Астрономия встречает патологию для выявления прогностических биомаркеров для иммунотерапии рака

Совместив алгоритмы картирования неба с усовершенствованной иммунофлуоресцентной визуализацией биопсий рака, исследователи из Центра расширенной геномики и визуализации Фонда Марка при Университете Джона Хопкинса и Института иммунотерапии рака им. Блумберга ~ Киммеля разработали надежную платформу для управления иммунотерапией, прогнозируя, какие виды рака будут реагировать специфическим методам лечения, направленным на иммунную систему.


Новая платформа под названием AstroPath объединяет анализ астрономических изображений и картографирование с образцами патологий для анализа микроскопических изображений опухолей.

Иммунофлуоресцентная с использованием антител с флуоресцентными метками позволяет исследователям одновременно визуализировать несколько клеточных белков и определять их характер и силу экспрессии. Используя AstroPath, исследователи изучили меланому, агрессивный тип рака кожи. Они охарактеризовали иммунное микроокружение в биоптатах меланомы, исследуя иммунные клетки внутри и вокруг раковых клеток в опухолевой массе, а затем идентифицировали составной биомаркер, который включает шесть маркеров и является высокопрогнозирующим ответом на определенный тип иммунотерапии, называемый анти-PD. -1 .

PD-1 (запрограммированная смерть клеток 1) – это белок, обнаруженный на Т-клетках иммунной системы, который, будучи связанным с другим белком, называемым PD-L1 (лиганд запрограммированной смерти), помогает раковым клеткам уклоняться от атаки иммунной системы. Препараты против PD-1 блокируют белок PD-1 и могут помочь иммунной системе увидеть и убить . Исследователи объясняют, что только некоторые пациенты с меланомой реагируют на терапию анти-PD-1, и способность прогнозировать ответ или сопротивление имеет решающее значение для выбора наилучшего лечения рака каждого пациента. Платформа AstroPath также применяется для изучения рака легких и потенциально может предоставить терапевтическое руководство для многих других видов рака. Исследовательскую группу возглавили Янис Таубе, доктор медицины, магистр наук, профессор дерматологии и содиректор лаборатории микросреды опухолей в Bloomberg ~ Kimmel Institute, и Александр Салай, доктор философии, директор Института данных. Интенсивная инженерия и наука (IDIES) в Университете Джона Хопкинса.

«Эта платформа может изменить то, как онкологи будут проводить иммунотерапию рака», – говорит Дрю Пардолл, доктор медицинских наук, директор Института иммунотерапии рака Bloomberg ~ Kimmel. «За последние 40 лет при патологическом анализе рака исследуется один маркер за раз, что дает ограниченную информацию. Используя новые технологии, в том числе инструменты для одновременного изображения до 12 маркеров, алгоритмы визуализации AstroPath предоставляют в 1000 раз больше информации, чем однократная биопсия, чем в настоящее время доступна при рутинной патологии. Это облегчает прецизионную иммунотерапию рака – выявляя уникальные особенности рака каждого пациента, чтобы предсказать, кто ответит на данную иммунотерапию, такую ​​как анти-PD-1, а кто – нет. таким образом, он также продвигает диагностику патологии от однопараметрических методов к многопараметрическим ».

Исследование было опубликовано 11 июня в Наука.

В основе платформы AstroPath лежат методы анализа изображений, с помощью которых была создана база данных Sloan Digital Sky Survey, большая цифровая карта Вселенной, созданная астрофизиком Салаем, заслуженным профессором физики, астрономии и информатики Блумберга Университета Джонса Хопкинса. Обзор неба «сшил» воедино миллионы телескопических изображений миллиардов небесных объектов, каждое из которых имеет различные сигнатуры – точно так же, как различные флуоресцентные метки на антителах, используемых для окрашивания биоптатов опухоли. Используя большой специализированный компьютер для обработки триллионов пикселей данных изображений, местоположения и характеристики этих объектов сохраняются в большой открытой базе данных. Эта база данных используется для количественной оценки спектральных свойств и пространственного расположения звезд, квазаров, туманностей и галактик во Вселенной.

Подобно тому, как Sloan Survey отображает космос в астрономическом масштабе, Таубе, директор дерматопатологии отделения дерматологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса, работает с Салаем над картированием опухолей и иммунных клеток в микроскопическом масштабе.

AstroPath использует технологию мультиплексной иммунофлуоресценции (mIF) от Akoya Biosciences, которая маркирует каждый интересующий белок флуоресцентными молекулами разного цвета для количественной оценки многих клеточных и молекулярных характеристик микроокружения опухоли (TME). Алгоритмы картирования небесных объектов AstroPath анализируют огромные наборы данных о миллионах клеток, полученные с помощью mIF-изображений, и «сшивают» вместе несколько «полей» флуоресцентных изображений. Это создает двумерную многоцветную визуальную карту TME на всем срезе ткани, установленную на предметном стекле с одноклеточным разрешением, и позволяет исследователям получить подробное представление о том, как и где опухолевые клетки взаимодействуют с окружающими тканями, включая иммунная система. Это позволяет увеличивать и уменьшать масштаб, чтобы увидеть пространственные особенности отдельных клеток, а также комбинации экспрессии различных маркеров отдельными клетками и, наконец, интенсивность экспрессии этих маркеров.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments