Новый инструмент одноклеточного анализа связывает иммунные клетки с рецидивом рака почки - Производство ЭКОтехнологии

Новый инструмент одноклеточного анализа связывает иммунные клетки с рецидивом рака почки

Иммунная природа рака почки выделяется по сравнению с другими видами рака: при раке почки проникает больше иммунных клеток, чем в большинство других солидных опухолей, а рак почки является одним из наиболее чувствительных злокачественных новообразований к сегодняшним режимам иммунотерапии.

Но, несмотря на лечение, у многих пациентов со светлоклеточной карциномой почек – наиболее распространенным типом рака почки – в конце концов возникает рецидив и развивается неизлечимое метастатическое заболевание.

Новое исследование показывает, что присутствие редкого и ранее неизвестного типа иммунных клеток в опухолях почек может предсказать, у каких пациентов после операции может развиться рецидив рака . Эти клетки могут даже вызывать агрессивное заболевание.

«Наши результаты показывают, что присутствие этих клеток может быть использовано для выявления пациентов с высоким риском рецидива заболевания после операции, которые могут быть кандидатами на более агрессивную терапию», – говорит соавтор исследования Чарльз Дрейк, доктор медицины, доктор философии, адъюнкт. профессор медицины Колледжа врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета и Онкологического центра Герберта Ирвинга.

Исследование было опубликовано в Интернете 20 мая в журнале Cell . Андреа Калифано, доктор, профессор химической и системной биологии Клайда и Хелен Ву и заведующий кафедрой системной биологии Колледжа врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета, также является соавтором исследования.

Новые инструменты, подключенные к ячейкам профиля

Хотя опухоли почек плотно инфильтрованы иммунными клетками, подтипы клеток и их связь с послеоперационными результатами остаются в значительной степени неизвестными.

«Это все равно, что смотреть на Манхэттен и видеть, как большое количество людей со всех концов едут в город каждое утро», – говорит Александр Обрадович, доктор медицинских наук. студент Колледжа врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета и соавтор исследования. «Чтобы понять, как эти разнообразные пассажиры общаются с жителями Манхэттена, нам нужны более тонкие детали: кто они; какие они, куда они ходят и что делают?»

Чтобы раскрыть мельчайшие детали иммунных клеток, проникающих в рак почки, исследователи объединили два новейших метода исследования рака.

Первый, называемый секвенированием одноклеточной РНК, фиксирует моментальный снимок активности генов в отдельных клетках внутри опухоли . Этот высокопроизводительный метод позволяет исследователям получать такие снимки внутри десятков тысяч клеток одной опухоли в одном эксперименте, обеспечивая понимание идентичности и поведения различных типов клеток.

Этот мощный метод позволяет идентифицировать новые типы клеток, но у него есть недостаток. Поскольку секвенирование одной клетки работает путем обнаружения небольшого количества молекул мРНК внутри каждой клетки, часто не удается обнаружить мРНК генов с низким уровнем экспрессии, включая ключевые сигнальные гены и мишени для лекарств, такие как контрольные точки иммунотерапии.

«Во многих экспериментах при секвенировании одноклеточной РНК упускается до 90% активности генов – явление, известное как выпадение гена», – говорит Обрадович.

Алгоритм прогнозирования учитывает выпадение гена

Исследователи решили проблему выпадения генов, разработав алгоритм прогнозирования, который может сделать вывод о том, какие гены активны, глядя на экспрессию других родственных генов. «Даже когда многие данные отсутствуют из-за исключения, у нас все еще есть достаточно ключей, чтобы сделать вывод об активности вышестоящего регулирующего гена», – говорит Обрадович. «Это как играть в« Колесо фортуны »: я обычно могу угадать, что на доске, даже когда большинство букв отсутствует».

Алгоритм, получивший название meta-VIPER, основан на алгоритме VIPER, разработанном в лаборатории Калифано. Калифано также является директором Колумбийского центра генома им. Дж. П. Сульцбергера в Онкологическом центре Герберта Ирвинга.

По оценкам исследователей, с добавлением metaVIPER они могут точно определять активность от 70% до 80% всех регуляторных генов в каждой клетке, исключая выпадение из клеток.

Результаты лечения пациентов отслеживаются с помощью недавно выявленных макрофагов

Этот комбинированный подход был использован для анализа более 200000 опухолевых клеток и нормальных клеток в прилегающих тканях, взятых у 11 пациентов со светлоклеточным раком почек, перенесших операцию в отделении урологии Колумбийского университета.

Анализ выявил уникальную субпопуляцию иммунных клеток, называемых макрофагами, которая обнаруживается только в опухолях и связана с возможным рецидивом заболевания после первоначального лечения. Анализ VIPER также выявил главные гены (или главные регуляторы), которые контролируют активность этих макрофагов. Эта «подпись» была подтверждена во втором наборе данных о пациентах, полученных в результате сотрудничества с исследователями из Университета Вандербильта; здесь подпись уверенно предсказывала рецидив у второй группы из более чем 150 пациентов.

Кроме того, было обнаружено, что эти макрофаги напрямую взаимодействуют с опухолевыми клетками через пары генов рецептор-лиганд. «Эти данные поднимают интригующую возможность того, что эти макрофаги не просто маркеры более опасного заболевания, но могут фактически вызвать повторение и прогресс заболевания, – говорит Обрадович, – и что воздействие на эти клетки может улучшить клинические результаты».

Таким образом, технологии на основе VIPER, такие как Oncotreat test, могут быть использованы для идентификации лекарств, нацеленных на эти редкие, но критические подгруппы населения, тем самым предотвращая неблагоприятные исходы, связанные с их присутствием, говорит Калифано.

Методы могут быть применены к другим видам рака и заболеваний.

По словам исследователей, комбинация одноклеточного секвенирования с алгоритмом VIPER имеет потенциал для анализа и других типов рака.

«Наше исследование демонстрирует, что эти два метода в сочетании друг с другом очень эффективны для характеристики клеток опухоли и окружающих тканей и должны иметь широкое применение, даже за пределами изучения рака», – говорит Дрейк.

Исследование называется «Анализ активности одноклеточного белка выявляет макрофаги почечной опухоли, связанные с рецидивом».

Ссылка на основную публикацию