ניתוח אימונוהיסטוכימי מולטיפלקס של נוף תאי החיסון המרחביים של מיקרו-סביבה סרטנית
18 באוגוסט 2023
פרוטוקול זה מתאר בפירוט כיצד מתבצע אפיון תאי החיסון של המיקרו-סביבה של הגידול באמצעות אימונוהיסטוכימיה מרובה.
מטרתנו היא לזהות את הכמות, הסוג והמיקום של תאי החיסון בתוך המיקרו-סביבות של הגידול. בתחום האימונוכימיה חלה התקדמות טכנולוגית משמעותית בשנים האחרונות. התקדמות בטכנולוגיית אימונוכימיה מרובת מרבבים מאפשרת לחקור סמנים נוספים באופן אמין.
אתגרי הניסוי הנוכחיים הם לדמיין סוגים ספציפיים של תאים חיסוניים בתוך דגימות גידול, אשר התגברו באמצעות שיטות אימונוכימיה מרובה. עם זאת, ניתוח אוטומטי מדויק של תמונות אלה הוא עדיין אתגר שאנחנו עובדים עליו. ההבדלים בין נוף תאי החיסון בין גידולים ראשוניים לגרורתיים מעוררים שאלות כגון, אילו תכונות מהותיות של הגידול מניעות הבדלים אלה, ומה המשמעות של הבדלים אלה עבור טיפולים המכוונים למערכת החיסון?
לצד עבודת הגישוש שלנו, נתמקד גם בשאלות רלוונטיות מבחינה קלינית כגון כיצד נוף תאי החיסון של הגידול מושפע מסוגים שונים של טיפולים אנטי-סרטניים והאם נוף תאי החיסון יכול לחזות את תוצאות הטיפול.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר את אפיון תאי מערכת החיסון בסביבת המיקרו של הגידול באמצעות אימונוהיסטוכימיה מרובת סמנים (multiplex immunohistochemistry). הוא מדגיש את ההתקדמויות הטכנולוגיות המאפשרות מחקר מהימן של מספר סמנים במקביל.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- אימונולוגיה
- אונקולוגיה
- היסטולוגיה
רקע
- זיהוי סוגי תאי מערכת החיסון ומיקומם בתוך גידולים חיוני להבנת הביולוגיה של הסרטן.
- אימונוהיסטוכימיה מולטיפלקס (Multiplex immunohistochemistry) מאפשרת ויזואליזציה של מספר סממנים חיסוניים בו-זמנית.
- אתגרים נותרו בניתוח אוטומטי של תמונות מורכבות.
- הבדלים בנוף החיסוני בין גידולים ראשוניים לגידולים גרורתיים מעלים שאלות טיפוליות חשובות.
מטרת המחקר
- לבחון כיצד נוף התאיים החיסוניים מושפע מטיפולים נגד סרטן.
- לקבוע אם התפלגות תאיים חיסוניים יכולה לנבא את תוצאות הטיפול.
- לשפר שיטות להדמיה וניתוח של תאיים חיסוניים בדגימות גידולים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- אימונוהיסטוכימיה על רקמות FFPE.
- דימוי דיגיטלי והפרדה ספקטרלית (spectral unmixing) של תמונות עם סימונים.
- עיבוד באצוות (Batch processing) של שקופיות לצורך ניתוח מקיף.
- יצירת אזורי עניין (ROIs) לבחינה מפורטת של הגידול ושולי הפלישה.
תוצאות עיקריות
- הדמיה מוצלחת של סוגי תאי מערכת החיסון בתוך דגימות גידולים סרטניים.
- ביסוס של שיטות לניתוח הנוף החיסוני.
- תובנות לגבי האופן שבו טיפולים שונים משפיעים על התפלגות תאי מערכת החיסון.
- פיתוח גישה מובנית לניתוח תמונות וייצוא נתונים.
מסקנות
- אימונוהיסטוכימיה מרובת רכיבים (Multiplex immunohistochemistry) היא כלי רב עוצמה לחקר מיקרו-סביבות של גידולים סרטניים.
- הבנת הדינמיקה של תאי מערכת החיסון יכולה לסייע בתכנון אסטרטגיות טיפוליות.
- שיפור מתמיד של שיטות הניתוח חיוני לצורך פרשנות מדויקת של התוצאות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ניתוח אימונוהיסטוכימי מולטיפלקס של הסביבה המיקרובית של הגידול מאפשר מיפוי ברזולוציה גבוהה של אוכלוסיות תאי מערכת החיסון, ובכך תומך בגילוי של ביומרקרים פרוגנוסטיים וחיזויים. זרימת עבודה זו מקדמת את יכולות הפרופיל המרחבי, ומספקת מידע למחקרים תרגומיים ולהחלטות על תיקי מוצרים בתחום האימונו-אונקולוגיה. שילוב של דימוג אוטומטי וניתוח מבוסס למידת מכונה משפר את השחזוריות והיכולת להרחבה עבור תהליכי מו"פ בארגונים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה במחלוט מרחבי של סוגי תאי חיסון והתפלגותם בתוך רקמות גידול.
- תומך בהסרת סיכונים מכניסטית על ידי הבהרת הקשרי החיסון הרלוונטיים להיפותזות טיפוליות.
- מסייע בזיהוי מטרות ומסלולים הקשורים למערכת החיסון לצורך תיקוף פונקציונלי.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק ניתוח רקמות סטנדרטי ומרובה (multiplexed) לפיתוח בדיקות חסון.
- מספק מדדים כמותיים וניתנים לשחזור של תאי מערכת החיסון עבור תהליכי סריקה המשכיים.
- מאפשר שימוש חוזר בפלטפורמה עבור סוגי גידולים שונים באמצעות התאמת פאנלים של סמנים ופרמטרי ניתוח.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את תוצרי הפרופיל החיסוני עם אסטרטגיות של ביומרקרים תרגומיים לצורך סטרטיפיקציה של חולים.
- תומך ברציפות משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני באמצעות מתן אפשרות לניתוח השוואתי של הנוף החיסוני.
- מסייע בקבלת החלטות לגבי קידום מותאם סיכון, בהתבסס על ההקשר החסוני המרחבי ועל חיזוי תגובה לטיפול.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
סביבת עבודה מרובת-מרכיבים (multiplex) זו מגשרת בין שלבי הגילוי המוקדמים, פיתוח הבדיקה ומחקר תרגומי, באמצעות אספקת פרופיל חיסוני כמותי בעל רזולוציה מרחבית מתוך חתכי גידול ששמרו ב-FFPE.
- ביולוגיה של גילוי: קידום בדיקת השערות והבהרת מסלולים באמצעות מיפוי מרחבי של תאי מערכת החיסון.
- סריקה: אספקת נתונים כמותיים וניתנים לשחזור על תאי מערכת החיסון לצורך סטנדרטיזציה של בדיקות ומוכנות לסריקה.
- אנליטיקה: שילוב ניתוח תמונות מבוסס למידת מכונה לצורך חילוץ והשוואה של נתונים חסונים בתפוקה גבוהה.
- מחקר תרגומי: מאפשר התאמה ורצף של סממנים ביולוגיים בין שלבי המחקר הפרה-קליניים והקליניים.
- שימוש חוזר ארגוני: ניתן להתאמה לסוגי גידולים ולסממני חיסון מגוונים, התומך ביישומים רחבים של פורטפוליו.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי בתיקוף מטרות הקשורות למערכת החיסון ובגילוי סמנים ביולוגיים.
- ערך תפעולי: אוטומציה וסטנדרטיזציה של ניתוח רקמות מולטיפלקס לתוצאות הניתנות להרחבה ולשחזור.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go) ומפחית סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים בתוכניות של אימון-אנקולוגיה.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף של נכסים מותאם סיכונים, המבוסס על תובנות לגבי הנוף החיסוני המרחבי.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות באימונוהיסטוכימיה, פתולוגיה דיגיטלית וניתוח תמונות מבוסס למידת מכונה.
- מחייב גישה לפלטפורמות צביעה אוטומטיות, הדמיה מולטיספקטרלית ותשתיות מחשוב.
- מצריך סטנדרטיזציה בין-צוותית של פאנלים של סמנים, פרוטוקולי הדמיה ותהליכי ניתוח נתונים.
- ניתן להתאמה לסוגי גידולים ורקמות שונים על ידי שינוי בחירת הסמנים ובפרמטרי הניתוח.
- התפוקה והיכולת להרחבה תלויות ברמת האוטומציה ובשילוב של תהליכי עיבוד באצווה.
