النقائل الدماغية هي أكثر الأورام الخبيثة شيوعا التي تؤثر على الجهاز العصبي المركزي (CNS)، وتحدث بشكل أكثر تكرارا من الأورام الدماغية الأولية. سرطان الرئة، وسرطان الثدي، والميلانوما هي السرطانات الرئيسية التي غالبا ما تنتقلإلى الدماغ. من بين هذه الموارد، تمثل نقائل سرطان الثدي في الدماغ (BCBM) تحديا سريريا كبيرا، حيث تؤثر على 10٪–30٪ من المرضى المصابين بأمراض النقالية، وتظهر زيادة في الحدوث بسبب تحسين العلاجات الجهازية والتقدم في التصوير العصبي2. لا تزال التوقعات لمرضى BCBM ضعيفة، حيث أن العلاجات المتاحة – بما في ذلك الجراحة والعلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي – هي إلى حد كبير تلطيفية، وتؤثر الأعراض العصبية بشكل كبير على جودة الحياة3. على الرغم من أن العلاجات المستهدفة والعلاجات المناعية يتم استكشافها كاستراتيجيات مكملة، إلا أن الفائدة السريرية للعلاج المناعي في النقائل الدماغية لا تزال محدودة 4,5,6.
لقد صقلت الأعمال الحديثة فهمنا لمناعة الدماغ واهتمامنا المتجدد بالمسارات اللمفاوية الوظيفية المرتبطة بالجهاز العصبي المركزي، بما في ذلك الأوعية اللمفاوية في السحايا7 والمخاط الأنفي8. تشكل هذه البنى شبكة لمفاوية مستمرة تحيط بالدماغ وتمتد بجوار البصلة الشمية والصفيحة الصوفية، وتتصل في النهاية بالعقد اللمفاوية العنقية. يلعب هذا النظام أدوارا رئيسية في توازن السوائل، والمراقبة المناعية، وحركة الخلايا المناعية بين الجهاز العصبي المركزي والأعضاء اللمفاوية الطرفية. مع تزايد الاهتمام بطرق العلاج المناعي لأورام الدماغ والنقائل، تظهر هذه الواجهات المناعية اللمفاوية كطرق واعدة لكنها لا تزال غير مدروسة بشكل كاف، يمكن من خلالها التواصل مع الآفات داخل الجمجمة. بالإضافة إلى ذلك، لا تزال الآليات التي تحكم تجنيد الخلايا المناعية في بيئة ورم الدماغ وكيفية تفاعل هذه الخلايا داخل هذا البيئة الفريدة غير مفهومة بشكل جيد. معا، تؤكد هذه الفجوات الحاجة إلى نماذج وإجراءات ما قبل السريرية تسمح بتحليل شامل لتفاعلات الأورام والمناعة وتدعم تطوير استراتيجيات لتحسين المناعة المضادة للأورام ضد نقائل الدماغ.
هنا، نصف بروتوكولا يجمع بين توليد نموذج فأر BCBM قابل للتكرار وقادر على المناعة من خلال التطعيم الفراغي داخل الجمجمة لخلايا E0771 مع عزل وفصل السحايا والبصلة الشمية لإجراء التصنيف المناعي عبر القياس الخلوي الطيفي. يتيح هذا النهج النمذجة المسيطر عليها للسرطان الكيميائي للقارات لتقييم سلامة وفعالية التدخلات العلاجية، ويسمح بتوصيف عميق للمجموعات المناعية والعضلات البمثيرة عند واجهة الدماغ اللمفاوية المناعية، مما يوفر رؤية حول اللاعبين الخلويين الذين يشكلون البيئة الدقيقة لأورام الدماغ ويؤثر على استجابات العلاج.
تظل النماذج الحيوانية ضرورية لدراسة انتشارات الدماغ، حيث لا يمكن تكرار العديد من الجوانب الحيوية لتقدم الانتقال في المختبر. تم تطوير عدة نماذج فئران في الجسم الحي لتوليد نقائل دماغية، لكل منها مزايا وحدود محددة10. نماذج النقائل التلقائية، بما في ذلك الزرع التقويمي أو نماذج الفئران المعدلة وراثيا، تحاكي بشكل أقرب تقدم المرض السريري لكنها نادرا ما تولد آفات داخل الجمجمة، وتتطلب جداول زمنية طويلة من التجارب، وغالبا ما تنتج تباينا عاليا بسبب انتشار الأمراض خارج الجمجمة. الأساليب الجهازية، بما في ذلك حقن القلب أو الخص السباتي أو الوريد الذيلي، تدخل خلايا الورم إلى الدورة الدموية وتحاكي بشكل أفضل الانتشار الدموي، وتمدد الحاجز الدموي والدماغي، والاستعمار. ومع ذلك، لا تلتقط هذه النماذج الخطوات الأولى لغزو الأورام الأولي وغالبا ما تنتج انتشارات خارج الجمجمة واسعة ومتغيرة، خصوصا في الرئتين. من بين النماذج الجهازية، الحقن داخل السباط لديه أقل تغير، لكنه يتطلب خبرة جراحية متقدمة. بدلا من ذلك، يوفر الحقن داخل الجمجمة عدة مزايا، منها التحكم الدقيق في موقع الورم، وتطور الورم السريع والقابل للتكرار، وتقليل التباين بين التجارب. قد يكمل هذا النهج أيضا بزرع ورم أولي في الورم التقويمي يتبعه استئصال جراحي لمحاكاة مسار الانتقال بدقة أكبر. على الرغم من أن الحقن داخل الجمجمة لا يعيد التسلسل الكامل للانتشار المنتشر ولا يصلح لدراسة الغزو والانتشار المبكر، إلا أنه يوفر نموذجا قويا لتقييم الفعالية العلاجية ضد الآفات المعروفة ولدراسة التفاعلات داخل البيئة الدقيقة للدماغ. من القيود المعروفة أن الحقن نفسه قد يسبب التهابا عصبيا موضعيا، مما قد يؤثر على قراءات المناعة، والتي يمكن تقييمها من خلال مقارنة الملفات المناعية في الفئران المحقونة وغير المحقونة.
لا يزال التوصيف المناعي للسحاء والبصلة الشمية مجالا بحثيا جديدا نسبيا وغير مستكشف بشكل كاف. تعتمد معظم الدراسات على عينات العقد اللمفاوية الكاملة للدماغ أو عنق الرحم11، والتي تفشل في التقاط التركيب الخلوي المميز والوظائف المناعية المتخصصة لهذه الأنسجة المرتبطة باللمفاويات. استعادة كلا الهيكلين توفر رؤية أوسع وأكثر إفادة لمناعة الدماغ. عند دمجه مع القياس الخلوي الطيفي متعدد المعلمات، يدعم هذا السير التحليل عالي الإنتاجية لمجموعات الخلايا المناعية الوفيرة والنادرة المشاركة في الاتصال المناعي المحيطي مع الجهاز العصبي المركزي. يشمل ذلك قياس العلامات السطحية وداخل الخلايا لتحديد المجموعات الفرعية للخلايا، وتقييم حالات التنشيط، وتقييم التغيرات الناتجة عن العلاج. تشمل المنهجيات الأخرى لتحليل المناعة في الجهاز العصبي المركزي التي لا يغطيها هذا البروتوكول الكيمياء المناعية النسبية (IHC) والفلورية المناعية (IF)، التي تحافظ على التوزيع المكاني لخلايا المناعة لكنها محدودة بتعدد المؤشرات المنخفض، والقياس الذاتي للكم، وتمثيل الأنواع النادرة12 من الخلايا النادرة. مؤخرا، وسع تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNA-seq) القدرة على تحليل مجموعات المناعة في الجهاز العصبي المركزي من خلال تمكين اكتشاف الحالات الخلوية وبرامج النسخ بدقة عالية. على الرغم من تقديم رؤى قوية في النسخ، فإن scRNA-seq محدود بالتكلفة، وتشكيلات التفكك، وفقدان النسخ، وفقدان دقة البروتين13,14. القياس الخلوي الجري، رغم افتقاره إلى التحليل المكاني وحساسيته لتأثيرات التفكك، يقدم دقة ظاهرية متفوقة من خلال لوحة متعددة المعلمات المتقدمة ويوفر تحليل مناعي كمي قوي.
معا، توفر المنهجيات الموضحة هنا منصة مرنة وقوية لنمذجة BCBM وفحص ديناميكيات المناعة عند واجهات الجهاز العصبي المركزي اللمفاوي، مما يدعم تطوير العلاجات قبل السريرية التي تستهدف كل من البيئة الدقيقة لأورام الدماغ ومسارات المناعة المرتبطة بها.