利用空間分析推動CAR-T細(xì)胞治療在兒童實體瘤中的治療方案開發(fā)

兒科癌癥是一個迫切而重要的問題，需要高度精確的診斷和治療方法，然而很多必要的工具尚未開發(fā)。大約60%的兒科癌癥是實體瘤，這些癌癥的預(yù)后很差，死亡率高達(dá)40%。盡管目前的治療方法有化療和放療等，但復(fù)發(fā)仍可能發(fā)生，死亡率高達(dá)66%。

來自休斯頓德克薩斯兒童醫(yī)院、貝勒醫(yī)學(xué)院的兒科腫瘤學(xué)家David Steffin博士的團(tuán)隊專注于利用CAR-T細(xì)胞治療方法治療兒童實體瘤，他分享了他的團(tuán)隊如何實施CODEX來幫助他開發(fā)治療兒童實體瘤的新療法。

利用空間分析推動CAR-T細(xì)胞治療的前沿

雖然在鑒別兒科癌癥的組織學(xué)特征和確定遺傳突變方面取得了顯著進(jìn)展，但腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞和浸潤性免疫細(xì)胞亞群的相互作用尚未得到廣泛定義。在兒童食管癌中，免疫療法已成為一個有吸引力的選擇。這些療法包括但不限于檢查點抑制劑，單克隆抗體，疫苗，以及Steffin博士的工作重點，適應(yīng)性細(xì)胞療法，即CAR-T細(xì)胞治療。

來自David Steffin博士演講報告

免疫組織化學(xué)雖然對空間評估很有用，但每次只能檢測一個或幾個標(biāo)記物，這使得串聯(lián)評估組織的蛋白表達(dá)具有挑戰(zhàn)性。另一方面，單細(xì)胞RNA測序有助于識別基因表達(dá)的變化，但不能提供細(xì)胞組織的信息。為了真正理解細(xì)胞混合的復(fù)雜性，Steffin博士和他的團(tuán)隊決定將空間環(huán)境作為解開癌癥引發(fā)的許多復(fù)雜問題的關(guān)鍵因素。

空間生物學(xué)是對組織或細(xì)胞在其體內(nèi)特定微環(huán)境的研究。當(dāng)我們提到癌癥時，這一點尤其重要，實體瘤很可能是高度不均一的。例如，單個活檢、單個患者或患者之間的腫瘤之間可能存在差異性。除了細(xì)胞與細(xì)胞之間的相互作用外，了解不同患者之間癌癥的差異，為研究特定的藥物靶點創(chuàng)造了機(jī)會。

來自David Steffin博士演講報告

CODEX如何提供幫助開始空間環(huán)境分析

Steffin博士所選擇的CODEX技術(shù)，是一種超高多重成像技術(shù), 它是建立在單細(xì)胞分辨率水平的單細(xì)胞技術(shù)，使免疫組織化學(xué)的空間信息具有更高的分辨率和實現(xiàn)更多的生物標(biāo)志物。理論上它可實現(xiàn)無限數(shù)量的生物標(biāo)記來識別更大的細(xì)胞亞群，并在相同的空間中描述總體的細(xì)胞相互作用。

基于預(yù)測生物標(biāo)志物表達(dá)、免疫細(xì)胞定位和細(xì)胞鄰域等信息，他們在實體瘤中探索新的免疫逃逸機(jī)制，最終目標(biāo)是識別特定的治療靶點。為此，他們比較了來自結(jié)節(jié)硬化和混合細(xì)胞性腫瘤的單個實體腫瘤組織樣本，以評估每個腫瘤不同區(qū)域內(nèi)相似細(xì)胞表型的分布。使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來描繪細(xì)胞大小和形狀，然后使用聚類和分割算法來識別細(xì)胞相互作用。

來自David Steffin博士演講報告

他們使用各種經(jīng)過驗證的抗體面板，通過CODEX技術(shù)生成超高多重圖像來評估兒童淋巴瘤。將這些圖像外推到XY平面上注釋表型，并進(jìn)行細(xì)胞間距離計算。還使用CODEX識別具有共同細(xì)胞結(jié)構(gòu)的特定組織區(qū)域，并將這些區(qū)域與其他組織進(jìn)行對比。

來自David Steffin博士演講報告

通過使用樣本表型輸出和Pearson相關(guān)系數(shù)生成的熱圖，以無監(jiān)督方式評估細(xì)胞移生和細(xì)胞相互作用。這種類型的分析使研究小組能夠識別接近PD-L1+腫瘤細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的衰竭T細(xì)胞。

來自David Steffin博士演講報告

使用降維(上面包含UMAPs和TSNE圖)可以注釋特定組織中的區(qū)域，然后與其他組織樣本進(jìn)行對比。這些數(shù)據(jù)可以用來進(jìn)行最近鄰計算。在混合細(xì)胞性腫瘤的情況下，研究小組能夠確定在PD-L1+細(xì)胞附近有較高比例的功能失調(diào)性T細(xì)胞，表明PD-L1陽性對這些類型的組織發(fā)揮免疫抑制作用。

來自David Steffin博士演講報告

許多微環(huán)境因素抑制了實體腫瘤免疫治療的效果，問題仍然是:我們?nèi)绾未_定哪些抑制因素存在，以便我們可以做出更好的治療。使用CODEX，我們可以圈定具有不同表型的單個細(xì)胞中CAR-T細(xì)胞的存在和功能。

Steffin博士的團(tuán)隊通過使用CODEX技術(shù)來幫助開發(fā)CAR-T細(xì)胞治療兒童實體瘤的新療法。

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