Nowe badania przeprowadzone przez zespół naukowców z Columbia Engineering oraz Instytutu Dynamiki Raka Irvinga mogą otworzyć nowe możliwości w terapii immunologicznej nowotworów. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science Immunology wyodrębniono specyficzne komórki układu odpornościowego, które odgrywają kluczową rolę w leczeniu pacjentów z nawrotową ostrą białaczką szpikową (AML). Analiza ta powstała we współpracy z Dana Farber Cancer Institute (DFCI).
Ostra białaczka szpikowa, dotykająca około 4 na 100 000 osób rocznie w Stanach Zjednoczonych, to agresywna postać raka atakująca szpik kostny, a następnie przenikająca do krwi. Obecnie stosowane leczenie obejmuje chemioterapię celowaną, po której przeprowadza się przeszczep komórek macierzystych. Niemniej jednak, aż 40% pacjentów doświadcza nawrotu po przeszczepie, a średni czas przeżycia wynosi wtedy jedynie sześć miesięcy. Immunoterapia staje się w takiej sytuacji ostatnią szansą na wyleczenie.
Kierowana przez Elham Azizi, profesor inżynierii biomedycznej na Columbia Engineering, grupa badawcza przeanalizowała, w jaki sposób sieci odpornościowe w mikrośrodowisku szpiku kostnego wpływają na skuteczność terapii komórkowych. Zasadnicze pytanie, jakie postawili badacze, brzmi: dlaczego immunoterapia przynosi efekty tylko u niektórych pacjentów? Obecna forma terapii stosowanej w przypadku nawrotowego AML, czyli infuzja limfocytów dawcy (DLI), charakteryzuje się 5-letnim wskaźnikiem przeżycia wynoszącym zaledwie 24%.
Badania te wykazały, że kluczowe znaczenie może mieć unikalna populacja limfocytów T, obecna u pacjentów reagujących na leczenie DLI. Te komórki mają zdolność do zwiększania odpowiedzi immunologicznej i zwalczania nowotworu. Ponadto stwierdzono, że pacjenci z bardziej aktywnym i zróżnicowanym mikrośrodowiskiem odpornościowym w szpiku kostnym lepiej wspierają te komórki, co zwiększa ich zdolność do walki z rakiem.
Dzięki zastosowaniu opracowanego przez zespół algorytmu DIISCO, specjaliści wykazali, że interakcje między specyficznymi limfocytami T a innymi komórkami układu immunologicznego mogą prowadzić do remisji choroby. Okazało się również, że sukces terapii nie jest bezpośrednio zależny od składu komórkowego układu odpornościowego dawcy. Kluczem do powodzenia terapii jest natomiast środowisko immunologiczne pacjenta. DIISCO, jako metoda oparta na uczeniu maszynowym, pozwala precyzyjnie analizować zmiany interakcji komórkowych w czasie, szczególnie w przypadku komórek nowotworowych i immunologicznych.
Odkrycie to otwiera drogę do nowych interwencji terapeutycznych, takich jak poprawa środowiska odpornościowego pacjenta przed rozpoczęciem standardowej terapii DLI. Możliwa jest także eksploracja kombinacji różnych immunoterapii, co daje nadzieję na spersonalizowane opcje leczenia dla tych pacjentów, którzy zwykle nie reagują na obecnie dostępne metody.
„Ta praca jest doskonałym przykładem mocy, jaką niesie połączenie metod obliczeniowych i eksperymentalnych w celu odpowiedzi na złożone pytania biologiczne oraz zrozumienia mechanizmów działania immunoterapii białaczki. Uzyskane wyniki wyznaczają także nowe kierunki dla opracowywania skutecznych terapii wspieranych przez innowacyjne narzędzia uczenia maszynowego.”
Elham Azizi, członek Instytutu Dynamiki Raka Irvinga oraz Columbia Data Science Institute
W kolejnym etapie badań zespół skupia się na opracowaniu interwencji zwiększających skuteczność terapii DLI przy jednoczesnym modyfikowaniu mikrośrodowiska nowotworowego. Choć wyniki tych badań są obiecujące, konieczne jest przeprowadzenie dalszych prac, zanim będzie można przejść do prób klinicznych z nadzieją na poprawę rokowań dla pacjentów z nawrotową AML.
