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博客

分析同源肿瘤模型中的肿瘤浸润免疫细胞以支持药物开发

2021-03-03

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肿瘤浸润免疫细胞:探索如何通过肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)的鉴别和定量来协助评估新型免疫疗法制剂的疗效。

免疫肿瘤学中的同源肿瘤模型

免疫肿瘤学(I/O)疗法通过调节宿主的免疫系统、鉴别和摧毁肿瘤细胞来发挥其功效。免疫肿瘤学(I/O)药物通过数种机制来调节免疫系统,这包括:

  • 克服由肿瘤诱发的抑制机制
  • 刺激免疫细胞的细胞毒性活性
  • 增加肿瘤微环境中出现的免疫细胞

同源肿瘤模型 被广泛用于临床前I/O研究,因为同源肿瘤模型具有免疫能力,因此拥有完整且功能健全的免疫系统。在正常免疫系统环境中研究新型免疫疗法制剂具有关键性意义,因为这些模型重现了免疫系统与肿瘤之间复杂的相互作用。可以通过这些模型监测免疫系统组件在全身或肿瘤部位的任何改变。此外,经研究证明,这些模型对与临床相关的、联合疗法和单独疗法中所用的免疫疗法有反应。

同源肿瘤模型使用过程中的一个常见问题是需要交叉反应免疫疗法,从而可以识别鼠类靶点。然而,通过合并使用转基因同源小鼠(即在小鼠免疫细胞上表达人类靶的小鼠)和过表达人类抗原的同源肿瘤模型或使用嵌合(人/小鼠)抗体基制剂,可以解决该问题。

为何分析免疫系统?

由于I/O疗法通过调节免疫系统发挥其作用,所以须直接分析免疫系统,以便分析I/O制剂如何影响免疫系统。该项评估有助于执行临床前疗效和药效学(PD)研究,因为免疫分析可确定或确认免疫疗法的作用机制(MoA)。

具体来说,免疫分析可被用于评估以下参数/变量:

  • 肿瘤模型的炎症状态,可指导疗效/PD研究中的肿瘤模型选择
  • 肿瘤模型或同源宿主中存在大量治疗相关效应细胞,可确定疗效/PD研究以及适宜研究模型选择所需的阈值。
  • 肿瘤部位的免疫细胞浸润增多。通过分析经治疗和未经治疗情况下的肿瘤可确定上述内容,以便确认MoA。
  • 免疫细胞的激活和衰竭状态,用于确定疗法的PD影响
  • 全身炎症反应(例如细胞因子释放综合征和细胞因子风暴),通过宿主的免疫分析和细胞因子分析来评估
  • 非靶向/毒性作用,通过非靶向问题的免疫分析来评估

如何进行免疫分析

可以通过多种方法进行免疫分析,这包括:

  • 流式细胞术(FC):最常用的肿瘤和其他小鼠组织(包括血液)分析方法。FC的优点包括可通过评估特定生物标志物(包括细胞表面蛋白和胞内细胞因子)来量化不同类型的免疫细胞和确定免疫细胞的激活状态。FC虽然可以量化肿瘤/组织中的免疫细胞,但是不提供浸润细胞特定位置的相关信息,因为组织已被均质化(用于分析)。另一项局限性是:由于可用设备方面的原因,可同时分析的参数数量有限。配备更先进激光系统的新式细胞仪可解决该问题,但是目前我们每个染色组的参数被限制在12-15个。
  • 质谱流式细胞技术(CyTOF):与FC相似,抗体被用于标注CyTOF中分析所需的细胞蛋白。然而,与在FC中将抗体与荧光团结合不同,CyTOF有赖于那些与纯重金属(通常不出现在生物样本中)同位素结合的抗体。通过飞行时间质谱技术分析这些样本。CyTOF的主要优点是增加了可同时分析的参数,因为它在同位素间具有更低的信号探测重叠水平(与荧光团相比)。CyTOF可被用于量化免疫细胞类型和激活标志物。然而,必须对组织进行处理,这将会导致空间信息的损失。
  • 免疫组织化学(IHC)法:该方法是一种半定量免疫分析测定方法,直接分析组织切片,提供各种免疫细胞的空间信息。在经治疗组织和未经治疗组织之间没有细胞总数方面的显著变化时,IHC可以研究疗法的MoA/PD作用。IHC是此处所列的最有效方法,但是该方法也是同时测量变量数最少的方法。
  • 第二代测序(NGS):NGS通常与上述的一种免疫分析方法结合使用,有助于深入分析特定免疫群体的转录体和受体库。通过NGS策略,可以询问免疫疗法之后免疫系统的全基因组变化(即使在单细胞层面)。
  • 多重空间组织分析(MSTA):提供组织样本内生物标志物分布情况的整体、空间相关视图。由于数字技术和新分析能力方面的进步(例如可光解条形码和空间定义的紫外线辐照以及金属或同位素标记抗体的激光/离子束消融),MSTA已获得较大发展。MSTA可被用于在空间相关环境中同时评估数百个核酸和/或蛋白标志物。

总结

由于拥有一个完整且功能健全的免疫系统,同源肿瘤模型已被广泛用于临床前新型免疫疗法研究。为了更深入地了解新型I/O制剂的MoA/PD,常在这些模型中监测全身或肿瘤部位的免疫系统组件变化。通过此类肿瘤浸润免疫细胞分析,可以推动新型I/O制剂的开发进程。予以强调的这五种免疫分析方法均具有相应的优点和缺点,所以须在选择研究所需的方法之前谨慎考虑这些优缺点。这将最大程度地增大所选方法解答现有特定研究问题的可能性。

Topics: Blog, Oncology

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