ErbB2-receptort célzó egyfajta „okos” gyógyszer. A
választék azóta húsznál is több ErbB-ellenes antitesttel bővült,
amelyek közül sok már a klinikai tesztelés stádiumában tart. A
palettán ezen kívül több kismolekulájú ErbB-kináz inhibitor is
szerepel. Sajnos azonban az ezen anyagok elleni rezisztencia széles
körben előfordul (beleértve a trastuzumab elleni rezisztenciát is).
Munkánk során kimutattuk, hogy hasonlóan az előző
alfejezetben tárgyalt MHC-molekulákhoz, az ErbB2-receptorok
asszociációja szintén két szinten szerveződik. A jól ismert direkt
asszociáció (azaz dimerek) mellett nagyobb méretű, csoportonként
körülbelül ezer ErbB2-molekulából álló klaszterek is képződnek (Nagy
et al, 2002). Ezek a klaszterek kolokalizálódnak a lipidtutajokkal, a
méretük pedig a receptorstimulálás során tovább nő. Megmutattuk, hogy
az ErbB2-lipidtutajon belüli elhelyezkedése fontos funkciója megfelelő
betöltéséhez, valamint az ErbB2 elleni antitestek hatásához is.
Továbbá, egy áramlási citometriás, fluoreszcencia-polarizáción alapuló
modell segítségével megállapítottuk, hogy az ErbB1- és az
ErbB2-receptorok viselkedése között alapvető eltérés van: míg a
hatalmas ErbB2-klaszterek az inaktív receptorok tárházaként
szolgálnak, és stimuláció hatására disszociálnak, addig a jóval kisebb
méretű ErbB1-homoklaszterek a ligandum bekötődését követően
csatlakoznak egymáshoz, és magasabb rendű oligomereket képeznek (Szabó
et al, 2010).
Az ErbB2 elleni antitestes terápia iránti
rezisztenciában érintett egyéb járulékos molekulák is hangsúlyozott
figyelmet kaptak kutatásainkban. A β1-integrinek az
ErbB2-receptorokkal asszociálódnak, és versengenek az
ErbB-molekulákért más ErbB-molekulákkal, áthelyezve a hangsúlyt az
ErbB-homoasszociációkról az integrin-ErbB-heteroasszociációkra, ezzel
együtt pedig áthangolják a sejt jelátviteli mechanizmusát a
sejttúlélés irányába (Fazekas et al., 2008).
A JIMT-1 nevű, trastuzumab-rezisztens emlőrák
sejtvonalban a MUC4-mucin túltermelődik, és expressziós szintje
fordítottan arányos az egyes sejtek trastuzumab-kötő kapacitásával. A
MUC4-termelés siRNS általi leszorítása fokozta a trastuzumab
kötődését, igazolva ezzel, hogy a MUC4 valószínűleg sztérikus
gátlással akadályozza a trastuzumab bekötődését. Ezen a
trastuzumab-rezisztens sejtvonalon a CD44-transzmembrán fehérje is
túltermelődik, sejtfelszíni kifejeződése a többi sejthez képest
meglepően magas. A CD44 az extracelluláris mátrix egyik fontos
komponensének, a polimer tulajdonságú hialuronsavnak a receptora. Ha a
CD44-ligandum hialuronsav szintézisét 4-metilumbelliferon (4-MU)
segítségével gátoljuk, a trastuzumab a sejtfelszíni ErbB2 molekulák
nagyobb hányadához tud kötődni, ugyanakkor a 4-MU-kezelés hosszabb
távon csökkentette a ErbB2-molekulák sejtfelszíni kifejeződését. A
jelenség első része sztérikus gátlás csökkenésével magyarázható,
hiszen kevesebb hialuronsav polimer hálózza be a sejtek felszínét. A
jelenség második része a CD44 az ErbB2-molekulával összekapcsoló belső
szabályozási rendszer jelenlétére utal (Pályi-Krekk et al., 2008).
Váratlan felfedezésnek minősül, hogy az in vitro
trastuzumab-rezisztens JIMT-1-sejtek a SCID- (súlyos kombinált
immunhiányos) egerekbe való juttatáskor eliminálódtak a
trastuzumab-mediált ADCC (antitestfüggő sejtközvetített citotoxicitás)
során, azonban kizárólag kisméretű tumorok, illetve vérben keringő
vagy mikroáttétet képző tumorsejtek esetében. A trastuzumabnak ezt az
ADCC-alapú gátló hatását szignifikánsan fokozta a 4-MU, alátámasztva
azt az elképzelést, miszerint a masszív extracelluláris mátrixok
nagyban hozzájárulhatnak a terápiás antitestek elleni rezisztencia
kialakulásához. A kísérleti adatok arra utalnak, hogy a
CD44–hialuronsav jelátviteli útvonal igen fontos lehet a tumorsejtek
receptororientált terápiás kezelések alóli kibúvásában; valamint
hasonlóan nagy jelentőséggel bírhat az ErbB-receptorokat célzó
antitestek – mindezidáig figyelmen kívül hagyott, ám potenciálisan
jelentős – ADCC-közvetített hatása, ami az extracelluláris mátrix
mennyiségének, zsúfoltságának csökkentésével fokozható (Barok et al.,
2007).
Az ioncsatornák sejtfelszíni
szerveződése és szerepe
az immunológia-szinapszis kialakításában
Az adaptív (szerzett) immunválasz a szervezetre potenciálisan veszélyt
jelentő struktúrák (továbbiakban antigének) elleni specifikus
védekezést, valamint a hosszú távú védelmet biztosító immunológiai
memória kialakulását foglalja magában. Lebonyolításában központi
szerepet játszanak a T-sejtek, amelyek – típustól függően –
szabályozó, illetve végrehajtó funkciót egyaránt betölthetnek. Az
antigén felismeréséhez az adott antigénre specifikus receptorral
(T-sejt receptor komplex – TCR) rendelkező T-sejt és az
antigén-prezentáló sejt közvetlen kölcsönhatása szükséges. A folyamat
során a TCR az antigénnek az MHC-fehérjékhez kapcsolódó kis részletét
(peptid fragmentum) ismeri fel. A felismerési folyamat a két sejt
között kialakuló kontaktrégióban (immunológiai szinapszis – IS)
játszódik le, amelyben a TCR és az MHC/peptid komplex mellett számos
egyéb, a hatékony antigén-felismeréshez, illetve az azt követő
jelátviteli folyamatok kiváltásához szükséges fehérje feldúsulása
tapasztalható. Más molekulák ugyanakkor kizáródnak az immunológiai
szinapszisból. Az IS elemeinek jól szervezett, ugyanakkor dinamikus
szerveződése alapvető szerepet játszik e molekulák együttműködésében.
Bár az IS végső szerkezetének kialakulása a két
sejt kapcsolódását követően történik meg, az IS több elemének nem
véletlenszerű sejtfelszíni elrendeződése egyedülálló sejteken is
kimutatható. Az MHC-1 és -11 korábban említett homo- és
heteroklasztereit, valamint a sejtek kapcsolódását elősegítő
ICAM-1-molekulákkal való kölcsönhatásukat számos sejttípus felszínén
kimutatták. Logikusnak tűnik a feltételezés, hogy a fenti molekulák
által kialakított asszociációs mintázatok fontos szerepet játszhatnak
az antigén-prezentáció hatékonyságának szabályozásában: a klaszterek
jelenléte megkönnyítheti a T-sejttel kialakított kapcsolatok
létrejöttét, elősegítve ezzel a kontaktrégió kialakítását, azaz végső
soron befolyásolhatja az immunválasz hatékonyságát. Ezt a hipotézist
erősítik meg azok az adatok, amelyek szerint a T-sejtben kiváltott
válasz függ az MHC I-oligomerizáció (azaz a klaszterekbe történő
csoportosulás) mértékétől (Bodnár et al., 2003).
Az antigén-felismerés által kiváltott
T-sejtaktivációhoz nélkülözhetetlenek a membránpotenciál- (a
sejtmembrán két oldala között mérhető feszültségkülönbség) és
kalciumfüggő jelátviteli útvonalak. A T-sejtek ioncsatornái, így a
Kv1.3 elnevezésű, feszültségkapuzott káliumcsatorna, kulcsfontosságú
szerepet játszanak mind a membránpotenciál, mind pedig a kalciumfüggő
jelátviteli folyamatok szabályozásában. A Kv1.3 csatornák gátlása
gyengítheti a T-sejtek antigénre adott válaszát, vagy akár annak
teljes elmaradását is eredményezheti, azaz immunszupresszió
(csökkentett immunválasz) érhető el. Ennek megfelelően a
Kv1.3-csatorna fontos célpontot jelenthet a T-sejtekhez köthető
autoimmun betegségek terápiájában.
Kolloidális aranygömbbel megjelölt csatornákat
tartalmazó sejtekről készült elektronmikroszkópiás felvételek
analizálása során megmutattuk, hogy – hasonlóan a korábban említett
fehérjékhez – a Kv1.3-csatorna eloszlása sem véletlenszerű a sejtek
plazmamembránjában. CLSM és FRET méréseink feltárták, hogy a
Kv1.3-csatornák a TCR integráns részét képező CD3-fehérje fizikai
közelségében találhatók T-sejteken (Panyi et al., 2003). Emellett
immunológiai szinapszist kialakító T-sejteken – a T-sejt-receptorhoz
hasonlóan – megfigyelhető a Kv1.3-csatorna feldúsulása a T-sejt és a
célsejt közötti kontaktrégióban (Panyi et al., 2004).
A Kv1.3-csatornák aktivitásának szabályozásában
fontos szerepet játszik a membrán összetétele: a membrán
koleszterintartalmának csökkentése megváltoztatja a csatornák
biofizikai paramétereit. Emellett számos adat utal arra, hogy a
Kv1.3-csatornák lipidtutajokban helyezkednek el, ezeket saját
eredményeink is megerősítették (Panyi et al., 2003). A csatornákat
tartalmazó kisméretű tutajok nagyobb méretű, ceramidokban gazdag
membrándoménekbe történő dinamikus átrendeződése figyelhető meg
T-sejtek apoptózisa során. Mindezek alapján feltételezhető, hogy a
Kv1.3-csatornák immunológiai szinapszisba történő átrendeződése
szintén a lipidtutajok közreműködésével történik.
A Kv1.3-csatornák immunológiai szinapszisba történő
átrendeződése felveti az IS funkciójának és a csatornák aktivitásának
kölcsönös szabályozási lehetőségét (Panyi et al., 2004). A csatornák
IS-ba történő akkumulációja során jelentősen megváltoznak a Kv1.3
működését jellemző kinetikai paraméterek, amelyet az átrendeződés
következményeként a Kv1.3-csatornák közelségébe kerülő szabályozó
fehérjék okozhatnak. A Kv1.3-csatornák aktivitásának változása a
membránpotenciál és a káliumfluxus szabályozásán keresztül
módosíthatja az IS fehérjéinek térbeli elrendeződését, így működését.
Kimutatták, hogy bizonyos autoimmun betegségekben megváltozik a Kv1.3
immunológiai szinapszisba való átrendeződésének dinamikája.
Zárszó
A fenti három rendszer bemutatásával illusztrálni szerettük volna a
sejt felszínén található mintázatok fiziológiai és patológiai
jelentőségét. Számos részlet még feltárásra vár, de meggyőződésünk,
hogy a molekuláris kölcsönhatások részleteinek megismerése hamarosan
segítséget nyújt hatékony biológiai terápiák tervezésében, és a kissé
távolabbi jövőben pedig akár a személyre szabott orvoslásban is.
Kulcsszavak: receptormintázat, nanoklaszter, mikroklaszter, fő
hisztokompatibilitási komplex, receptor tirozinkinázok, ioncsatorna,
immunológiai szinapszis
IRODALOM
Barok Márk – Isola, J. – Pályi-Krekk Z. et
al. (2007): Trastuzumab Causes Antibody-Dependent Cellular
Cytotoxicity-Mediated Growth Inhibition of Submacroscopic JIMT-1
Breast Cancer Xenografts Despite Intrinsic Drug Resistance. Molecular
Cancer Therapy. 6, 7, 2065–2072. DOI:10.1158/1535-7163.MCT-06-0766 •
WEBCÍM >
Bodnár Andrea – Bacsó Z. – Jenei A. et al.
(2003): Class I HLA Oligomerization at the Surface of B Cells Is
Controlled by Exogenous Beta(2)-Microglobulin: Implications in
Activation of Cytotoxic T Lymphocytes. International Immunology. 15,
3, 331–339. DOI: 10.1093/intimm/dxg042 •
WEBCÍM >
Damjanovich Sándor – Somogyi B. – Trón L.
(1981): Macromolecular Dynamics and Information Transfer. Advances in
Physiological Sciences. 30, 7.
Fazekas Zsolt – Petrás M. – Fábián Á. et
al. (2008): Two-Sided Fluorescence Resonance Energy Transfer for
Assessing Molecular Interactions of up to Three Distinct Species in
Confocal Microscopy. Cytometry A. 73, 3, 209–219.
DOI: 10.1002/cyto.a.20489 •
WEBCÍM >
Frye, Larry D. – Edidin, Michael (1970):
The Rapid Intermixing of Cell Surface Antigens after Formation of
Mouse-Human Heterokaryons. Journal of Cell Science. 7, 2, 319–335. •
WEBCÍM >
Nagy Péter – Mátyus L. – Jenei A. et al.
(2001): Cell Fusion Experiments Reveal Distinctly Different
Association Characteristics of Cell-Surface Receptors. Journal of Cell
Science. 114, Pt 22, 4063–4071. •
WEBCÍM >
Nagy Péter – Vereb G. – Sebestyén Z. et
al. (2002): Lipid Rafts and The Local Density of ErbB Proteins
Influence The Biological Role of Homo- and Heteroassociations of
ErbB2. Journal of Cell Science. 115, 22, 4251–4262.
DOI: 10.1242/jcs.00118 •
WEBCÍM >
Pályi-Krekk Zsuzsanna – Barok M. – Kovács
T. et al. (2008): EGFR and ErbB2 Are Functionally Coupled to CD44 and
Regulate Shedding, Internalization and Motogenic Effect of CD44.
Cancer Letters. 263, 2, 231–242. DOI:10.1016/j.canlet.2008.01.014
Panyi György – Bagdány M. – Bodnár A. et
al. (2003): Colocalization and Nonrandom Distribution of Kv1.3
Potassium Channels and CD3 Molecules in The Plasma Membrane of Human T
Lymphocytes. Proceedings of The National Academy of Sciences USA. 100,
5, 2592–2597. DOI:10.1073/pnas.0438057100 •
WEBCÍM >
Panyi György – Vámosi G. – Bacsó Z. et al.
(2004): Kv1.3 Potassium Channels Are Localized in the Immunological
Synapse Formed between Cytotoxic and Target Cells. Proceedings of The
National Academy of Sciences USA. 101, 5, 1285–1290. DOI:10.
1073/pnas.0307421100 •
WEBCÍM >
Simons, Kai – Ikonen, Elina (1997):
Functional Rafts in Cell Membranes. Nature. 387, 6633, 569–572.
DOI:10.1038/42408
Singer, Seymour J. – Nicolson, Garth L.
(1972): The Fluid Mosaic Model of The Structure of Cell Membranes.
Science. 175, 4023, 720–731. DOI:10.1126/science.175.4023.720 •
WEBCÍM >
Szabó Ágnes – Szöllősi J. – Nagy P.
(2010): Coclustering of ErbB1 and ErbB2 Revealed by FRET-Sensitized
Acceptor Bleaching. Biophysical Journal. 99, 1, 105–114.
DOI: 10.1016/j.bpj.2010.03.061 •
WEBCÍM >
Vereb György – Szöllősi J. – Matkó J. et
al. (2003): Dynamic, Yet Structured: The Cell Membrane Three Decades
after the Singer-Nicolson Model. Proceedings of The National Academy
of Sciences USA. 100, 14, 8053–8058. DOI:10.1073/pnas.1332550100 •
WEBCÍM >
|