مهارکننده های ایمن ایمن درمان سرطان را متحول کرده اند، اما تأثیر بالینی آنها ناهموار است. در حالی که برخی از بیماران پاسخ های پایداری را تجربه می کنند، اکثریت آنها – به ویژه آنهایی که تومورهای سرماخوردگی ایمنی دارند – سود کمی دارند یا هیچ سودی ندارند. این کارایی محدود عموماً به محدودیت‌های مرتبط با سلول‌های T، از جمله نفوذ ناکافی، فرسودگی، یا حالت‌های ناکارآمد نسبت داده می‌شود.
وقتی این پروژه را شروع کردیم، سوال ما به طرز شگفت آوری ساده بود.
در تومورهای سرد متعدد – از جمله سرطان تخمدان، سرطان کولورکتال و گلیوبلاستوما – سلول‌های T نفوذگر تومور را از نمونه‌های اولیه بیمار جدا کردیم و آنها را مجدداً در شرایط خارج از بدن تحریک کردیم. در کمال تعجب، بسیاری از این سلول های T هنوز هم می توانند به شدت فعال شده و سطوح بالایی از اینترفرون-γ تولید کنند. این رفتار با دیدگاه رایج که سلول‌های T در تومورهای سرد به طور نهایی خسته شده‌اند یا به‌طور برگشت‌ناپذیری ناکارآمد هستند، مطابقت ندارد.
این مشاهده یک سوال کلیدی را ایجاد کرد: چه نوع سلولی واقعاً در این تومورها وجود دارد؟
برای بررسی بیشتر این موضوع، به مجموعه داده‌های تک سلولی عمومی در مقیاس بزرگ روی آوردیم و یک تجزیه و تحلیل یکپارچه پانسرچ با تمرکز بر زیرگروه‌های سلول T انجام دادیم. آنچه ظاهر شد حیرت انگیز بود. در تومورهای سرماخوردگی کلاسیک مانند گلیوبلاستوما، سرطان تخمدان و سرطان کولورکتال، جمعیت سلول های T مخصوص تومور بسیار نادر است. این به توضیح این موضوع کمک کرد که چرا مهارکننده‌های ایست بازرسی ایمنی (ICI) – که عمدتاً با بازیابی سلول‌های T خسته‌شده خاص تومور کار می‌کنند – در این تنظیمات کارایی محدودی از خود نشان می‌دهند. پارادوکس دیگر به سرعت آشکار شد. با وجود کمبود سلول‌های T اختصاصی تومور، تعداد کل سلول‌های T نفوذی در برخی از این تومورها به‌ویژه کم نیست. این اختلاف ما را به مشکوک کرد که بخش قابل توجهی از سلول های T نفوذی ممکن است وجود داشته باشد سلول های T تماشاگر– سلول هایی که عملکردی هستند اما برای آنتی ژن های تومور اختصاصی نیستند. سپس به خود تومورها بازگشتیم. با استفاده از ایمونوفلورسانس مالتی پلکس در بخش‌های تومور، مشاهده کردیم که بسیاری از سلول‌های T در تماس مستقیم با سلول‌های تومور نیستند، اما در عوض عمدتاً در مناطق استرومایی موضعی شده‌اند و یک الگوی تفکیک فضایی در اطراف لانه‌های تومور تشکیل می‌دهند. این سازمان فضایی بیشتر از این ایده حمایت می‌کند که این سلول‌ها وجود دارند، قادر هستند، اما به سادگی در کشتن تومور دخالت ندارند.
در این مرحله سوال اصلی ما این شد: آیا می‌توانیم از پتانسیل ضد توموری این سلول‌های T اطراف استفاده کنیم؟
برای پرداختن به این موضوع، تحلیل‌های رونویسی فضایی را با تمرکز بر مناطق غنی از سلول T انجام دادیم. یک الگوی غیرمنتظره ظاهر شد. نفوذ سلول T نشان دهنده a همبستگی منفی با آنتی ژن های مرتبط با تومور مانند B7-H3، اما a همبستگی مثبت با بیان PD-L1. به عبارت دیگر، با افزایش بار تومور، نفوذ سلول های T کاهش می یابد در حالی که سیگنالینگ PD-L1 سرکوب کننده سیستم ایمنی افزایش می یابد. این نشان می دهد که یک سد دوگانه مانع از کشتن موثر تومور می شود: اول، سلول های T اطرافی قادر به تشخیص سلول های تومور نیستند. دوم، حتی در صورت وجود، فعال شدن آنها با سرکوب PD-L1 محدود می شود.
این بینش ما را به یک اصل طراحی جدید هدایت کرد.
به جای تلاش برای تقویت سلول‌های T اختصاصی تومور – که در تومورهای سرد کمیاب هستند – هدف ما این بود که سلول‌های T موجود را به سلول‌های تومور هدایت کنیم و در عین حال سرکوب سیستم ایمنی موضعی را کاهش دهیم. این ما را بر آن داشت تا یک درگیری سلول های T سه گونه ای را ایجاد کنیم که B7-H3، CD3 و PD-L1 را هدف قرار می دهد. مهمتر از همه، نوآوری نه تنها در انتخاب اهداف، بلکه در معماری آنتی بادی ها نیز بود. با استفاده از یک طراحی مدولار و تنظیم شده، ما یک قالب چندگانه “قابل دسترس پویا” را توسعه دادیم. اتصال دو ظرفیتی با میل ترکیبی بالا آنتی بادی B7-H3 را به سلول های تومور متصل می کند. ماژول اتصال CD3 از نظر ساختاری فرورفته است و تنها در نزدیکی سلول‌های تومور قابل دسترسی است تا از فعال‌سازی سلول T خارج از هدف جلوگیری شود. و ماژول اتصال PD-L1 عمداً با میل ترکیبی کمتر برای حفظ تعاملات قابل کنترل در ریزمحیط تومور طراحی شد. در کشت‌های مشترک سلول‌های تومور و PBMCs، سوسپانسیون‌های تومور مشتق شده از بیمار، و بخش‌های تومور دست نخورده، این استراتژی به طور مداوم سمیت سلولی سلول T را آزاد می‌کند. در چندین مدل موش انسانی، ما رگرسیون عمیق تومور و در برخی موارد پاکسازی کامل تومور را مشاهده کردیم – حتی در تومورهایی با انفیلتراسیون سلول های T پایه بسیار پایین.
شاید غیرمنتظره ترین کشف در حین تشریح مکانیکی رخ داد. در این زمینه سه‌گانه، PD-L1 دیگر صرفاً به عنوان یک ایست بازرسی سرکوب‌کننده عمل نمی‌کند. در عوض، به یک هاب ساختاری و عملکردی تبدیل شده است که به طور فیزیکی ماکروفاژهای PD-L1+ را متصل می کند و سلول های T را فعال می کند. در این رابط تعامل محدود، IFN-γ مشتق از سلول T ماکروفاژهای سرکوبگر سیستم ایمنی را به حالت پیش التهابی برنامه ریزی مجدد می کند و ترشح IL-15 را القا می کند. IL-15، به نوبه خود، تکثیر سلول های T و سمیت سلولی را افزایش می دهد. همزمان، IFN-γ PD-L1 را روی سلول‌های میلوئید مجاور تنظیم می‌کند و سلول‌های اضافی را در این حلقه بازخورد خود تقویت‌کننده جذب می‌کند. از طریق این مدار چند سلولی نوظهور، تعداد کمی از سلول‌های T می‌توانند یک اثر ضد توموری نامتناسب ایجاد کنند – به طور مؤثری «انجام بیشتر با کمتر» را در تومورهای سرماخوردگی ایمنی می‌دهند. برای کمک به ترجمه بالینی، ما داده‌های اثربخشی سرطان متقاطع ex vivo را با ویژگی‌های رونویسی ادغام کردیم تا یک مدل پیش‌بینی مبتنی بر یادگیری ماشینی را برای شناسایی بیمارانی که احتمالاً از این استراتژی سود می‌برند، ایجاد کنیم.
در نگاهی به گذشته، این کار نشان دهنده تغییری در نحوه تفکر ما در مورد فعال شدن سیستم ایمنی در تومورهای سرد است. به‌جای مشاهده سلول‌های T مشاهده‌کننده به‌عنوان نامربوط یا بی‌اثر، نشان می‌دهیم که آنها منبع پنهانی را نشان می‌دهند که می‌تواند به‌طور استراتژیک توسط آنتی‌بادی‌های چندویژه‌ای با اطلاعات مکانی و مهندسی ساختاری هدایت شود. این رویکرد با بهره‌برداری از همکاری چند سلولی در ریزمحیط تومور، چارچوب مفهومی و درمانی جدیدی را برای ایمنی‌درمانی‌های نسل بعدی ارائه می‌کند.
ما خوانندگان را تشویق می کنیم که جزئیات بیشتری را در انتشار متن کامل ما بیابند.
