Un nou instrument de cartografiere imună dezvăluie modul în care cancerul pulmonar modifică celulele imune
Cercetătorii de la VIB și VUB au dezvoltat o metodă puternică pentru a studia comportamentul sistemului imunitar în interiorul tumorilor pulmonare.
Prin combinarea unui model de șoarece relevant pentru pacienți cu tehnologii de analiză la nivel de celulă, echipa a realizat unele dintre cele mai cuprinzătoare hărți imune de până acum pentru adenocarcinomul pulmonar, cel mai comun subtip de cancer pulmonar. Studiul lor a fost publicat în revista Nature Communications.
Echipa a creat un model de cancer pulmonar care imită îndeaproape modul în care tumorile cresc la pacienți. Aceasta, combinată cu o nouă metodă de urmărire a celulelor, le permite să facă distincția între celulele imune din țesutul tumoral și cele care doar trec prin fluxul sanguin. Această distincție este esențială, deoarece permite observarea comportamentului și modificărilor celulelor imune odată ce acestea ajung în tumoră.
Cancerul pulmonar rămâne principala cauză de deces legat de cancer la nivel mondial, reprezentând aproape 20% din toată mortalitatea cauzată de cancer. Dezvoltarea terapiilor eficiente începe cu studii preclinice care se bazează în principal pe modele de tumori subcutanate, unde celulele canceroase sunt implantate sub piele. Deși practice, aceste modele nu surprind pe deplin peisajul imunitar specific al plămânilor.
Pentru a aborda această problemă, cercetătorii au dezvoltat un model de adenocarcinom pulmonar, în care tumorile cresc direct în interiorul plămânului. Acest model permite cercetătorilor să discearnă nodulii tumorali separat de țesutul pulmonar sănătos adiacent, reflectând modul în care mostrele pacienților sunt manipulate în clinică. Comparând modelul lor cu seturi de date privind adenocarcinomul pulmonar uman, echipa a constatat că acesta reproduce foarte bine caracteristicile imune cheie observate la pacienți, cum ar fi celulele NK (natural killer) disfuncționale din interiorul tumorilor și o creștere a celulelor T reglatorii și epuizate.
„Scopul nostru a fost să construim un model care să reflecte ceea ce vedem de fapt la pacienți”, afirmă Pauline Bardet. „Prin plasarea tumorii în mediul său natural, plămânul, capturăm dinamica imunității care pur și simplu lipsește în modelele subcutanate.”
O inovație centrală a studiului este SEPARATE-Seq (Streptavidin Enabled PARtitioning And Tag Evaluation for RNA-Sequencing). În organe precum plămânul, celulele imune sunt distribuite în diferite compartimente: în interiorul vaselor de sânge, în țesutul propriu-zis sau în căile respiratorii. Secvențierea standard a ARN-ului la nivel de celulă nu poate distinge cu ușurință între celulele imune care infiltrază cu adevărat o tumoră și cele care trec doar prin fluxul sanguin al acesteia. SEPARATE-Seq depășește această limitare prin „eticheta” celulele imune din sânge.
„Locația contează enorm”, explică Prof. Damya Laoui. „O celulă imunitară dintr-un vas de sânge nu experimentează aceleași semnale ca una înfiptă în țesutul tumoral. Cu SEPARATE-Seq, putem în sfârșit să rezolvăm această diferență la rezoluție de celulă unică.”
Metoda este aplicabilă pe scară largă și în alte boli în care trebuie distinse diferite populații de celule imune.
Prin combinarea SEPARATE-Seq cu transcriptomics spațial, cercetătorii au cartografiat nu doar ce celule imune sunt prezente, ci și unde sunt localizate cu precizie în interiorul tumorilor. Analizele lor au relevat mai multe tipare spațiale surprinzătoare. Echipa a identificat un inel de macrofage asociate cu lipide la marginea tumorii, alături de huburi definite de celule imune și non-imune stimulate de interferon în interiorul tumorului, care erau îmbogățite în stări specifice ale celulelor dendritice. De asemenea, au observat o infiltrare crescută a neutrofilelor asociate cu tumorile hipoxice, îmbogățirea celulelor plasmatice în tumoră și o schimbare a celulelor NK spre o stare imatură și disfuncțională la intrarea în tumoră.
Importanța acestor caracteristici a fost confirmată, multe dintre ele fiind observate și în mostrele umane de adenocarcinom pulmonar, subliniind relevanța de traducere a modelului.
„Această nivel de rezoluție spațială și moleculară ne permite să vedem cum celulele imune se specializează în cadrul unor nișe tumorale definite”, afirmă Lize Allonsius. „Aceasta subliniază cât de puternic mediul tumoral remodela funcția imunității.”
Pe lângă stabilirea modelului, echipa oferă un set cuprinzător de date multiomics, accesibil printr-un instrument online interactiv, oferind o resursă valoroasă pentru cercetătorii care studiază imunologia tumorilor și biologia cancerului pulmonar.
„Terapiile au succes sau eșuează în funcție de modul în care celulele imune se comportă în interiorul tumorilor reale”, afirmă Laoui. „Dacă modelele noastre nu reflectă cu fidelitate biologia pacienților, riscăm să tragem concluzii înșelătoare. Prin acest lucru, oferim un cadru care apropie cercetarea preclinică de clinică.”
