طور علماء من Ludwig Cancer Research خط أنابيب دوائي كامل يدمج تحليلات جزيئية وجينية متعددة للأورام والأهداف الجزيئية المحددة للخلايا التائية، ويستخدم خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتمكين لقاحات السرطان الشخصية للمرضى بناءً على نتائجها.
تم وصف تصميم وتقييم وتقييم مقارن لمجموعة الأدوات الحاسوبية هذه، NeoDisc، بالتفصيل في الإصدار الحالي من Nature Biotechnology في منشور بقيادة فلوريان هوبر وميخال باساني-ستيرنبرغ من فرع لوزان لمعهد لودفيج لأبحاث السرطان.
قال باساني-ستيرنبرغ: "تقدم NeoDisc رؤى فريدة حول علم المناعة للأورام والآليات التي تتجنب بها التهرب من سطح الهجوم للخلايا التائية السامة للخلايا المناعية". "هذه الرؤى لا تقدر بثمن لتطوير علاجات مناعية شخصية، ويتم بالفعل استخدام خط أنابيب التحليل والحوسبة الذي يشكل جوهر NeoDisc هنا في لوزان للدراسات السريرية للقاحات السرطان الشخصية والعلاجات الخلوية التبنيّة."
تظهر العديد من أنواع السرطان طفرات عشوائية عديدة يجب أن تجعلها أكثر وضوحًا لجهاز المناعة. تنتج هذه الطفرات بروتينات غير طبيعية تقوم الخلايا، بما في ذلك خلايا السرطان، بتقطيعها إلى قطع قصيرة - تسمى الببتيدات - و"تقديمها" كمستضدات لدعوة هجوم من الخلايا التائية الدورية.
التنوع الكبير لهذه "المستضدات الجديدة" هو أحد أسباب استجابة المرضى بشكل مختلف جدًا للعلاجات المناعية. من ناحية أخرى، يمكن استخدام المستضدات الجديدة لتطوير لقاحات وأنواع أخرى من العلاجات المناعية المصممة خصيصًا لأورام كل مريض. يتم تطوير مثل هذه العلاجات الشخصية حاليًا من قبل باحثين في جميع أنحاء العالم.
مثل هذه الجهود صعبة تقنيًا، نظرًا لأنه لا يتم التعرف على جميع المستضدات الجديدة بواسطة الخلايا التائية لمريض معين، وحتى العديد من المستضدات الجديدة المعترف بها لا تثير هجومًا قويًا بما فيه الكفاية من الخلايا التائية. لذلك، يتمثل أحد النهج لتطوير لقاحات وعلاجات خلوية شخصية في تحديد المستضدات الجديدة الأكثر احتمالاً لإثارة هجوم قوي من الخلايا التائية.
يتطلب هذا تحليلات معقدة واسعة النطاق للطفرات التي تنتج مستضدات جديدة محتملة، والهيكل الجزيئي (المعروف باسم جزيئات HLA) الذي يقدمها للخلايا التائية، والخصائص الجزيئية التي تسمح بالتعرف عليها بواسطة مستقبلات الخلايا التائية. باساني-ستيرنبرغ هو أحد رواد هذا المجال، وهو مزيج عالي التقنية من التحليلات البيوكيميائية واسعة النطاق والحوسبة المعروفة باسم "علم المناعة البيبتيدوميك".
يتم دعم تطوير العلاجات المناعية الشخصية أيضًا من خلال التحليل الجينومي لخلايا الورم وخلايا الدم، التي تمثل الجينوم السليم للمريض، من خلال التحليل واسع النطاق للتعبير الجيني، والذي يطلق عليه "علم النسخ"، وكذلك من خلال التحليل الحساس لما يسمى "علم الببتيد المناعي" باستخدام قياس الطيف الكتلي. ومع ذلك، لم يتم حتى الآن دمج هذه التقنيات القوية في مسار حاسوبي واحد للتنبؤ بالنيو-أنتيجينات المحددة في أورام المريض التي يجب استخدامها كلقاحات أو استخدامها بطرق أخرى للعلاجات المناعية الشخصية.
علاوة على ذلك، فإن النيو-أنتيجينات ليست النوع الوحيد من الأنتيجينات المتاحة للعلاج المناعي المستهدف. تعبر خلايا السرطان أيضًا عن أجزاء من الحمض النووي غير المشفر بشكل خاطئ كبروتينات، وجينات يتم التعبير عنها عادةً فقط أثناء التطور، ومنتجات جينية أخرى يتم التعبير عنها بشكل شاذ، وفي حالة الأورام المرتبطة بالفيروسات، الأنتيجينات الفيروسية - وكل هذا يمكن أن يثير هجومًا مناعيًا.
"يمكن لـ NeoDisc اكتشاف كل هذه الأنواع المختلفة من الأنتيجينات الخاصة بالورم جنبًا إلى جنب مع النيو-أنتيجينات، وتطبيق التعلم الآلي والخوارزميات المستندة إلى القواعد لتحديد أولويات تلك التي من المرجح أن تثير استجابة الخلية التائية، ثم استخدام هذه المعلومات لتطوير لقاح شخصي للسرطان للمريض المعني"، قال هوبر.
بالإضافة إلى ذلك، يقوم NeoDisc بتقييم الأنتيجينات المحتملة التي يكتشفها وينشئ تصورات لتغاير خلايا السرطان داخل الأورام.
https://www.nature.com/articles/s41587-024-02420-y
