Czy model tkankowych plasterków może zrewolucjonizować immunoterapię?
Heterogeniczność guzów litych i ich zróżnicowana odpowiedź na immunoterapie stanowią jedno z największych wyzwań w onkologii. Skuteczność terapii immunologicznych w znacznym stopniu zależy od indywidualnego składu komórek immunologicznych w mikrośrodowisku guza pacjenta. Najnowsze badania rzucają światło na to, jak lokalizacja i charakterystyka komórek odpornościowych wpływają na odpowiedź na leczenie, co może mieć przełomowe znaczenie dla personalizacji terapii.
Naukowcy opracowali model wykorzystujący precyzyjnie cięte plasterki tkanki płucnej pobrane z różnych lokalizacji w obrębie i wokół guza (obszar zdrowy, przylegający do guza, graniczny i centralna część guza). Badanie to pozwoliło na kompleksową charakterystykę odpowiedzi immunologicznej w zdefiniowanych obszarach guza i otaczających tkanek.
Dlaczego region graniczny guza budzi nowe nadzieje?
Szczególnie interesujące wyniki dotyczyły obszaru granicznego guza (tumor-border). Region graniczny guza wykazywał najwyższą aktywność metaboliczną, najwyższą liczbę żywych komórek oraz największą całkowitą liczbę komórek immunologicznych, w tym limfocytów T. “Nasze badania wykazały, że region graniczny guza jest najbardziej odpowiedni do dalszych badań odpowiedzi immunologicznych w mikrośrodowisku nowotworowym” – piszą autorzy badania.
Analizy RNA-seq wykazały ponad 4932 różnicowo eksponowanych genów między tkanką graniczną a zdrową po 30 godzinach hodowli. Wśród nich znalazły się geny zaangażowane w proliferację komórek i migrację (np. COL11A1), czynniki promujące nowotworzenie degradujące macierz zewnątrzkomórkową (np. MMP11), a także czynniki immunosupresyjne (TGFB1) i prozapalne (TNFRSF6B, IFNGR2, GSDMB).
- Wykazuje najwyższą aktywność metaboliczną i największą liczbę żywych komórek
- Zawiera największą całkowitą liczbę komórek immunologicznych, w tym limfocytów T
- Wykazuje ekspresję ponad 4932 różnicowo eksponowanych genów w porównaniu z tkanką zdrową
- Charakteryzuje się wyższą ekspresją markerów aktywacji limfocytów T (CD137, CD107a)
- Wykazuje wyraźną odpowiedź na terapię anty-PD-1 (Nivolumab)
Jak zmiany w aktywacji limfocytów T wpływają na odpowiedź immunologiczną?
Czy struktura immunologiczna mikrośrodowiska guza wpływa na funkcjonalność komórek odpornościowych? Okazuje się, że tak – i to w znaczący sposób. Badacze zaobserwowali, że limfocyty T CD8+ w regionie granicznym guza charakteryzowały się wyższą ekspresją markerów wczesnej i późnej aktywacji. Markery aktywacji limfocytów T takie jak CD137 i CD107a były znacząco podwyższone w tkance granicznej w porównaniu z tkanką zdrową. Jednocześnie zaobserwowano wyższą ekspresję markerów wyczerpania limfocytów T, takich jak CD39, PD-1 i TIM3, co wskazuje na złożony stan funkcjonalny tych komórek w mikrośrodowisku nowotworowym.
Fascynujące wyniki uzyskano podczas stymulacji tkanek za pomocą przeciwciał anty-CD3/CD28 (stymulacja niezależna od antygenu). W obu typach tkanek (zdrowej i granicznej) zaobserwowano znaczący wzrost sekrecji cytokin prozapalnych związanych z odpowiedzią limfocytów T, w tym IFNγ (1368-krotnie w tkance zdrowej i 149-krotnie w tkance granicznej), IL-2 (432-krotnie vs 78-krotnie) oraz Granzyme B (180-krotnie vs 7,6-krotnie). Jednak odpowiedź tkanki zdrowej była znacznie silniejsza, co sugeruje, że mikrośrodowisko guza może hamować pełną aktywację komórek odpornościowych.
Czy terapia anty-PD-1 odblokowuje potencjał mikrośrodowiska guza?
Jak na te tkanki wpływa terapia inhibitorem punktów kontrolnych – Nivolumabem? Po zastosowaniu Nivolumabu (anty-PD-1) wydzielanie cytokin prozapalnych znacząco wzrosło w tkance granicznej guza, ale nie w tkance zdrowej. Zaobserwowano wyższe poziomy IFNγ (1,7-krotnie), IL-2 (1,4-krotnie) i Perforiny (1,5-krotnie). Warto jednak zauważyć, że odpowiedź była wysoce zależna od dawcy – nie wszyscy pacjenci wykazywali wzrost wszystkich cytokin, co wskazuje na indywidualną odpowiedź na leczenie.
Co istotne, limfocyty T CD8+/CD103+/CD39+ wykazywały wysoką ekspresję IFNγ, która dodatkowo wzrastała po leczeniu Nivolumabem w porównaniu z komórkami CD8+/CD103-/CD39-. “Nasze badania potwierdzają, że tkanka graniczna guza wykazuje wyraźną odpowiedź na terapię anty-PD-1, podczas gdy tkanka zdrowa nie wykazuje zwiększonej aktywacji immunologicznej” – podkreślają badacze.
Jakie korzyści kliniczne niesie analiza ex vivo tkanki?
Jakie praktyczne implikacje niesie to badanie dla klinicystów? Przede wszystkim, platforma opracowana przez badaczy umożliwia ocenę specyficznych dla pacjenta odpowiedzi immunologicznych w mikrośrodowisku tkankowym człowieka do zastosowań przedklinicznych. Krótki okres hodowli pozwala na wykrycie wczesnej aktywności immunologicznej w ciągu pięciu dni od pobrania tkanki.
Czy możliwe będzie wykorzystanie tego modelu w codziennej praktyce klinicznej? Badacze widzą taką możliwość. “Integracja ex vivo plasterków tkanki w badaniach klinicznych i łączenie wczesnych odpowiedzi z wynikami leczenia mogłaby pomóc przewidzieć odpowiedź pacjenta, co będzie przedmiotem przyszłych badań” – piszą autorzy. Dzięki zautomatyzowanemu krojeniu tkanek, model ten ma potencjał do zastosowania klinicznego przed rozpoczęciem terapii.
- Umożliwia ocenę specyficznych dla pacjenta odpowiedzi immunologicznych
- Pozwala na wykrycie wczesnej aktywności immunologicznej w ciągu 5 dni od pobrania tkanki
- Ma potencjał do zastosowania klinicznego przed rozpoczęciem terapii
- Może pomóc w przewidywaniu odpowiedzi pacjenta na leczenie
- Otwiera możliwości personalizacji immunoterapii nowotworowej
Czy ograniczenia badań zmieniają perspektywy przyszłych terapii?
Badanie to stanowi ważny krok w kierunku lepszego zrozumienia, dlaczego niektórzy pacjenci odpowiadają na immunoterapię, a inni nie. Analiza profili odpowiedzi immunologicznej w kontekście przestrzennym i specyficznym dla pacjenta może pomóc w poprawie skuteczności nowo opracowanych immunoterapii i lepszej ocenie odpowiedzi na terapie punktów kontrolnych w warunkach klinicznych.
Warto jednak pamiętać o ograniczeniach badania. Model ex vivo pozwala na analizę jedynie wczesnych odpowiedzi immunologicznych (do 30 godzin), co może nie odzwierciedlać w pełni długoterminowych efektów immunomodulacji. Ponadto, model ten jest odpowiedni do analizowania lokalnych odpowiedzi immunologicznych, ponieważ nie dochodzi do infiltracji komórek odpornościowych z zewnątrz.
Przyszłe kierunki badań obejmują optymalizację czasu hodowli przy użyciu systemów mikrofluidycznych w celu analizy późniejszych punktów czasowych immunomodulacji. Dodatkowo, zastosowanie spatial transcriptomics byłoby cenne do analizy interakcji między układem odpornościowym, guzem i zrębem w kontekście przestrzennym.
Podsumowanie
Najnowsze badania nad immunoterapią nowotworów wykorzystują innowacyjny model plasterków tkankowych, który umożliwia szczegółową analizę odpowiedzi immunologicznej w różnych obszarach guza. Kluczowym odkryciem jest wyjątkowa rola regionu granicznego guza, który wykazuje najwyższą aktywność metaboliczną i największą koncentrację komórek immunologicznych. Badania wykazały znaczące różnice w ekspresji genów między tkanką graniczną a zdrową, a także zróżnicowaną odpowiedź na terapię przeciwciałami anty-PD-1 (Nivolumab). Model ten pozwala na spersonalizowaną ocenę odpowiedzi immunologicznej pacjenta w warunkach ex vivo, co może znacząco wpłynąć na skuteczność planowania terapii przeciwnowotworowej. Mimo pewnych ograniczeń czasowych i funkcjonalnych, metoda ta otwiera nowe możliwości w zakresie personalizacji immunoterapii i lepszego przewidywania odpowiedzi pacjentów na leczenie.
