SynNotch
SynNotch receptory jsou třídou uměle vytvořených receptorů, které jsou využívány v syntetické biologii. Jsou odvozeny od Notch receptorů, což je rodina transmembránových receptorů podílející se na široké škále buněčných procesů, například embryogeneze, kardiovaskulární vývoj, imunita a další. SynNotch receptory umožňují transkripční aktivaci závislou na vazbě specifického ligandu procesem analogickým k funkci Notch receptorů a umožňují buněčné programování na mnoha úrovních současně.
Struktura a funkce
[editovat | editovat zdroj]SynNotch receptory mají extrémně modulární stavbu, která je složena ze tří základních domén: extracelulární, transmembránové a intracelulární. Z těchto tří domén byla z původních Notch receptorů zachována pouze stavba transmembránové domény, která je zodpovědná za proteolýzu a uvolnění transkripčního faktoru z intracelulární domény.[1]
Extracelulární doména slouží jako senzor vstupního signálu různých stimulů přítomných na povrchu buněk v okolí buňky s tímto receptorem. Intracelulární doména slouží jako transkripční faktor a je zodpovědná za cílený funkční výstup tohoto receptoru. V případě extracelulární domény jsou nejvíce využívanými senzory scFv, minibodies a nanobodies, které jsou uměle vytvořené, v případě signalizační intracelulární domény je využívána široká škála transkripčních faktorů.[2][3][4]
Stejně jako u Notch receptorů je aktivita synNotch receptorů zprostředkována působením tažné síly na transmembránovou doménu, která aktivuje její proteolytickou aktivitu a uvolnění transkripčního faktoru. Výsledný efekt je závislý na množství ligandu navázaného na synNotch a také množství samotného receptoru (tudíž na síle promotoru, díky němuž je synNotch exprimován). Aktivita těchto receptorů může být upravena změnou počtu opakování EGF-like domény, různá množství opakování této domény (která je součástí transmembránové domény), může vést buď k vysoce specifické odpovědi, nebo naopak ke značně nespecifickým účinkům způsobeným bazální aktivitou na základě uvolnění transkripčního faktoru bez aktivace ligandem. Obecně platí, že zvýšením počtu opakování EGF-like domén dojde ke zvýšení specificity bez ztráty síly indukovaného stavu. Aktivita těchto receptorů je také ortogonální jak vzájemně, tak i k již přítomným Notch receptorům, což minimalizuje potencionální nežádoucí účinky vzniklé z aktivace jiných receptorových drah a umožňuje použití více synNotch receptorů najednou.[1]
Využití
[editovat | editovat zdroj]synNotch receptory nabízejí široké využití, například programování osudu buňky[1] nebo programování buněčných struktur[5]. Jako nejzajímavější se z hlediska využití v aplikacích každodenního života jeví zvýšení bezpečnosti CAR-T terapie pomocí hradla AND, což znamená zvýšení počtu ligandů nutných pro plnou aktivaci T lymfocytu.[6] Toho je dosaženo následovně: synNotch receptor detekuje vstupní signál v podobě ligandu souvisejícího s rakovinným bujením (např. CD19 pro lymfom[6]), což následně aktivuje transkripci CAR, který je umístěn pod promotor, který je aktivován transkripčním faktorem uvolněným ze synNotch receptoru. CAR poté musí rozeznat další vstupní signál, aby došlo k plné aktivaci CAR-T lymfocytu, což snižuje šanci potenciální cytotoxicity, která by mohla nastat při nedostatečné specificitě pouze jednoho receptoru pro danou situaci.[7]
Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ a b c MORSUT, Leonardo; ROYBAL, Kole T.; XIONG, Xin; GORDLEY, Russell M.; COYLE, Scott M.; THOMSON, Matthew; LIM, Wendell A. Engineering Customized Cell Sensing and Response Behaviors Using Synthetic Notch Receptors. Cell. 2016-02-11, s. 780–791. Dostupné online. ISSN 0092-8674. DOI 10.1016/j.cell.2016.01.012. PMID 26830878.
- ↑ BAEUMLER, Toni A.; AHMED, Ahmed Ashour; FULGA, Tudor A. Engineering Synthetic Signaling Pathways with Programmable dCas9-Based Chimeric Receptors. Cell Reports. 2017-09, s. 2639–2653. Dostupné online. ISSN 2211-1247. DOI 10.1016/j.celrep.2017.08.044.
- ↑ HE, Li; HUANG, Jiuhong; PERRIMON, Norbert. Development of an optimized synthetic Notch receptor as an in vivo cell–cell contact sensor. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2017-05-10, s. 5467–5472. Dostupné online. ISSN 0027-8424. DOI 10.1073/pnas.1703205114.
- ↑ LUO, Hong; WU, Xiuqi; SUN, Ruixin; SU, Jingwen; WANG, Yi; DONG, Yiwei; SHI, Bizhi. Target-Dependent Expression of IL12 by synNotch Receptor-Engineered NK92 Cells Increases the Antitumor Activities of CAR-T Cells. Frontiers in Oncology. 2019-12-19. Dostupné online. ISSN 2234-943X. DOI 10.3389/fonc.2019.01448.
- ↑ TODA, Satoshi; BLAUCH, Lucas R.; TANG, Sindy K. Y.; MORSUT, Leonardo; LIM, Wendell A. Programming self-organizing multicellular structures with synthetic cell-cell signaling. Science (New York, N.Y.). 2018-07-13, s. 156–162. Dostupné online. ISSN 0036-8075. DOI 10.1126/science.aat0271. PMID 29853554.
- ↑ a b RAFIQ, Sarwish; HACKETT, Christopher S.; BRENTJENS, Renier J. Engineering strategies to overcome the current roadblocks in CAR T cell therapy. Nature Reviews Clinical Oncology. 2019-12-17, s. 1–21. Dostupné online [cit. 2020-02-16]. ISSN 1759-4782. DOI 10.1038/s41571-019-0297-y. (anglicky)
- ↑ ROYBAL, Kole T.; RUPP, Levi J.; MORSUT, Leonardo; WALKER, Whitney J.; MCNALLY, Krista A.; PARK, Jason S.; LIM, Wendell A. Precision Tumor Recognition by T Cells With Combinatorial Antigen-Sensing Circuits. Cell. 2016-02-11, s. 770–779. Dostupné online. ISSN 0092-8674. DOI 10.1016/j.cell.2016.01.011. PMID 26830879. (English)