Artigos e Variedades
Saúde - Educação - Cultura - Mundo - Tecnologia - Vida
Contando seus antígenos

Contando seus antígenos

Uma nova plataforma que quantifica com precisão os antígenos apresentados na superfície celular pode ajudar pesquisadores e clínicos a melhorar a eficácia das imunoterapias do câncer.

Normalmente, o sistema imunológico é capaz de diferenciar entre células saudáveis ​​e anormais. Peptídeos, fragmentos criados pela síntese e decomposição de proteínas dentro de cada célula, são apresentados na superfície como antígenos e atuam como sinais para as células do sistema imunológico, independentemente de a célula ser deixada sozinha ou sinalizada para destruição e remoção.

Como as células cancerígenas exibem um pequeno número de antígenos e antígenos associados a tumores que resultam de mutações genéticas, elas podem ser direcionadas pelo sistema imunológico. No entanto, as células cancerígenas podem desenvolver estratégias para evitar a detecção pelo sistema imunológico. As imunoterapias do câncer neutralizam essas estratégias, mas apenas para alguns tipos de câncer e apenas em alguns pacientes. Aqueles que trabalham produzem resultados poderosos.

Pesquisadores e clínicos estão explorando como melhorar a taxa de sucesso das imunoterapias para mais tipos de câncer e pacientes. Nesse esforço, eles estão combinando imunoterapias com terapias direcionadas, pequenas moléculas projetadas para inibir alvos de proteínas selecionados na célula. Para projetar combinações eficazes, é necessária uma melhor compreensão de como as terapias direcionadas alteram o imunopeptidoma - o repertório de antígenos peptídicos que apresentam superfície -.

Uma equipe de pesquisadores, incluindo os membros do Instituto Koch, Forest White, o professor Ned C. e Janet Bemis Rice e membro do Centro de Medicina de Precisão para Câncer do MIT, e Douglas Lauffenburger, professor Ford de Engenharia Biológica, Engenharia Química e Biologia, desenvolveram uma técnica para quantificar com precisão as alterações no imunopeptidoma.

Em um estudo liderado pela estudante Lauren Stopfer e publicado na Nature Communications , os pesquisadores usaram a plataforma para analisar o efeito dos inibidores da CDK4 / 6, uma classe de agentes anticâncer conhecidos, no imunopeptídeo de linhas celulares de melanoma. Além de identificar alvos de antígenos em potencial para o desenvolvimento de medicamentos, seus resultados destacaram o potencial dos inibidores de CDK4 / 6 em formar um parceiro eficaz para certos tipos de imunoterapias. Por fim, a plataforma poderia ajudar os pesquisadores de câncer a projetar novos medicamentos direcionados e imunoterapias ou ensaios clínicos para combinações desses tipos de terapias.

Quantificação de alta qualidade

Atualmente, a fim de examinar como uma célula altera seu imunopeptidoma em resposta à exposição a um medicamento ou outra perturbação, os pesquisadores executam uma técnica conhecida como espectrometria de massa para quantificar a troca de dobras ou alteração relativa na magnitude entre medições subsequentes da expressão do peptídeo antígenos. No entanto, a maioria dos métodos atuais baseados em espectrometria de massa não fornece uma imagem completa - ou mesmo confiável - da dinâmica do imunopeptídeo.

O processo de preparação de uma amostra para análise por espectrometria de massa pode resultar em perdas substanciais de antígenos. Ao isolar o número relativamente pequeno de peptídeos de antígeno de todo o conteúdo das células, pode haver variação significativa na proporção de antígenos de peptídeo recuperados de amostra para amostra ou de peptídeo para peptídeo. Os métodos existentes para contabilizar quantos antígenos são perdidos são trabalhosos e têm eficácia limitada.

Apenas a troca de dobras não indica a magnitude de uma alteração nos níveis de antígeno peptídico. Por exemplo, um aumento de três vezes nos antígenos pode significar um aumento de 10 a 30 antígenos ou um aumento de 1.000 a 3.000. Como drogas diferentes exigem que antígenos diferentes estejam presentes em quantidades diferentes para serem eficazes, é necessária uma contagem precisa da alteração no antígeno para identificar drogas que provocam a resposta ideal na célula. Além disso, a medição pode ser prejudicada pelo "ruído" subjacente na amostra - dados que podem obscurecer a proporção relativa de "sinal" observável produzido pelo antígeno de interesse.

"As pessoas dizem que você precisa de um certo número de antígeno peptídico para que a imunoterapia funcione, mas, no momento, esse número é tipicamente baseado em evidências anedóticas", diz White. "Para tomar decisões realmente informadas sobre as opções de imunoterapia, é preciso haver uma maneira de quantificar antígenos com muita precisão e confiabilidade".

A nova plataforma permite a quantificação precisa de antígenos peptídicos apresentados na superfície da célula, respondendo por variações no processamento da amostra e fornecendo um número absoluto de peptídeos detectáveis. Utilizando uma tecnologia baseada em luz ultravioleta amplamente disponível, o método insere peptídeos carregados com isótopos pesados ​​em versões geneticamente modificadas das moléculas que apresentam os antígenos na superfície celular, complexos principais de histocompatibilidade classe I (MHCs). Os complexos peptídeo-MHC (pMHC) marcados são então adicionados às amostras do conteúdo de células inteiras. Quando os peptídeos de antígeno são extraídos, os peptídeos pesados ​​marcados com isótopos podem ser usados ​​para explicar quantos antígenos foram perdidos no processamento.

Para determinar quantos antígenos específicos são apresentados nas células, os pMHCs marcados com isótopos pesados ​​podem ser adicionados às amostras do conteúdo das células em diferentes concentrações. A curva padrão resultante, ou gráfico, pode ser usada para extrapolar o número de antígenos peptídicos.

Fazendo a contagem de antígenos

Os pesquisadores usaram a nova plataforma para quantificar como os inibidores da CDK4 / 6 alteram o repertório de antígenos presentes na superfície das células de melanoma.

O melanoma pode ser tratado efetivamente com uma classe de imunoterapia denominada inibidores do bloqueio do ponto de verificação imune, mas 40% dos pacientes não respondem a essas terapias. Estudos recentes sugeriram que as imunoterapias de bloqueio do ponto de verificação podem ser mais eficazes em mais pacientes quando combinadas com outros agentes anticâncer, particularmente aqueles que estimulam uma resposta imune, como inibidores de CDK4 / 6. Pensa-se que os inibidores da CDK4 / 6 fortaleçam a resposta do sistema imunológico ao câncer, em parte aumentando a expressão dos MHCs, tornando assim as células cancerígenas mais visíveis ao sistema imunológico.

Os pesquisadores analisaram os repertórios de antígenos peptídicos em quatro linhas celulares de melanoma tratadas com o inibidor do CDK4 / 6 palbociclib em doses baixas e altas, constatando que doses baixas do palbociclibe resultaram em um aumento maior da apresentação do MHC do que a terapia com doses mais altas. Em doses mais baixas, o imunopeptidoma mostrou aumentos nos antígenos peptídicos associados ao tumor derivados de vias intracelulares conhecidas por serem afetadas pela inibição de CDK4 e CDK6. Esses resultados aumentam o número crescente de evidências de que o CDK4 / 6 pode ser usado junto com o bloqueio do ponto de verificação para aumentar a capacidade do sistema imunológico de responder a tumores e sugerem que os inibidores do CDK4 / 6 e outros tratamentos como eles possam ser usados ​​para ajustar quais peptídeos são apresentados ao sistema imunológico.

Os pesquisadores também foram capazes de identificar um antígeno, um peptídeo IRS2 fosforilado por serina, que ocorre exclusivamente em tumores malignos. Eles descobriram que ele era expresso em altos níveis, demonstrando que a plataforma também poderia ser usada para ajudar pesquisadores de câncer a identificar alvos de imunoterapia.

Devido à sua sensibilidade e velocidade, a nova plataforma poderia ser usada na clínica para desenvolver estratégias de tratamento em uma base específica do paciente. A plataforma multiplexada pode analisar muitas amostras em conjunto, permitindo um curto período de tempo crítico para os ensaios clínicos. Sua sensibilidade permite que seja usado em pequenas amostras, incluindo amostras de tumores de pacientes individuais. A análise das alterações no repertório de antígenos peptídicos poderia ser usada para otimizar a ordem e o tempo das terapias para obter o maior impacto, além de calibrar a apresentação de antígenos das células cancerígenas para direcionar por imunoterapias.

"Uma das aplicações mais promissoras para esta ferramenta é entender melhor o quanto de alguns desses alvos de antígenos peptídicos são apresentados, não apenas nas linhas celulares, mas em tumores reais", diz Stopfer. "Saber quanto antígeno está presente nas células tumorais pode informar que tipo de terapias desenvolvemos e nossa capacidade de tomar decisões informadas sobre as opções de imunoterapia".

A pesquisa foi financiada pelo National Institutes of Health, um Melanoma Research Alliance Science Team Award, o MIT Center for Precision Cancer Medicine, o Koch Institute Frontier Research Program através do Kathy and Curt Marble Cancer Research Fund e o Takeda Pharmaceuticals Immune Oncology Research Fundo.

Aluna de pós-graduação e autora principal Lauren Stopfer no laboratório

Bendta Schroeder Instituto Koch

Link Artigo Original Life Science Network

Lauren Stopfer

Comente essa publicação