Beyin metastazları, merkezi sinir sistemini (MSS) etkileyen en yaygın kötü huylu tümörler olup, primer beyin tümörlerinden daha sık görülür. Akciğer kanseri, meme kanseri ve melanom, beyne en sık metastaz yapan birincilkanserlerdir 1. Bunlar arasında, meme kanseri beyin metastazları (BCBM), metastatik hastalıklı hastaların %10–%30'unu etkileyen ve gelişmiş sistemik tedaviler ile nörogörüntülemedeki ilerlemeler nedeniyle artan insidans oranı gösteren büyük bir klinikzorluktur. BCBM hastalarının prognozu kötü kalır; mevcut tedaviler – cerrahi, radyoterapi ve kemoterapi dahil – büyük ölçüde palyatif ve nörolojik semptomlar yaşam kalitesini ciddi şekilde etkiler3. Hedefli tedaviler ve immünoterapiler tamamlayıcı stratejiler olarak araştırılsa da, beyin metastazlarında immünoterapinin klinik faydası sınırlıdır 4,5,6.
Son çalışmalar, beyin bağışıklığı anlayışımızı geliştirdi vemeninges 7 ve burun mukozasındaki lenfa damarları dahil olmak üzere MSS ile ilişkili fonksiyonel lenfatikyollara yeniden ilgi duydu. Bu yapılar, beyni çevreleyen ve koku bulb ile kribriform plakaya bitişik uzanan sürekli bir lenfatik ağ oluşturur ve nihayetinde servikal lenf düğümlerine bağlanır. Bu sistem, sıvı homeostazında, bağışıklık gözetiminde ve MSS ile periferik lenfoid organlar arasında bağışıklık hücresi ticaretinde kilit rolleroynar 9. Beyin tümörleri ve metastazlar için immünoterapi yaklaşımlarına ilgi arttıkça, bu lenfatik-immün arayüzler, sistemik bağışıklığın intrakraniyal lezyonlarla iletişim kurabileceği umut verici ancak hâlâ az incelenmiş yollar olarak ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, bağışıklık hücrelerinin beyin tümörü mikro ortamına katılımını yöneten mekanizmalar ve bu hücrelerin bu benzersiz ortamda nasıl etkileşime girdiği de hâlâ yeterince anlaşılmamaktadır. Bu boşluklar, tümör-immün etkileşimlerinin kapsamlı analizini mümkün kılan ve beyin metastazlarına karşı anti-tümör bağışıklığını iyileştirmek için stratejilerin geliştirilmesini destekleyen preklinik modeller ve prosedürlere olan ihtiyacı vurgular.
Burada, E0771 hücrelerinin stereotaksik intrakraniyal aşılanması yoluyla tekrarlanabilir, immünokompetif BCBM fare modelinin oluşturulmasını, meninges ve koku bulbuğunun izolasyonu ve ayrıştırılması ile spektral akış sitometrisiyle immünofenotipleme için birleştiren bir protokolü tanımlıyoruz. Bu yaklaşım, terapötik müdahalelerin güvenliği ve etkinliğini değerlendirmek için BCBM'nin kontrollü modellemesini sağlar ve beyin lenfatik-immün arayüzündeki bağışıklık ve stromal popülasyonların derinlemesine karakterizasyonunu sağlar; beyin tümörü mikroçevresini şekillendiren ve tedavi yanıtlarını etkileyen hücresel oyuncular hakkında içgörü sağlar.
Hayvan modelleri, metastazların incelenmesinde vazgeçilmez olmaya devam etmektedir; çünkü metastatik ilerlemenin birçok kritik yönü in vitro çoğaltılamamaktadır. Beyin metastazları üretmek için çeşitli in vivo fare modelleri geliştirilmiştir ve her birinin kendine özgü avantajları ve sınırlamalarıvardır 10. Ortotopik implantasyon veya genetik olarak tasarlanmış fare modelleri dahil olmak üzere spontan metastaz modelleri, klinik hastalık ilerlemesini daha yakından taklit eder ancak nadiren intrakraniyal lezyonlar oluşturur, uzun deneysel zaman çizelgeleri gerektirir ve yaygın ekstrakraniyal hastalık nedeniyle genellikle yüksek değişkenlik sağlar. İntrakardiyak, intrakarotis veya kuyruk damar enjeksiyonları gibi sistemik yaklaşımlar, tümör hücrelerini dolaşıma dahil eder ve hematojen yayımı, kan-beyin bariyeri ekstravazasyonunu ve kolonizasyonu daha iyi taklit eder. Ancak, bu modeller primer tümör invaziyasının erken aşamalarını yakalamaz ve özellikle akciğerlerde sık sık geniş ve değişken ekstrakraniyal metastazlar üretir. Sistemik modeller arasında intrakarotis enjeksiyonu en düşük değişkenliğe sahiptir, ancak ileri cerrahi uzmanlık gerektirir. Alternatif olarak, intrakraniyal enjeksiyon tümör konumunun hassas kontrolü, hızlı ve tekrarlanabilir tümör gelişimi ve deneyler arasındaki değişkenliği azaltmak gibi çeşitli avantajlar sunar. Bu yaklaşım, metastatik süreci daha doğru taklit etmek için ortotopik primer tümör implantasyonu ve ardından cerrahi rezeksiyonla da desteklenebilir. Kafayası içi enjeksiyon, tam metastatik kaskadı özetlemese ve erken istila ile yayılma çalışmaları için uygun olmasa da, yerleşik lezyonlara karşı terapötik etkinliği değerlendirmek ve beyin mikroçevresindeki etkileşimleri araştırmak için sağlam bir model sunar. Bilinen bir sınırlama, enjeksiyonun kendisinin yerel nöroinflamasyonu tetikleyebilmesi, bu da enjekte edilen ve enjekte edilmemiş farelerde bağışıklık profillerinin karşılaştırılmasıyla değerlendirilebilen bağışıklık gösterimlerini etkileyebilir.
Meninges ve koku soğanının bağışıklık karakterizasyonu, nispeten yeni ve az araştırılmış bir araştırma alanı olarak kalmaktadır. Çoğu çalışma, tüm beyin veya servikal lenf düğümüörneklerine dayanır ve bu örnekler, bu lenfatik dokuların belirgin hücresel bileşimini ve özel bağışıklık fonksiyonlarını yakalayamaz. Her iki yapının da geri kazanılması, beyin bağışıklığı hakkında daha geniş ve bilgilendirici bir bakış sunar. Çok parametrik spektral akış sitometrisiyle birleştiğinde, bu iş akışı CNS-periferik bağışıklık iletişiminde yer alan bol ve nadir bağışıklık hücresi popülasyonlarının yüksek verimli profilini destekler. Bu, hücre alt kümelerini tanımlamak, aktivasyon durumlarını değerlendirmek ve tedavi kaynaklı değişiklikleri değerlendirmek için yüzey ve hücre içi belirteçlerin nicelendirilmesini içerir. Bu protokol kapsama almayan diğer CNS bağışıklık analizi metodolojileri arasında, bağışıklık hücrelerinin mekansal dağılımını koruyan ancak düşük belirteç çoklaması, öznel niceliklendirme ve nadir hücretiplerinin 12 az temsil edilmesi nedeniyle sınırlanan immünohistokimya (IHC) ve immünoflüoresans (IF) bulunur. Daha yakın zamanda, tek hücreli RNA dizileme (scRNA-seq), hücresel durumların ve transkripsiyon programlarının yüksek çözünürlükte keşfedilmesini mümkün kılarak CNS bağışıklık popülasyonlarının profilini genişletmiştir. Güçlü transkriptomik içgörü sunmasına rağmen, scRNA-seq maliyet, dissosiyasyon artefaktları, transkript kesintisi ve protein seviyesinde çözünürlükkaybı 13,14 nedeniyle sınırlıdır. Akış sitometrisi, mekansal analizden yoksun ve dissosiyasyonla ilgili etkilere duyarlı olsa da, gelişmiş çok parametrik panel sayesinde üstün fenotipik çözünürlük sunar ve sağlam nicel bağışıklık profili sağlar.
Burada açıklanan metodolojiler birlikte, BCBM'nin modellenmesi ve CNS lenfatik arayüzlerindeki bağışıklık dinamiklerinin sorgulanması için esnek ve güçlü bir platform sağlar; hem beyin tümörü mikroçevresini hem de ilgili bağışıklık düzenleyici yollarını hedefleyen tedavilerin preklinik geliştirilmesini destekler.