Astronomi, kanser immünoterapisi için öngörücü biyobelirteçleri tanımlamak için patolojiyle buluşuyor

0
36

AstroPath platformu, uzaysal konumlarına ilişkin bilgileri korurken, belirli bir işaretçinin bireysel hücreler üzerindeki ekspresyon seviyesinin değerlendirilmesine olanak tanır. Burada gösterilen bir melanom doku bölümüdür. PD-L1 ifadesi kırmızı ve PD-1 mavi ile gösterilmiştir. Zirvelerin yüksekliği, ifade seviyelerini temsil eder. Kredi: Seyoon Park, Ph.D.

Johns Hopkins Üniversitesi’ndeki The Mark Foundation Center for Advanced Genomics and Imaging ve Bloomberg~Kimmel Institute for Cancer Immunotherapy araştırmacıları, gökyüzü haritalama algoritmalarını kanser biyopsilerinin gelişmiş immünofloresan görüntülemesiyle eşleştirerek, hangi kanserlerin yanıt vereceğini tahmin ederek immünoterapiye rehberlik edecek sağlam bir platform geliştirdiler. bağışıklık sistemini hedefleyen spesifik tedavilere.

AstroPath adlı yeni bir platform, tümörlerin mikroskobik görüntülerini analiz etmek için astronomik görüntü analizini ve patoloji örnekleriyle haritalamayı birleştirir.

Floresan etiketli antikorlar kullanan immünofloresan görüntüleme, araştırmacıların aynı anda birden fazla hücresel proteini görselleştirmesine ve bunların modellerini ve ifade güçlerini belirlemesine olanak tanır. AstroPath’i uygulayan araştırmacılar, agresif bir cilt kanseri türü olan melanom üzerinde çalıştılar. Tümör kütlesi içindeki kanser hücrelerinin içindeki ve çevresindeki bağışıklık hücrelerini inceleyerek melanom biyopsilerinde bağışıklık mikroçevresini karakterize ettiler ve daha sonra altı belirteç içeren ve anti-PD adı verilen belirli bir immünoterapi tipine yanıtı yüksek oranda öngören bir bileşik biyobelirteç belirlediler. -1 terapi.

PD-1 (programlanmış hücre ölümü 1), bağışıklık sistemi T hücrelerinde bulunan ve PD-L1 (programlanmış ölüm ligandı) adı verilen başka bir proteine ​​bağlandığında, kanser hücrelerinin bağışıklık sistemi tarafından saldırıdan kaçmasına yardımcı olan bir proteindir. Anti-PD-1 ilaçları, PD-1 proteinini bloke eder ve bağışıklık sisteminin kanser hücrelerini görmesine ve öldürmesine yardımcı olabilir. Araştırmacılar, yalnızca melanomlu bazı hastaların anti-PD-1 tedavisine yanıt verdiğini ve yanıtı veya direnci tahmin etme yeteneğinin her hastanın kanseri için en iyi tedavileri seçmede kritik olduğunu açıklıyor. AstroPath platformu ayrıca akciğer kanserinde çalışmak için uygulanmaktadır ve potansiyel olarak diğer birçok kanser için terapötik rehberlik sağlayabilir. Araştırma ekibine, dermatoloji profesörü ve Bloomberg~Kimmel Enstitüsü’ndeki Tümör Mikroçevre Laboratuvarı’nın eş direktörü olan Janis Taube, MD, M.Sc. ve Institute for Data direktörü Alexander Szalay, Ph.D. önderlik etti. Johns Hopkins Üniversitesi’nde Yoğun Mühendislik ve Bilim (IDIES).

Bloomberg~Kimmel Kanser İmmünoterapi Enstitüsü direktörü Dr. Drew Pardoll, “Bu platform, onkologların kanser immünoterapisini nasıl sağlayacağını değiştirme potansiyeline sahip” diyor. “Son 40 yıldır, kanserin patoloji analizi, sınırlı bilgi sağlayan bir seferde bir işaretleyiciyi inceliyor. Aynı anda 12 işarete kadar görüntüye enstrümantasyon dahil olmak üzere yeni teknolojiden yararlanan AstroPath görüntüleme algoritmaları, bir bilgisayardan 1000 kat daha fazla bilgi içeriği sağlıyor. şu anda rutin patoloji yoluyla mevcut olandan tek biyopsi Bu, hassas kanser immünoterapisini kolaylaştırır – anti-PD-1 gibi belirli bir immünoterapiye kimin yanıt vereceğini ve kimin vermeyeceğini tahmin etmek için her hastanın kanserinin benzersiz özelliklerini tanımlar. , aynı zamanda tanı patolojisini tek parametreli testlerden çok parametreli tahlillere kadar ilerletir.”

Araştırma, Science dergisinde 11 Haziran’da yayınlandı.

AstroPath platformunun temeli, Johns Hopkins Üniversitesi Bloomberg Seçkin Fizik ve Astronomi ve Bilgisayar Bilimleri Profesörü astrofizikçi Szalay tarafından tasarlanan evrenin büyük bir dijital haritası olan Sloan Dijital Gökyüzü Anketi için veri tabanını oluşturan görüntü analizi teknikleridir. Gökyüzü araştırması, her biri farklı imzalar ifade eden milyarlarca gök nesnesinin milyonlarca teleskopik görüntüsünü bir araya getirdi – tıpkı tümör biyopsilerini boyamak için kullanılan antikorlar üzerindeki farklı floresan etiketler gibi. Trilyonlarca piksel görüntüleme verisini işlemek için büyük, özel bir bilgisayar kullanarak, bu nesnelerin konumları ve özellikleri büyük bir açık veritabanında depolanır. Bu veri tabanı, evrendeki yıldızların, kuasarların, nebulaların ve galaksilerin spektral özelliklerini ve uzamsal düzenini ölçmek için kullanılır.

Sloan Survey’in kozmosu astronomik bir ölçekte haritalaması gibi, Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi Dermatoloji Bölümü dermatopatoloji direktörü Taube, tümör ve bağışıklık hücrelerinin mikroskobik ölçekte haritasını çıkarmak için Szalay ile birlikte çalışıyor.

AstroPath, tümör mikro ortamının (TME) birçok hücresel ve moleküler özelliğini ölçmek için Akoya Biosciences’ın ilgili her proteini farklı renklerde floresan moleküllerle etiketleyen multipleks immünofloresan (mIF) teknolojisini kullanır. AstroPath’in göksel nesne haritalama algoritmaları, mIF görüntüleme tarafından üretilen milyonlarca hücrenin devasa veri kümelerini analiz eder ve birden fazla floresan görüntü “alanlarını” birleştirir. Bu, tek hücre çözünürlüğüne sahip mikroskobik bir slayt üzerine monte edilmiş tüm doku kesiti boyunca TME’nin iki boyutlu, çok renkli bir görsel haritasını oluşturur ve araştırmacıların tümör hücrelerinin çevreleyen dokularla nasıl ve nerede etkileşime girdiğine dair ayrıntılı bir görüşe sahip olmalarını sağlar. bağışıklık sistemi. Tek tek hücrelerin uzamsal özelliklerini ve ayrıca tek tek hücreler tarafından farklı belirteçlerin ekspresyon kombinasyonlarını ve son olarak bu belirteçlerin ekspresyon yoğunluğunu görmek için yakınlaştırmayı ve uzaklaştırmayı mümkün kılar.

Taube, “Tümörler içindeki farklı hücre türlerinin mekansal düzenlemeleri önemlidir” diyor. “Hücreler, yerel olarak salgılanan faktörlerin yanı sıra doğrudan temaslara dayalı olarak birbirlerine git/git sinyalleri veriyorlar. Spesifik proteinleri eksprese eden hücreler arasındaki yakınlıkları ölçmek, bu coğrafi etkileşimlerin muhtemel olup olmadığını ve hangi etkileşimlerin sorumlu olabileceğini ortaya çıkarma potansiyeline sahip. bağışıklık hücrelerinin tümörü öldürmesini engellemek.”

Szalay, “Astronomide sık sık ‘Galaksilerin birbirine yakın olma olasılığı nedir?’ diye sorarız. “Aynı yaklaşımı kansere uyguluyoruz – tümör mikroçevresindeki uzamsal ilişkilere bakarak. Bu, çok farklı bir ölçekte aynı problem.”

Mevcut çalışmada, araştırmacılar, daha sonra anti-PD-1 immünoterapisi alan ilerlemiş melanomlu hastalardan alınan tümör örneklerinde kanser hücreleri ve bağışıklık hücreleri üzerindeki PD-1 ve PD-L1 ekspresyonunu karakterize etmek için AstroPath platformunu kullandılar. Ayrıca farklı tipte bağışıklık hücreleri tarafından ifade edilen üç ek proteini (CD8, CD163 ve FOXP3) ve son olarak da tümör hücrelerinin kendileri için bir belirteç olan Sox10/S100’ü görselleştirdiler.

Ekip, tümördeki belirli hücreler üzerinde bu belirteçlerin ekspresyonunun belirli bir modelinin ve yoğunluğunun, hangi hastaların anti-PD-1 tedavisinden sonra yanıt vereceğini ve hayatta kalacağını güçlü bir şekilde tahmin edebileceğini buldu.

Szalay, “Büyük veri bilimi değiştiriyor. Astronomiden genom bilimine ve oşinografiye kadar her yerde uygulamalar var” diyor. “Veri yoğun bilimsel keşif yeni bir paradigmadır. Karşılaştığımız teknik zorluk, büyük ölçekte veri topladığınızda nasıl tutarlı ve tekrarlanabilir sonuçlar elde edileceğidir? AstroPath, evrensel bir standart oluşturmaya yönelik bir adımdır.”

Taube, “Sonraki önemli adımlar var. Bu testlerin standartlaştırılabileceğini gösteren çok kurumlu çalışmalara ve ardından AstroPath’in yeni nesil teşhis potansiyelini hasta bakımına getiren ileriye dönük bir klinik araştırmaya ihtiyacımız var” diyor. Yeni eşlik eden teşhisler geliştirmeye ek olarak, ekibin uzun vadeli hedefi, Ulusal Kanser Enstitüsü’nün Kanser Genom Atlası’na benzer şekilde açık kaynaklı bir tümör bağışıklık haritaları atlası oluşturmayı içerir.

Mark Foundation for Cancer Research’ün CEO’su Michele Cleary, “Astronomiden gelişmiş haritalama tekniklerinin uygulanması, doktorların bireysel kanser hastaları için kesin immünoterapi tedavileri tasarlamasına yardımcı olacak öngörücü biyobelirteçleri belirleme potansiyeline sahip” diyor. “Bu erken sonuçlar heyecan verici ve yaklaşımı doğruluyor ve biz The Mark Foundation for Cancer Research olarak çığır açan bilimi desteklemekten gurur duyuyoruz.”

Analiz, böbrek kanserinin nasıl geliştiğini ve tedaviye nasıl yanıt verdiğini ortaya koyuyor Daha fazla bilgi: “AstroPath platformuyla multispektral görüntülemenin analizi, PD-1 blokajının etkinliğini bildirir” Science (2021). Science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aba2609 Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi tarafından sağlanmıştır

Alıntı: Astronomi, kanser immünoterapisi (2021, 10 Haziran) için öngörücü biyobelirteçleri belirlemek için patolojiyle buluşuyor: https://medicalxpress.com/news/2021-06-astronomy-pathology-biomarkers-cancer-immunotherapy.html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir kısmı çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı verilmiştir.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz