באמצעות כלי למידת מכונה חדשניים שפותחו ב-Stanford Medicine, חוקרים מיפו שלוש תצורות תאיות מובחנות המתאימות לתוצאות הקליניות של חולים עם סרטן נדיר וקשה לטיפול הנקרא סרקומה של רקמות רכות.
במיוחד, הטכניקה זיהתה שכונה סלולרית שמתואמת עם תגובה חיובית לאימונותרפיה, מה שעשוי לעזור לרופאים לקבל החלטות טיפוליות.
סוגי הסרטן הללו מאתגרים. עד מחצית מהחולים שאובחנו עם גידול ראשוני יפתחו גרורות מרוחקות, אבל אין לנו דרך טובה לחזות מי. כימותרפיה בדרך כלל לא עובדת טוב עבור חולים אלה, ורובם אינם מגיבים לאימונותרפיה. זיהוי דפוסים בשאלה האם וכיצד סוגי תאים שונים מקיימים אינטראקציה זה עם זה והתאמתם לתוצאה היא קריטית כדי להבין יותר את המורכבות של מחלה זו ולשיפור התוצאות."
אוורט מודינג, MD, PhD, עוזר פרופסור לאונקולוגיה קרינה, רפואת סטנפורד
מודינג הוא הכותב הבכיר של המחקר, שפורסם החודש ב סרטן הטבע. הכותבים הראשיים הם הסטודנט לתואר שני אג'אי סוברמניאן, עוזרת המחקר לשעבר נדה נמט-גורני, ועמית המטולוגיה ואונקולוגיה רפואית טימותי אליס-קליאו, MD.
סרטן נדיר
סרקומות של רקמות רכות הן נדירות -; רק כ-13,500 מקרים מאובחנים בארצות הברית מדי שנה. הם נובעים ממה שנקרא תאים מזנכימליים, היוצרים את רקמות החיבור בגוף, ולא מתאי אפיתל, המצפים את האיברים הפנימיים והעור ומהם נובעים רוב סוגי הסרטן האחרים, הנקראים קרצינומות. הבחנה זו מצביעה על כך שהביולוגיה הבסיסית של סרקומות עשויה להיות שונה מזו של סוגי סרטן נפוצים יותר.
ישנם תתי סוגים רבים של הסרטן, המתפתח ברקמות רכות כגון שומן, כלי דם, רקמות סיביות או שרירים. כמחצית מכל הסרקומות של הרקמות הרכות מתחילות בזרוע או ברגל; כ-40% מקורם בבטן. ניתוח יכול לרפא אנשים רבים אם הסרטן הוא מקומי, אך חציון ההישרדות הוא פחות משנתיים עבור אנשים עם מחלה גרורתית.
חוקרים מבינים שחקר משחקי הגומלין בין סוגי תאים שונים, המכונה המיקרו-סביבה של הגידול, מספק תובנה קריטית לגבי הביולוגיה של גידולים. אבל הנדירות של סרקומות של רקמות רכות, תת-הסוגים הרבים של המחלה והעובדה שדגימות רקמה רבות נשמרו והוטמעו בפרפין, הפכו ניתוח כזה למאתגר. טכניקות הכוללות ציטומטריית זרימה, המפרידה תאים בודדים לקבוצות בדומה לסדרן מטבעות, או רצף RNA חד-תא, המספק קריאה של הודעות ה-RNA -; ולכן סוגי החלבונים -; תא בודד יוצר, אינם אפשריים ללא דגימות טריות של גידולים דומים ממטופלים רבים.
החוקרים המעורבים במחקר פנו במקום זאת לטכניקת למידת מכונה בשם EcoTyper, שפותחה בשנת 2021 במעבדת הרפואה בסטנפורד של אהרון ניומן, דוקטור, עוזרד
כמו מגדת עתידות מדויקת להחריד, CIBERSORTx חוזה את סוגי התאים השונים בדגימת רקמה בתפזורת בהתבסס על השפע היחסי ודפוסי מסרי ה-RNA בדגימה. EcoTyper מתבסס על תחזית זו כדי לקבוע מה עומדים סוגי התאים (מצב הנקרא מצב תאים) ואיזה תאים אחרים הם מקיימים אינטראקציה. המידע מאפשר לחוקרים לבנות תמונה של שכונות סלולריות מורכבות בתוך רקמת הגידול שרומזות כיצד הגידול משגשג (או לא).
תובנות חדשות
"למידה מכונה מתגברת על רבות מהבעיות שעיכבו את ההבנה שלנו לגבי סרקומות של רקמות רכות", אמר מודינג. "איננו זקוקים לרקמות טריות, ואנחנו יכולים להשתמש בגישות חישוביות כדי ללמוד אילו סוגי תאים מכיל גידול ומי מהם נוטים לקיים אינטראקציה זה עם זה. אנחנו יכולים להשתמש בנתונים זמינים לציבור כדי ליצור תובנות חדשות".
באמצעות CIBERSORTx ו-Ecotyper, החוקרים זיהו 23 מצבי תאים שונים בתשעה סוגי תאים בסרקומות של רקמות רכות שבודדו מכמה מאות חולים. EcoTyper השתמש במידע זה כדי לאתר שלוש קהילות רב-תאיות, הנקראות אקוטייפים. החוקרים מצאו כי האקוטיפים הללו מתואמים עם התוצאות הקליניות של המטופלים.
באופן כללי, חולים שהגידולים שלהם הכילו קהילות תאיות עם שיעור גבוה של תאי חיסון הנלחמים בסרטן הצליחו בצורה משמעותית יותר מאשר חולים עם גידולים שהיו להם מעט תאי חיסון ורמות גבוהות של חלבונים המעורבים במסלול איתות הנקרא קיפוד.
אנשים שהגידולים שלהם הכילו מספר בינוני של תאי חיסון והציגו רמות גבוהות של מסרי RNA המעורבים במסלולי איתות הקשורים לסרטן הנקראים MYC ו-MTORC1 היו עם התוצאות הגרועות ביותר, אבל הם גם היו בסבירות גבוהה הרבה יותר להגיב לאימונותרפיה מאשר לכל אחד מהשניים הקודמים קבוצות.
"זה די יוצא דופן", אמר מודינג. "מצאנו שלגידולי סרקומה של רקמות רכות המגיבים היטב לאימונותרפיה יש רמה בינונית של חדירת תאי חיסון, בעוד שמחקרים קודמים של סוגי סרטן אחרים מצאו שגידולים עם הרבה תאי חיסון -; מצב המכונה 'חם חיסון' -; הם בעלי הסיכוי הגבוה ביותר להגיב לאימונותרפיה."
החוקרים חקרו דגימות מאוחסנות של סרקומות של רקמות רכות והשוו את הממצאים שלהן עם התוצאות הקליניות של החולים מהם הושגו. מודינג ועמיתיו מקווים כעת לערוך מחקר פרוספקטיבי דומה עם מטופלים שזה עתה אובחנו כדי לחקור האם ניתן להשתמש בהצלחה באקוטיפים החדשים כדי להנחות את הטיפול בחולים.
"כיום נעשה שימוש באימונותרפיה בעיקר כקו טיפול שני בחולים אלו", אמר מודינג. "אבל אנחנו מתחילים להבין את המורכבות של האינטראקציות בין תאים סרטניים ותאי חיסון, ואנו מקווים למנף אותם כדי לשפר את התוצאות ולפתח טיפולים חדשים".
חוקרים ממרכז הסרטן Memorial Sloan Kettering והמרכז הרפואי וייל קורנל תרמו לעבודה.
המחקר מומן על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (מענקים S10OD025212 ו-1S10ODO21763), משרד ההגנה, המכון הלאומי לסרטן, המכון לסרטן סטנפורד, הנקודות הכחולות שלי וקרן משפחת טאד ודיאן טאוב.
