Мультиплексный иммуногистохимический анализ пространственного иммунного клеточного ландшафта опухолевого микроокружения
18 августа 2023 г.
В этом протоколе подробно описано, как проводится характеристика иммунными клетками микроокружения опухоли с помощью мультиплексной иммуногистохимии.
Наша цель состоит в том, чтобы определить количество, тип и расположение иммунных клеток в микроокружении опухоли. В области иммунохимии в последние годы произошел значительный прогресс в технологиях. Прогресс в технологии мультиплексной иммунохимии позволяет надежно изучать большее количество маркеров.
В настоящее время экспериментальными задачами являются визуализация конкретных типов иммунных клеток в образцах опухолей, которые были преодолены с помощью методов мультиплексной иммунохимии. Тем не менее, точный автоматический анализ этих изображений все еще остается проблемой, над которой мы работаем. Различия между иммунными клетками между первичными и метастатическими опухолями порождают такие вопросы, как: какие внутренние свойства опухоли обуславливают эти различия и что эти различия означают для методов лечения, нацеленных на иммунную систему?
Наряду с нашей исследовательской работой мы также сосредоточимся на клинически значимых вопросах, таких как влияние различных типов противораковой терапии на иммунный клеточный ландшафт опухоли и может ли иммунный клеточный ландшафт предсказать исход терапии.
Обзор
В данном протоколе описывается характеристика иммунных клеток в микроокружении опухоли с помощью мультиплексного иммуногистохимического анализа. В нем освещаются технологические достижения, которые позволяют проводить надежное исследование нескольких маркеров.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Иммунология
- Онкология
- Гистология
Теоретические основы
- Идентификация типов и локализации иммунных клеток внутри опухолей имеет решающее значение для понимания биологии рака.
- Мультиплексная иммуногистохимия позволяет визуализировать несколько иммунных маркеров одновременно.
- Автоматический анализ сложных изображений по-прежнему сопряжен с определенными трудностями.
- Различия в иммунном ландшафте первичных и метастатических опухолей поднимают важные терапевтические вопросы.
Цель исследования
- Изучить влияние противоопухолевой терапии на ландшафт иммунных клеток.
- Определить, может ли распределение иммунных клеток предсказывать результаты терапии.
- Усовершенствовать методы визуализации и анализа иммунных клеток в образцах опухолей.
Используемые методы
- Иммуногистохимический анализ тканей, зафиксированных в формалине и залитых в парафин (FFPE).
- Цифровая визуализация и спектральное разделение аннотированных изображений.
- Пакетная обработка предметных стекол для проведения комплексного анализа.
- Создание областей интереса (ROI) для детального изучения опухоли и краев инвазии.
Основные результаты
- Успешная визуализация типов иммунных клеток в образцах опухолей.
- Разработка методов анализа иммунного ландшафта.
- Представление о том, как различные виды терапии влияют на распределение иммунных клеток.
- Разработка структурированного подхода к анализу изображений и экспорту данных.
Выводы
- Мультиплексный иммуногистохимический анализ является мощным инструментом для изучения микроокружения опухоли.
- Понимание динамики иммунных клеток может помочь в определении терапевтических стратегий.
- Постоянное совершенствование методов анализа необходимо для точной интерпретации результатов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Мультиплексный иммуногистохимический анализ микроокружения опухоли позволяет проводить высокоразрешающее картирование популяций иммунных клеток, что способствует поиску прогностических и предиктивных биомаркеров. Данный рабочий процесс расширяет возможности пространльного профилирования, предоставляя данные для трансляционных исследований и принятия решений по формированию портфеля препаратов в иммуноонкологии. Интеграция автоматизированной визуализации и анализа на основе машинного обучения повышает воспроизводимость и масштабируемость процессов в рамках корпоративных конвейеров НИОКР.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Обеспечивает пространственно-разрешенное исследование типов и распределения иммунных клеток в опухолевых тканях.
- Способствует снижению механистических рисков путем уточнения иммунного контекста, имеющего значение для терапевтических гипотез.
- Облегчает идентификацию иммуносвязанных мишеней и путей для последующей функциональной валидации.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированный мультиплексный анализ тканей для надежной разработки методов анализа.
- Предоставляет количественные, воспроизводимые показатели иммунных клеток для последующих этапов скрининга.
- Позволяет повторно использовать платформу для различных типов опухолей путем адаптации панелей маркеров и параметров анализа.
Трансляционные и доклинические исследования
- Согласует результаты иммунного профилирования со стратегиями трансляционных биомаркеров для стратификации пациентов.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа открытия до доклинической валидации, позволяя проводить сравнительный анализ иммунного ландшафта.
- Обосновывает решения по продвижению проекта с учетом рисков на основе пространственного иммунного контекста и прогнозирования ответа на терапию.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Этот мультиплексный рабочий процесс связывает этапы первичного поиска, разработки анализов и трансляционных исследований, обеспечивая количественный иммунный профилинг с пространственным разрешением на срезах опухолей, фиксированных в формалине и залитых парафином (FFPE).
- Поисковая биология: Совершенствование проверки гипотез и уточнение сигнальных путей посредством пространственного картирования иммунных клеток.
- Скрининг: Предоставление воспроизводимых количественных данных об иммунных клетках для стандартизации анализа и подготовки к скринингу.
- Аналитика: Интеграция анализа изображений на основе машинного обучения для надежного высокопроизводительного извлечения и сравнения данных.
- Трансляционные исследования: Обеспечение согласованности и преемственности биомаркеров на доклиническом и клиническом этапах исследований.
- Корпоративное повторное использование: Адаптивность к различным типам опухолей и иммунным маркерам, что позволяет применять метод для широкого спектра задач портфеля разработок.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: повышает прогностическую уверенность при валидации иммуносвязанных мишеней и поиске биомаркеров.
- Операционная ценность: автоматизирует и стандартизирует мультиплексный анализ тканей для получения масштабируемых и воспроизводимых результатов.
- Стратегическая ценность: улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и снижает биологические риски на поздних этапах программ в области иммуноонкологии.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритезацию активов с учетом рисков на основе данных о пространственном иммунном ландшафте.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы в области иммуногистохимии, цифровой патологии и анализа изображений на основе машинного обучения.
- Необходим доступ к автоматизированным платформам для окрашивания, мультиспектральной визуализации и вычислительной инфраструктуре.
- Требуется межкомандная стандартизация панелей маркеров, протоколов визуализации и конвейеров анализа данных.
- Метод может быть адаптирован к различным типам опухолей и тканей путем изменения подбора маркеров и параметров анализа.
- Пропускная способность и масштабируемость зависят от уровня автоматизации и интеграции рабочих процессов пакетной обработки.
