NK-клетки с коэкспрессией KIR и NKG2C как основа для создания HER2-направленных CAR-NK-эффекторов

Обоснование. Для создания HER2-направленных CAR-NK-клеточных эффекторов важен выбор субпопуляции NK-клеток с высоким цитотоксическим потенциалом и чувствительностью к генетической модификации. Особый интерес в контексте терапии солидных опухолей представляют лицензированные KIR+ NK-клетки, экспрессирующие активирующий рецептор NKG2C.

Цель исследования. Получение HER2-CAR-NK-клеток на основе субпопуляций NK-клеток с различной экспрессией рецепторов KIR и NKG2C для элиминации HER2⁺ солидных опухолей.

Методы. NK-клетки HCMV-серопозитивного донора выделяли методом негативной магнитной сепарации из выделенных в градиенте плотности мононуклеаров периферической крови. Субпопуляции NK-клеток с различной экспрессией KIR и NKG2C получали методом клеточной сортировки и культивировали при стимуляции IL-2 и фидерными клетками. NK-клетки модифицировали геном, несущим конструкцию HER2-CAR, посредством ретровирусной трансдукции. Цитотоксическую активность полученных культур против сфероидов SKOV-3 детектировали по уровню дегранулирующих CD107a⁺ NK-клеток и по доле нежизнеспособных SytoxBlue⁺ опухолевых клеток в сфероиде.

Результаты. Получены HER2-CAR-NK-эффекторы на основе субпопуляций с различной экспрессией KIR и NKG2C. Показано, что NKG2C-экспрессирующие NK-клетки вне зависимости от экспрессии KIR обладают большей чувствительностью к ретровирусной трансдукции. При коинкубации полученных культур субпопуляций NK-клеток с HER2⁺ сфероидами опухолевых клеток SKOV-3 во фракции трансдуцированных клеток, несущих рецептор HER2-CAR, наблюдалась доля дегранулировавших клеток CD107a⁺, более чем в 4 раза превышающая уровень дегрануляции во фракции немодифицированных NK-клеток. Также в сфероидах SKOV-3 после коинкубации с KIR⁺NKG2C⁺трансдуцированными NK-эффекторами наблюдалась меньшая доля жизнеспособных клеток по сравнению со сфероидами, которые инкубировались с культурами KIR⁺NKG2C^–.

Заключение. NKG2C+ NK-клетки обладали большей чувствительностью к трансдукции. Культуры KIR+NKG2C⁺ HER2-CAR-NK-клеток с большей эффективностью элиминировали HER2⁺ клетки-мишени в 3D-модели. Эти свойства делают NK-клетки, коэкспрессирующие KIR и NKG2C, перспективной основой для создания CAR-NK-эффекторов.

1. Montero A, Ciérvide R, García-Aranda M, Rubio C. Postmastectomy radiation therapy in early breast cancer: Utility or futility? Crit Rev Oncol Hematol. 2020;147:102887. doi: 10.1016/j.critrevonc.2020.102887

2. Xia W, Chen J, Hou W, Chen J, Xiong Y, Li H, et al. Engineering a HER2 -CAR-NK Cell Secreting Soluble Programmed Cell Death Protein with Superior Antitumor Efficacy. Int J Mol Sci. 2023;24(7):6843. doi: 10.3390/ijms24076843

3. Mehta RS, Rezvani K. Chimeric Antigen Receptor Expressing Natural Killer Cells for the Immunotherapy of Cancer. Front Immunol. 2018;9:283. doi: 10.3389/fimmu.2018.00283

4. Mehta RS, Randolph B, Daher M, Rezvani K. NK cell therapy for hematologic malignancies. Int J Hematol. 2018;107(3):262–70. doi: 10.1007/s12185-018-2407-5

5. Rebuffet L, Melsen JE, Escalière B, Basurto-Lozada D, Bhandoola A, Björkström NK, et al. High-dimensional single-cell analysis of human natural killer cell heterogeneity. Nat Immunol. 2024;25(8):1474–88. doi: 10.1038/s41590-024-01883-0

6. Rezaeifard S, Talei A, Shariat M, Erfani N. Tumor infiltrating NK cell (TINK) subsets and functional molecules in patients with breast cancer. Mol Immunol.2021;136:161–7. doi: 10.1016/j.molimm.2021.03.003

7. André P, Denis C, Soulas C, Bourbon-Caillet C, Lopez J, Arnoux T, et al. Anti-NKG2A mAb Is a Checkpoint Inhibitor that Promotes Anti-tumor Immunity by Unleashing Both T and NK Cells. Cell. 2018;175(7):1731–1743.e13. doi: 10.1016/j.cell.2018.10.014

8. Braud VM, Allan DS, O’Callaghan CA, Söderström K, D’Andrea A, Ogg GS, et al. HLA-E binds to natural killer cell receptors CD94/NKG2A, B and C. Nature. 1998;391(6669):795–9. doi: 10.1038/35869

9. Tomasec P, Braud VM, Rickards C, Powell MB, McSharry BP, Gadola S, et al. Surface expression of HLA-E, an inhibitor of natural killer cells, enhanced by human cytomegalovirus gpUL40. Science. 2000;287(5455):1031. doi: 10.1126/science.287.5455.1031

10. Goodridge JP, Jacobs B, Saetersmoen ML, Clement D, Hammer Q, Clancy T, et al. Remodeling of secretory lysosomes during education tunes functional potential in NK cells. Nat Commun. 2019;10(1):514. doi: 10.1038/s41467-019-08384-x

11. Haroun-Izquierdo A, Vincenti M, Netskar H, van Ooijen H, Zhang B, Bendzick L, et al. Adaptive single-KIR+NKG2C+ NK cells expanded from select superdonors show potent missing-self reactivity and efficiently control HLA-mismatched acute myeloid leukemia. J Immunother Cancer.2022;10(11):e005577. doi: 10.1136/jitc2022-005577

12. Alekseeva NA, Boyko AA, Shevchenko MA, Grechikhina MV, Streltsova MA, Alekseeva LG, et al. Three-Dimensional Model Analysis Revealed Differential Cytotoxic Effects of the NK-92 Cell Line and Primary NK Cells on Breast and Ovarian Carcinoma Cell Lines Mediated by Variations in Receptor-Ligand Interactions and Soluble Factor Profiles. Biomedicines. 2024;12(10):2398. doi: 10.3390/biomedicines12102398

13. Bonanni V, Antonangeli F, Santoni A, Bernardini G. Targeting of CXCR3 improves anti-myeloma efficacy of adoptively transferred activated natural killer cells. J Immunother Cancer. 2019;7(1):290. doi: 10.1186/s40425-019-0751-5

14. He M, Ao X, Yang Y, Xu Y, Liu T, Ao L, et al. Construction of self-driving anti-αFR CAR-engineered NK cells based on IFN-γ and TNF-α synergistically induced high expression of CXCL10. Neoplasia. 2024;58:101065. doi: 10.1016/j.neo.2024.101065

15. Frazao A, Messaoudene M, Nunez N, Dulphy N, Roussin F, Sedlik C, Zitvogel L, Piaggio E, Toubert A, Caignard A. CD16+NKG2Ahigh Natural Killer Cells Infiltrate Breast Cancer-Draining Lymph Nodes. Cancer Immunol Res. 2019;7(2):208–218. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-18-0085

16. Uhrberg M, Valiante NM, Shum BP, Shilling HG, Lienert-Weidenbach K, Corliss B, et al. Human diversity in killer cell inhibitory receptor genes. Immunity.1997;7(6):753–63. doi: 10.1016/s1074-7613(00)80394-5

17. Velardi A. Role of KIRs and KIR ligands in hematopoietic transplantation. Curr Opin Immunol.2008;20(5):581–7. doi: 10.1016/j.coi.2008.07.004

18. de Dios O, Ramírez-González MA, Gómez-Soria I, Segura-Collar B, Manosalva J, Megías D, et al. NKG2 C/ KLRC2 tumor cell expression enhances immunotherapeutic efficacy against glioblastoma. J Immunother Cancer. 2024;12(8):e009210. doi: 10.1136/jitc-2024-009210

19. Sun Y, Rodgers Furones A, Gultekin O, Khare S, Neo SY, Shi W, et al. Adaptive NK Cells Exhibit Tumor-Specific Immune Memory and Cytotoxicity in Ovarian Cancer. Cancer Immunol Res. 2025;13(7):1080–97. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-24-0852

20. O’Sullivan TE, Johnson LR, Kang HH, Sun JC. BNIP3 - and BNIP3 L-Mediated Mitophagy Promotes the Generation of Natural Killer Cell Memory. Immunity. 2015;43(2):331– 42.doi: 10.1016/j.immuni.2015.07.012

21. Rölle A, Meyer M, Calderazzo S, Jäger D, Momburg F. Distinct HLA-E Peptide Complexes Modify Antibody-Driven Effector Functions of Adaptive NK Cells. Cell Rep. 2018;24(8):1967–1976.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2018.07.069

22. Hammer Q, Rückert T, Borst EM, Dunst J, Haubner A, Durek P, et al. Peptide-specific recognition of human cytomegalovirus strains controls adaptive natural killer cells. Nat Immunol. 2018;19(5):453–463. doi: 10.1038/s41590-018-0082-6

23. Phan MTT, Kim J, Koh SK, Lim Y, Yu H, Lee M, идр. Selective Expansion of NKG2 C+ Adaptive NK Cells Using K562 Cells Expressing HLA-E.Int J Mol Sci. 2022;23(16):9426. doi: 10.3390/ijms23169426