Καρκίνος ανοσοθεραπεία: Οι επιστήμονες της Νοτιοδυτικής UT έχουν αναπτύξει μια νέα μέθοδο για τη μελέτη των μοριακών χαρακτηριστικών των Τ κυττάρων, των κρίσιμων ανοσοποιητικών κυττάρων που αναγνωρίζουν και επιτίθενται στους εισβολείς στο σώμα, όπως ιοί, βακτήρια και καρκίνος. Η προσέγγιση, που περιγράφεται στο περιοδικό Nature Methods , επιτρέπει στους ερευνητές να αναλύουν πιο εύκολα τους ρόλους των υποδοχέων Τ κυττάρων (TCR) – τα μόρια στις επιφάνειες των Τ κυττάρων που είναι υπεύθυνα για την αναγνώριση των παθογόνων.
“Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των Τ κυττάρων καθώς και νέων τρόπων αξιοποίησης των Τ κυττάρων για την καταπολέμηση των ασθενειών”, λέει ο επικεφαλής της μελέτης Tao Wang, Ph.D., επίκουρος καθηγητής πληθυσμών και επιστημών δεδομένων και μέλος του Ποσοτικό Κέντρο Βιοϊατρικής Έρευνας στο UTSW.
Ενώ ορισμένα ανοσοκύτταρα μπορούν ταυτόχρονα να προσβάλλουν διαφορετικά παθογόνα, τα Τ κύτταρα είναι πιο στοχευμένα – κάθε μεμονωμένο Τ κύτταρο έχει ένα ξεχωριστό σύνολο υποδοχέων Τ κυττάρων (TCRs) στην επιφάνειά του. Κάθε υποδοχέας συνήθως αναγνωρίζει μόνο ένα συγκεκριμένο μόριο ή «αντιγόνο». Ένα TCR, για παράδειγμα, μπορεί να συνδέεται μόνο με μια πρωτεΐνη που βρίσκεται σε καρκίνους του πνεύμονα, ενώ ένα διαφορετικό TCR μπορεί να συνδέεται μόνο με έναν ιό γρίπης. Όταν ένα Τ κύτταρο συναντά ένα αντιγόνο που συνδέεται με ένα από τα TCR του, ενεργοποιείται, προκαλώντας μια ανοσοαπόκριση. Για να αποκρούσει το διαφορετικό σύνολο πιθανών εισβολέων, οι άνθρωποι έχουν εκατομμύρια διαφορετικά Τ κύτταρα στο σώμα τους.
Οι επιστήμονες προσπάθησαν να μελετήσουν τι κάνει τα διαφορετικά Τ κύτταρα και TCR περισσότερο ή λιγότερο αποτελεσματικά, παρεμποδίζονται μέχρι στιγμής από την έλλειψη πληροφοριών σχετικά με το τι κάνουν τα διάφορα TCR. Γενικά, υποθέτουν ότι τα TCR που μοιάζουν πρέπει να συνδέονται με παρόμοια αντιγόνα και ότι όλα τα TCR ενεργοποιούν τα Τ κύτταρα με παρόμοιο τρόπο.
Για να εξαλειφθεί αυτή η εικασία, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε ένα στατιστικό μοντέλο που συνδυάζει δύο υπάρχουσες τεχνολογίες: ανάλυση TCR, η οποία μετρά την ποικιλομορφία TCR ενός ατόμου και την αλληλουχία RNA ενός κυττάρου, η οποία προσδιορίζει τα συγκεκριμένα γονίδια που ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται σε ένα κύτταρο Τ. Ο συνδυασμός αυτών των τεχνολογιών ήταν δύσκολος, καθώς και οι δύο δημιουργούν πολλές χιλιάδες κομμάτια δεδομένων ανά πείραμα και τα δεδομένα έρχονται σε δύο διαφορετικές μορφές. Το νέο μοντέλο, που ονομάζεται Tessa, χρησιμοποιεί ισχυρές στατιστικές μεθόδους για να γεφυρώσει αυτό το κενό. Η Tessa αποκαλύπτει τι συμβαίνει σε ένα μεμονωμένο Τ κύτταρο όταν το TCR του αναγνωρίζει ένα αντιγόνο και με ποιο τρόπο τα TCR επηρεάζουν τη λειτουργία των Τ κυττάρων. (Η Tessa σημαίνει εκτίμηση λειτουργικού τοπίου TCR που εποπτεύεται με ανάλυση αλληλουχίας scRNA.)
Χρησιμοποιώντας την Tessa, οι ερευνητές μελέτησαν 100.288 Τ κύτταρα τόσο από υγιείς όσο και από καρκινοπαθείς. Σε ασθενείς με καρκίνο, ανακάλυψαν ότι η ποικιλία των TCR στα Τ κύτταρα έχει ασθενέστερη επίδραση στη λειτουργική κατάσταση των Τ κυττάρων απ ‘ό, τι σε εκείνα που βρέθηκαν σε υγιείς ασθενείς. Αυτό είναι πιθανό επειδή μια πληθώρα άλλων ανοσοποιητικών μορίων, που εκκρίνονται στο μικρο-περιβάλλον του όγκου, επηρεάζουν τη δραστηριότητα των Τ κυττάρων με άλλους τρόπους. Αυτή η παρατήρηση – και άλλοι που είναι πιθανό να προκύψουν από την ευρύτερη χρήση του Tessa – θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις στους επιστήμονες που σχεδιάζουν θεραπείες για καρκίνο με βάση το ανοσοποιητικό.
Ο David Gerber, MD, καθηγητής εσωτερικής ιατρικής και πληθυσμών και επιστημών δεδομένων, και αναπληρωτής διευθυντής κλινικής έρευνας στο Harold C. Simmons Comprehensive Cancer Center στο UT Southwestern, πιστεύει ότι αυτή η εργασία παρέχει έναν εντελώς νέο τρόπο χρήσης δεδομένων αλληλουχίας μεμονωμένων Τ κυττάρων. «Οραματιζόμαστε να αναπτύξουμε αυτό το πολλά υποσχόμενο εργαλείο για να μελετήσουμε τους ρόλους των Τ κυττάρων σε ανεπιθύμητες ενέργειες σχετιζόμενες με το ανοσοποιητικό που προκαλούνται από την ανοσοθεραπεία με καρκίνο μέσω ενός πρόσφατα χρηματοδοτούμενου βραβείου NIAID U01», λέει.