¿Cómo diseñar ideas de investigación desde la perspectiva de la respuesta inmune tumoral?

Actualmente se han encontrado muchas moléculas de puntos de control inmunológico que pueden usarse para el tratamiento farmacológico: PD-1, PD-L1, CTLA4, LAG-3, Tim-3, TIGIT, PV Rig, NKG2A, etc. . , porque PD-1/PD-L1 y CTL A4 son los primeros. Sin embargo, este método combinado no es eficaz en muchos pacientes con tumores y también tiene fuertes efectos secundarios. Por eso, en los últimos años, los científicos también han seguido estudiando métodos combinados de otros puntos de control inmunológico. TIM-3 se expresa ampliamente en células T, Tregs, células B, células NK, CD, macrófagos, mastocitos y otras células inmunitarias, y está estrechamente relacionado con la galectina9, la caja 1 de alta movilidad (HMGB1), el antígeno carcinoembrionario 1 (CEACAM- 1) Relevante. Además, la coexpresión de TIM-3 y PD-1 en células T agotadas y hasta proporciona nuevas ideas para la aplicación combinada de anti-PD-1 y anti-TIM-3. Algunos experimentos con modelos de ratones proporcionan evidencia directa de la eficacia de esta combinación. Se han realizado varios estudios de fase I de anti-PD-1 combinado con anti-TIM-3 en tumores sólidos avanzados y metastásicos.

Entonces primero aprobaré la interpretación y la publicaré en la NAT Commun de este año (si: 14.438+0). Un artículo titulado: Galectina-9 interactúa con PD-1 y Tim-3 para regular la muerte celular y es un objetivo para la inmunoterapia contra el cáncer, presentando la pareja molecular PD-1/TIM-3 y Galectina-9 en el examen inmunológico Una historia de triángulo amoroso .

1. Cribado de proteínas de unión a PD-1 mediante espectrometría de masas.

En primer lugar, los investigadores confirmaron que Galectina-9 es una proteína de unión de PD-1 y tiene actividad inmunomoduladora mediante análisis IP/occidental y de espectrometría de masas de complejos inmunes. Aquí, es posible que deba pensar que el autor debe haber examinado muchas proteínas que pueden unirse a PD-1 y luego haber verificado sus funciones una por una mediante experimentos. Finalmente, se encontró que la proteína Galectina-9 tenía un buen fenotipo, por lo que posteriormente se analizaron todas las proteínas. Por analogía, también podemos detectar proteínas que se unen a los genes que estudiamos, reduciendo así el alcance de los genes diana. Experimentos posteriores demostraron que la unión de galectina-9 a PD-1 es altamente selectiva y está mediada por polisacáridos. No afecta la unión de PD-1 a su ligando afín PD-L1, ni la unión de PD-1 a los anticuerpos terapéuticos pembrolizumab y nivolumab.

La galectina-9 tiene principalmente dos sitios de unión CRD (N-CRD, C-CRD). Los investigadores encontraron que la galectina-9 se une a PD-1 principalmente a través de su C-CRD, mientras que tanto N-CRD como C-CRD median su unión a Tim-3. Para determinar el sitio de glicosilación en PD-1 que se une a galectina-9, el residuo de asparagina (N) se mutó a glutamina (Q), respectivamente. Se descubrió que la mutación de N116Q afecta en gran medida la unión de PD-1 a Gal-9, por lo que la interacción Galectina-9/PD-1 consiste principalmente en la C-CRD de Gal-9 y PD-165438.

Figura 1:

2. La galectina-9 puede entrecruzarse con PD-1 y TIM-3 para formar un complejo.

Luego, los investigadores descubrieron que, en ausencia de galectina-9, el ECD de PD-1 no se unía al ECD de TIM-3, pero la galectina-9 promovía su unión cooperativa. Los resultados del experimento DuoLink y del experimento IP/Western lo confirmaron aún más.

Milagrosamente, sin embargo, la interacción PD-1/TIM-3 pudo detectarse en ausencia de galectina-9 exógena, y este efecto no fue inhibido por la lactosa o la mutación PD-1 N116Q. Es como si PD-1/TIM-3 fueran originalmente una pareja, pero la relación no era muy estable. En ese momento, apareció en la vida un buen amigo Galectin-9 que podía llevarse bien con ambos. En la superficie era para ajustar la relación entre ellos, pero en realidad era tener una aventura con uno de ellos.

Figura 2:

3. La galectina-9 se puede utilizar como diana para la inmunoterapia tumoral.

A través del análisis de citometría de flujo, los investigadores encontraron que la muerte de células T inducida por galectina-9 puede estar relacionada con la supresión inmune anticancerígena, por lo que los investigadores evaluaron el potencial de inhibir la galectina-9 en el tratamiento del cáncer y es especularon que esto puede deberse a una coestimulación deficiente de las células T después de la inhibición de la galectina-9. Luego, esta idea se probó combinando anti-Galectina-9 con el anticuerpo excitador DTA-1 de GITR, un miembro de la familia de receptores coestimuladores TN frsf. Su combinación inhibió sinérgicamente el crecimiento tumoral y prolongó la supervivencia general en diferentes modelos tumorales. Por lo tanto, estos resultados indican que Galectina-9 es un objetivo para la inmunoterapia tumoral y que la combinación de anti-Galectina-9 y agonistas de GITR puede inducir una fuerte actividad antitumoral.

Figura 3:

4. El flujo de trabajo de espectrometría de masas confirmó que el tratamiento anti-galectina-9 se dirige a subconjuntos específicos de células T infiltrantes de tumores.

Solo hay especulaciones, y por supuesto es imposible sin experimentos con animales. Luego, los investigadores realizaron experimentos en ratones con tumores. Al analizar los resultados de la espectrometría de masas, los investigadores descubrieron que la inhibición de la Galectina-9 puede expandir selectivamente el subconjunto de células T TIM-3+ CD8T y CD4 en los tumores, incluidas las células Treg inmunosupresoras, que representan un aumento de la proporción del total de CD45+ TIL, específicamente la proporción del subconjunto CD8T_1 entre las células T CD8 aumentó más del doble después del tratamiento con anti-galectina-9. Dado que las Treg pueden suprimir específicamente la inmunidad antitumoral, combinadas con anti-Galectin-9 y anti-GITR (que pueden regular negativamente específicamente las Treg), la proporción de subpoblaciones T CD8 aumenta aún más, mientras que las células Treg se pierden casi por completo. Por lo tanto, la monoterapia con anti-galectina-9 expande un subconjunto de células T CD8 con potencial eficaz. Sin embargo, su efecto terapéutico puede verse afectado por la coexpansión de las células Treg.

Figura 4:

En circunstancias normales, las células T CD8 perderán gradualmente su función bajo la estimulación constante de los antígenos tumorales y se convertirán en células precursoras agotadas. En esta etapa, las células T CD8 expresarán en gran medida TCF1, así como PD-1 y Tim-3. Si los antígenos tumorales persisten, las células T CD8 avanzarán hacia el agotamiento de las células T terminales y morirán gradualmente. Las células T antes de este estado de agotamiento terminal pueden revertirse en células T funcionales con fuertes capacidades de proliferación y diferenciación mediante el tratamiento anti-Galectina-9, pero al mismo tiempo las células Treg también se están expandiendo. Por tanto, la combinación de anti-GITR para controlar la expansión de las células Treg resuelve este problema.

Figura 5:

5. Los datos unicelulares revelan la expresión y distribución de galectina-9.

De hecho, hasta este punto, se han cubierto las principales ideas de investigación del artículo, pero para analizar más a fondo la expresión de Galectina-9 en varias células inmunes, el autor también analizó un conjunto de ideas previamente datos publicados de una sola celda. Por lo tanto, esto ilustra aún más la importancia de la minería de datos. No importa cuán avanzadas sean las ideas de investigación, todavía necesitan el apoyo de big data para ser más convincentes. Los datos pueden provenir de pruebas autofinanciadas o de estudios publicados. Aquí, los autores encontraron a través de la extracción de datos que Galectina-9 (LGALS9) se expresa en varias células inmunes, y encontraron que los pacientes que respondieron expresaron niveles más altos de Galectina-9 que los pacientes que no respondieron al tratamiento con PD-1, lo que también confirmó que La posibilidad del uso combinado de fármacos anti-Galectin-9 y anti-PD-1.

Figura 6:

6. Algunas ideas sobre la investigación de la respuesta inmune.

Bien, lo anterior presenta cómo estudiar experimentalmente las interacciones entre las moléculas de los puntos de control inmunológico para explorar los factores que afectan la respuesta de la inmunoterapia tumoral y aprender algunas estrategias de investigación para el diseño experimental.

Pero para poder coincidir con mi temperamento de escritura habitual, tengo que darles otra información significativa. De hecho, como tema candente en la minería de datos, existen muchas ideas sobre la respuesta de los tumores a la inmunoterapia. Aquí hay algunas ideas sobre la investigación en inmunoterapia recién publicada este año:

Figura 7:

El primer artículo es uno publicado en la revista Molther Oncology (si: 7.20). El artículo titulado "Single -Los analistas de secuenciación de ARN celular identifican la heterogeneidad de los subconjuntos de células T CD8+ y nuevos objetivos terapéuticos en el melanoma". Los autores volvieron a analizar los datos publicados sobre melanoma unicelular y revelaron siete grupos de subconjuntos de células T CD8 con características distintas. Además, los autores identificaron tres genes (PMEL, TYRP1 y EDNRB) que estaban sobreexpresados ​​en células T CD8 agotadas y se asociaban significativamente con un mal pronóstico de los pacientes. Ideas como esta se pueden replicar fácilmente siempre que se tengan los datos. En cuanto a qué tipo de revista publicar, depende de si los hallazgos confirmados son novedosos.

Figura 8:

Otro artículo publicado en Jimon Other Cancer (if: 13.75) se titula: cxcl13 da forma al microambiente tumoral inmunoactivo y mejora la eficiencia del POI de control de PD-1. El artículo sobre el bloqueo de NT en el cáncer de ovario seroso de alto grado comienza con quimiocinas que afectan la infiltración inmune. Esta idea consiste principalmente en explorar el papel de las moléculas con forma de estrella en diferentes tipos de cáncer, y se necesitan experimentos para verificarlo. Debido a que las moléculas de las estrellas se han estudiado mucho, es básicamente difícil hacer algo demasiado novedoso a menos que se realice un análisis pan-cáncer. Pero tales experimentos están diseñados simplemente para demostrar cómo una molécula estrella afecta la respuesta de la inmunoterapia en un tipo de cáncer específico.

Figura 9:

Si cree que la investigación sobre las moléculas de las estrellas no es demasiado nueva, por supuesto, también puede descartar genes clave mediante varios métodos de generación de letras. El próximo artículo publicado en Onco inmunología (if:8.11) se titula "YKT6 como potencial predictor de pronóstico y respuesta de inmunoterapia en el carcinoma oral de células escamosas, relacionado con la invasión celular, la metástasis y la infiltración de células T CD8+" es el primero El método WGCNA examinó el gen YKT6 relacionado con la supresión inmune y luego realizó análisis posteriores. Es más fácil contar la historia de este gen recientemente analizado, del que no se había informado antes. Por supuesto, esta idea implica algo de suerte. Es muy probable que los genes seleccionados mediante esfuerzos minuciosos no funcionen bien o ya se hayan informado.

Figura 10:

Si no se tienen conocimientos biológicos sólidos sobre la inmunidad tumoral y una buena plataforma experimental, existe una última opción, que es la predicción clínica universal. modelo. El último artículo fue publicado en la revista Frontier Immunology (IF:7.56). El artículo titulado "Una firma de 9 genes asociada con la infiltración de células T CD8+ activadas por IFN-γ: un biomarcador de respuesta a la terapia de puntos de control inmunológico en melanoma" tiene como objetivo construir un modelo de predicción clínica relevante para la inmunoterapia. La construcción de modelos de predicción clínica ahora está muy madura y se pueden aplicar modelos como LASSO, COX y NMF. La premisa de esta idea es encontrar un punto de entrada relativamente novedoso y, finalmente, poder obtener la verificación de múltiples conjuntos de datos, luego, básicamente, se puede publicar un buen artículo de SCI.

7. Resumen

Este artículo estudia las cuestiones científicas de la respuesta a la inmunoterapia tumoral. Primero, un artículo de investigación experimental explica cómo detectar posibles moléculas de puntos de control inmunológico mediante un diseño experimental inteligente y luego explica algunas ideas de experimentos puros y experimentos combinados. Hay muchas direcciones para la inmunoterapia tumoral, pero en general es necesario comprender primero el progreso de la inmunoterapia para los tipos de tumores. Algunas cuestiones se han estudiado a fondo en ciertos tipos de cáncer, por lo que no hay necesidad de perder el tiempo. Las mismas cuestiones científicas aún se desconocen en algunos tumores, por lo que dichas cuestiones tienen más valor de investigación. Además, como se mencionó al principio, la cuestión de si la respuesta a la inmunoterapia está involucrada está relacionada principalmente con la proporción de células inmunes. La proporción de células inmunes en los tumores no es alta, por lo que los genes altamente expresados ​​detectados en masa son principalmente los. genes de las propias células tumorales. Desde esta perspectiva, los genes altamente expresados ​​descubiertos a partir de análisis diferenciales de datos por lotes deben verificarse mediante experimentos con líneas celulares tumorales. Los datos unicelulares son más propicios para revelar genes expresados ​​en células inmunitarias y en inmunoterapia, pero no hay muchos genes que puedan medirse en la plataforma comercial 10X.

Mi experiencia consiste en revelar las proporciones de varias células inmunitarias a partir de datos de células individuales, descubrir las diferentes subpoblaciones de células inmunitarias que responden y no responden, y descubrir además los genes altamente expresados. Finalmente, a través de experimentos simples para verificar la función de las células inmunes, básicamente se puede publicar un buen artículo.

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