Zoom sur les signaux du cancer


Cette année, environ 240 000 personnes aux États-Unis découvriront qu’elles ont un cancer du poumon. Quelque 200 000 d’entre eux seront diagnostiqués avec un cancer du poumon non à petites cellules, qui est la deuxième cause de décès après les maladies cardiovasculaires.

Le chercheur de Georgia Tech, Ahmet Coskun, travaille à améliorer les chances de ces patients dans deux études récemment publiées qui visent essentiellement à comprendre pourquoi et comment les patients réagissent différemment à la maladie et aux traitements.

« Ce que nous avons appris, c’est que la connectivité et la communication entre les molécules et entre les cellules sont ce qui contrôle vraiment tout, que les patients soient en bonne santé ou non, ou comment ils réagiront aux médicaments », a déclaré Coskun, professeur adjoint au département Wallace H. Coulter. de génie biomédical à Georgia Tech et à l’Université Emory.

Publié dans les revues npj Oncologie de précision et iScienceles études détaillent le développement d’outils et de techniques pour explorer en profondeur le microenvironnement tumoral au niveau subcellulaire, en utilisant l’expertise du laboratoire Coskun dans la combinaison de méthodes d’imagerie cellulaire multiplex avec l’intelligence artificielle.

« Nous développons une meilleure compréhension de la signalisation cellulaire et de la prise de décision, et de la manière dont elles sont coordonnées dans le microenvironnement tumoral, ce qui peut conduire à des traitements de précision mieux personnalisés pour ces patients », a déclaré Coskun, qui s’intéresse vivement aux raisons pour lesquelles certains patients répondent. à des médicaments d’immunothérapie révolutionnaires, et certains ne le font pas.

Dans cet esprit, son équipe a développé SpatialVizScore, une nouvelle méthode décrite dans npj Oncologie de précision, pour étudier en profondeur l’immunologie tumorale dans les tissus cancéreux et aider à identifier les patients les plus susceptibles de répondre à une immunothérapie. Il s’agit d’une mise à niveau significative de la méthodologie standard actuelle utilisée par les médecins et les chercheurs en oncologie, Immunoscore.

Immunité au score

Immunoscore est utilisé comme outil de pronostic, mesurant la façon dont les cellules immunitaires du corps entourent et pénètrent dans une tumeur. Il s’est révélé prometteur pour prédire le risque de récidive de la maladie chez un patient, une étape clé dans l’élaboration d’un plan de traitement personnalisé. Un score élevé indique une meilleure infiltration des cellules immunitaires, tandis qu’un score faible indique un plus grand risque de récidive.

Mais les cellules immunitaires sont des cibles mobiles et présentent un niveau élevé de complexité moléculaire qui ne peut pas toujours être correctement capturé par les méthodes Immunoscore conventionnelles. Avec SpatialVizScore, l’équipe de Coskun a élargi la portée de l’immunoscoring.

Alors que la méthode standard examine comment les cellules T interagissent avec les tumeurs, le système de Coskun examine les interactions de cellules immunitaires supplémentaires, telles que les macrophages, qui ont deux sous-types – M1 et M2, qui se trouvent souvent en conflit. M1 aide à éliminer les agents pathogènes, tandis que M2 peut favoriser la croissance tumorale.

Le système d’imagerie multiplex de Coskun examine tout cela, visualisant comment ces cellules communiquent et interagissent entre elles et avec les cellules cancéreuses, non seulement dans et autour de la tumeur, mais à travers l’environnement tumoral.

« Parce que les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires ne sont pas toujours proches les unes des autres, nous visualisons la connectivité spatiale et nous visualisons les communautés de cellules ou les quartiers », a déclaré Coskun. « Mais nous n’examinons pas seulement une cellule cancéreuse interagissant avec une cellule immunitaire. Nous examinons également les interactions immuno-immunitaires. En examinant les effets de ces différentes interactions, nous pouvons expliquer la tumeur, et nous pouvons venir développer un immunoscore plus complet. »

Zoom avant

Dans le iScience étude, l’équipe s’éloigne des communautés et des quartiers de cellules. Au lieu de cela, ils zooment sur les réseaux d’interaction protéine-protéine sous-cellulaires, qui peuvent affecter les voies de signalisation dans le cancer – lorsque les molécules d’une cellule travaillent ensemble pour contrôler une fonction cellulaire, qui peut être la division cellulaire ou la mort cellulaire.

Chaque molécule active une autre molécule, et le processus est répété le long de la « voie » jusqu’à ce que la dernière molécule en ligne soit activée et que la fonction cellulaire – bonne ou mauvaise – soit effectuée. L’activation anormale d’une voie peut conduire au cancer, mais certains médicaments ciblent des molécules spécifiques impliquées et peuvent empêcher la croissance des cellules cancéreuses.

Coskun et son équipe utilisent leurs outils d’imagerie multiplex et leur apprentissage automatique pour sonder les interactions protéine-protéine afin de déchiffrer la pathogenèse des voies de signalisation qui contribuent à la résistance aux médicaments dans le cancer du poumon non à petites cellules.

« Nous pouvons observer et cartographier l’activité des protéines », a déclaré Coskun, dont l’équipe a développé une technique d’imagerie à résolution subcellulaire appelée immunofluorescence multiplexée rapide (RapMIF).

« Les protéines prennent les décisions qui affectent nos cellules », a ajouté Coskun. « Nous pouvons maintenant voir comment ils communiquent, comment ils affectent ce que nos cellules font en fin de compte. C’est une approche de découverte de signalisation qui peut être utilisée dans la conception de thérapies de précision et, en fin de compte, aider davantage de patients qui luttent contre le cancer. »

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