoływania długoterminowej odporności u pacjentów z COVID-19

Wyczerpanie komórek T może ograniczać długoterminową odporność u pacjentów z COVID-19. Limfocyty T mogą utracić zdolność do walki z wirusami i nowotworami, gdy są wystawione na działanie tych wrogów przez dłuższy czas. Nowe dane sugerują, że osoby, które doświadczają łagodnych objawów COVID-19, wykazują molekularne oznaki wyczerpania komórek T pamięci, a zatem mogą mieć zmniejszoną zdolność do zwalczania ponownej infekcji. Wręcz przeciwnie, osoby, u których wystąpią poważne objawy COVID-19, mogą być lepiej chronione przed ponowną infekcją. Niedawne badanie wykazało, że 82,1% przypadków COVID-19 wykazywało niską liczbę krążących limfocytów. Donoszono, że w przypadku wirusów przewlekłych ciągła ekspresja PD-1 powoduje wyczerpanie komórek T i upośledza zdolność zabijania komórek zakaźnych. Profil pacjentów z COVID-19 charakteryzuje się zmniejszonym odsetkiem limfocytów, przy podobnym udziale limfocytów T CD4+ i CD8+. Wzrasta liczba komórek T, głównie komórek T CD8+, wykazujących wysokie wskaźniki ekspresji markera późnej aktywności CD25 i markera wyczerpania PD-1. Dlatego SARS-CoV-2 jest w stanie dokonywać zmian poprzez modyfikację nabytego układu odpornościowego, w tym limfocytów B i T. Zgodnie z eksperymentami stwierdzono, że ekspresja PD-1, jako ważnego czynnika w indukcji i utrzymaniu obwodowej tolerancji utrzymującej stabilność komórek T, ma wyższy odsetek w różnych komórkach pacjentów z COVID-19. W eksperymencie przeprowadzonym przez Diao i wsp. na pacjentach z SARS-CoV-2 zaobserwowano, że ekspresja PD-1 na powierzchni limfocytów T znacznie wzrosła; wykazano również, że podczas choroby wywołanej przez SARS-CoV-2 dodatkowe ekspresje PD-1 i Tim-3 na komórkach T były bezpośrednio związane z ciężkością choroby; czynniki, które były również zwiększone w innych infekcjach wirusowych. Zjawisko „wyczerpania komórek T” można stosunkowo łatwo odwrócić, na przykład, gdy komórki T nie są już narażone na działanie wirusa lub nowotworu. Ale niestety, chociaż wyczerpane komórki T wyleczone z przewlekłej infekcji (REC-TEX) odzyskują pewne funkcje i cechy komórek T pamięci (TMEM), zachowują epigenetyczne blizny wskazujące, że kontrola ekspresji genów jest „zablokowana” w historii ich wyczerpania. Kiedy limfocyty T ulegną wyczerpaniu, pozostają zasadniczo „okablowane”, aby zostać wyczerpane – dlatego może być trudno sprawić, by ponownie stały się skutecznymi w walce z wirusami i rakiem” – powiedział dr John Wherry, przewodniczący wydziału Farmakologii Systemów i Translational Therapeutics i dyrektor Penn Institute of Immunology w Perelman School of Medicine na University of Pennsylvania. Co więcej, COVID-19 może infekować limfocyty T i indukować apoptozę oraz markery apoptozy. Limfocytopenię stwierdzono również w przypadkach bliskowschodniego zespołu oddechowego (MERS). MERS-CoV może bezpośrednio infekować ludzkie pierwotne limfocyty T i indukować apoptozę komórek T poprzez zewnętrzne i wewnętrzne szlaki apoptozy, ale nie może replikować się w limfocytach T. Nie jest jednak jasne, czy SARS-CoV-2 może również infekować limfocyty T, powodując limfocytopenię. Badanie wykazało, że komórki T wyrażają bardzo niski poziom ekspresji hACE2 na swojej powierzchni komórkowej, a linie komórek T były znacznie bardziej wrażliwe na zakażenie SARS-CoV-2 w porównaniu z SARS-CoV. Innymi słowy, wyniki te mówią nam, że limfocyty T mogą być bardziej podatne na zakażenie SARS-CoV-2. Dlatego jest prawdopodobne, że białko S SARS-CoV-2 może pośredniczyć w silnej zakaźności, nawet w komórkach wyrażających niską hACE2, co z kolei wyjaśniałoby, dlaczego szybkość transmisji SARS-CoV-2 jest tak wysoka. Dzięki ostatnim postępom w edycji genomu komórki T można teraz z powodzeniem modyfikować za pomocą technologii CRISPR/Cas9. Na przykład angażowanie mechanizmów (post-)transkrypcyjnych w celu zwiększenia produkcji cytokin komórek T, ponowne ukierunkowanie specyficzności antygenu komórek T lub uczynienie komórek T refrakcyjnymi w stosunku do sygnalizacji receptora hamującego może wzmocnić funkcję efektorową komórek T. Dlatego edycja genomu za pośrednictwem CRISPR/Cas9 może zapewnić nowe strategie indukowania długoterminowej odporności na COVID-19. Immunoterapie autologicznymi komórkami T stały się potężną opcją leczenia wielu chorób, takich jak infekcja wirusowa czy rak. Obejmują one izolację adopcyjną i transfer naturalnie występujących limfocytów T specyficznych dla wirusa/nowotworu oraz transfer limfocytów T, które zostały zmodyfikowane genetycznie. Według badacza, wyczerpane reaktywne wobec wirusów limfocyty T pamięci CD8+ zostaną wyizolowane od pacjentów z łagodną infekcją za pomocą zmodyfikowanego testu wzbogacania limfocytów T reagujących z antygenem (ARTE). zebrane zostaną wyczerpane reagujące na wirusy limfocyty T pamięci CD8+, a oba geny białka programowanej śmierci komórki 1 (PDCD1) i gen ACE2 zostaną wyeliminowane przez CRISPR Cas9 w laboratorium. Limfocyty zostaną wyselekcjonowane i namnażane ex vivo, a następnie podawane z powrotem pacjentom.