במחקר שפורסם לאחרונה ב מדע רפואה מתרגמתחוקרים מזהים ניאו אנטיגנים אימונוגניים משותפים בסוגי סרטן שונים באמצעות זרימת העבודה Splicing Neo Antigen Finder (SNAF), המשלבת למידה עמוקה ואלגוריתמים חדשים לקידום אימונותרפיה ממוקדת בסרטן.
לימוד: שחבור גילוי ניאואנטיגן עם SNAF חושף מטרות משותפות לטיפול אימונותרפי בסרטן. קרדיט תמונה: Design_Cells / Shutterstock.com
רקע כללי
המטרה העיקרית בטיפול בסרטן היא לפתח טיפולים סטנדרטיים יעילים עבור רוב החולים למרות ההטרוגניות המובנית של הסרטן שמובילה לעיתים קרובות לעמידות לתרופות ולהישנה. ההתקדמות האחרונה, במיוחד בסוגי סרטן בעלי מוטציה גבוהה כמו מלנומה, מראה תוצאות מבטיחות עם טיפולים מבוססי ניאו-אנטיגן; עם זאת, סרטן עם עומס מוטציות נמוך מציבים אתגרים לטיפולים מסורתיים.
שחבור ניאו-אנטיגנים, הנובעים משינויים שלאחר התמלול, מציע אפשרויות חדשות במיקוד לסרטן. עם זאת, דרוש מחקר נוסף כדי להבין ולנצל בצורה יעילה את הפוטנציאל של שחבור ניאו-אנטיגנים ליישומים רחבים ומדויקים יותר באימונותרפיה של סרטן.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים מפתחים צינור שיטתי לזיהוי ניאו-אנטיגנים שחבורים בסוגי סרטן הטרוגניים, תוך התמקדות במלנומה ובסרטן השחלות. סוגי סרטן אלו נבחרו עבור מערכי הנתונים המקיפים של אומיקה מולקולרית, כולל נתוני אימונופפטידום וריבונוקלאית חומצה (RNA-Seq), משטרי טיפול מגוונים ותוצאות קליניות.
נעשה שימוש ב-RNA-Seq בכמות גדולה בקווי תאי מלנומה כדי ללכוד מגוון רחב של איזופורמים של שליח RNA (mRNA) באורך מלא. גודל המדגם עבור מערכי הנתונים של RNA-Seq בתפזורת, immunoproteomics ורצף RNA חד-תא (scRNA-Seq) היה תלוי בתכנון המחקר המקורי.
ל בַּמַבחֵנָה אימות פונקציונלי, תסביך היסטו-תאימות מרכזי של ניאו-אנטיגן
קישור (MHC) אושר באמצעות הטרנספורטר הקשור לקו תאי T2 חסר עיבוד אנטיגן (TAP). האימונוגניות ותגובתיות תאי T של ניאו אנטיגנים הוערכו באמצעות דם היקפי משלושה תורמים בריאים לפחות.
SNAF, חבילת Python מודולרית, פותחה כדי להפוך את זיהוי הניאו-אנטיגן שחבור לאוטומטי ולתמוך בגילוי ניאו-אנטיגן של תאי T וגם B. SNAF כולל הישרדות, פרוטאומיקה של ספקטרומטריית מסה (MS) ומאפייני ניתוח לקריאה ארוכה.
נעשה שימוש ב-SNAF לניתוח מחדש של מערכי נתונים של RNA-Seq בתפזורת ויחידה (scRNA-Seq), תוך התמקדות בניאו-אנטיגנים של מלנומה והשוואתם לתאי עור לא סרטניים. שלושים ושישה ניאו אנטיגנים מסונתזים עברו אימות, כולל בדיקות MHC-I binding ואימונוגניות, בעוד שמיקרוסקופיה קונפוקלית אישרה את הלוקליזציה של ExNeoEpitopes. ריצוף איזופורמים של mRNA שנקרא זמן רב נערך על קווי תאי מלנומה והתיישר עם נתוני העוקבה של הסרטן גנום אטלס (TCGA) ו- Van Allen.
ניתוחים סטטיסטיים במחקר השתמשו במבחן t-מתון דו-צדדי של Bayes לניתוחים השוואתיים גנומיים, עם התאמות של שיעורי גילוי שגויים עבור מערכי נתונים גדולים. אסוציאציות של ניאו-צמתים בודדים או ניאו-אנטיגנים עם הישרדות חולים נגזרו באמצעות ניתוח רגרסיה חד-משתני של Cox.
ממצאי המחקר
שני זרימות עבודה חישוביות פותחו כדי לזהות ולתעדף ניאו אנטיגנים לטיפולים מבוססי תאי T ו-B. SNAF מזהה צמתים שחוברים ספציפיים לגידול ומנבא ניאו אנטיגנים אימונוגניים (SNAF-T) וחלבונים טרנסממברניים בעלי פוטנציאל לאפיטופים ספציפיים לסרטן (SNAF-B). גישה זו, באמצעות למידה עמוקה ואלגוריתמים הסתברותיים, מכמתת את הספציפיות של הגידול ואת האימונוגניות של הניאו-אנטיגנים הללו.
המחקר אימת את יכולות החיזוי של SNAF-T באמצעות מערכי נתונים של אימונופפטידומים סרטניים, אשר חשפו שיעור זיהוי גבוה יותר של ניאו אנטיגנים חזויים בהשוואה לשיטות אחרות. שבעה מהניאו-אנטיגנים שנבדקו אושרו באמצעות ספקטרומטריית המונים, מה שהצביע על הפוטנציאל של ניאו-אנטיגנים אלה כמטרות לאימונותרפיה של סרטן.
ניתוח של עומס ניאו-אנטיגן שחבור בחולי מלנומה הראה כי עומס גבוה מתאם להישרדות כללית ירודה. לעומת זאת, חולי מלנומה עם עומס ניאו-אנטיגן גבוה שקיבלו טיפול חסימת מחסום חיסונית (ICB) שיפרו את ההישרדות, ובכך מרמזים על המשמעות של ניאו-אנטיגן אלו בניבוי תגובת הטיפול. ניתוח ביטוי גנים דיפרנציאלי גילה כי עומס ניאו-אנטיגן גבוה קשור לגנים המעורבים בהתחמקות חיסונית, ובכך מצביע על כך שחולים אלו עשויים להפיק תועלת מטיפולים משולבים.
ניאו אנטיגנים שחבורים משותפים נמצאו בלמעלה מ-15% מהחולים, ובכך מצביעים על הפוטנציאל שלהם כמטרות נפוצות בקרב חולים מרובים. ניאו-אנטיגנים משותפים אלו זוהו בתדירות גבוהה יותר בקבוצות עצמאיות והציגו הטיה בהרכב חומצות אמינו, דבר המצביע על הכרה רחבה יותר על ידי גנוטיפים שונים של אנטיגן לויקוציטים אנושיים (HLA).
נצפתה היכולת של ניאו-אנטיגנים שחבור משותפים נבחרים לקשור ל-MHC ולעורר תגובות של תאי T. יתר על כן, ניתוח של נתוני scRNA-Seq הראה שהניאו-אנטיגנים הללו נגזרים בעיקר מתאי גידול ולא ממיקרו-סביבה של הגידול.
SNAF-B גם ניבא בהצלחה mRNA באורך מלא ופרוטאופורמים יציבים של חלבונים טרנסממברניים, שיכולים לשמש מטרות נוספות לטיפולים כמו טיפול כימרי לאנטיגן receptor T-cell therapy (CAR-T) או נוגדנים חד שבטיים. המחקר הסתיים בפיתוח של יישומי אינטרנט אינטראקטיביים לחקירה ותעדוף ניאו-אנטיגנים חזויים כדי בסופו של דבר לשפר את התועלת של SNAF בזיהוי מטרות לאימונותרפיה של סרטן.
