Kilka badań przedstawionych na Spotkanie Amerykańskiego Stowarzyszenia Badań nad Rakiem (AACR) w 2023 r Specjaliści proteomiki ze spektrometrii mas (MS) Firma Biognosys i jej współpracownicy pokazują, w jaki sposób technologie MS mogą być stosowane na każdym etapie procesu opracowywania leków immunoonkologicznych, od wykrywania celu i profilowania immunopeptydomu po definiowanie i pomiar biomarkerów klinicznych.

Odkrywanie nowych celów w immunoonkologii

Proteomika spektrometrii mas może identyfikować i potwierdzać nowe cele wyrażane na powierzchni komórek odpornościowych, aby wesprzeć odkrycie nowych środków terapeutycznych, które wykorzystują moc układu odpornościowego do wyszukiwania i niszczenia komórek nowotworowych w organizmie.

We współpracy z Genmab platforma spektrometrii mas TrueDiscovery firmy Biognosys została wykorzystana do głębokiego, bezstronnego, wolnego od etykiet analiza całego proteomu nieaktywowanych i aktywowanych pierwotnych ludzkich limfocytów T, a dane porównano z wynikami z ilościowej cytometrii przepływowej opartej na przeciwciałach (QIFI).

TrueDiscovery osiągnął wysoką czułość i solidność w porównaniu z innymi technikami analitycznymi, z podobnymi wynikami uzyskanymi z próbek 100 000 komórek, jak w przypadku próbek 2 milionów komórek (patrz ryc. 1). Technologia działa na próbkach tak małych, jak 2500 komórek, chociaż wykrywanie białek o niskiej liczebności jest mniej niezawodne.

Ta zdolność do przeprowadzania wysokowydajnych testów wykrywających i ukierunkowanych na małych próbkach pokazuje użyteczność proteomiki spektrometrii mas do odkrywania i walidacji celów w immunoonkologii. Technologia ta może potencjalnie zastąpić testy oparte na przeciwciałach, takie jak cytometria przepływowa, eliminując potrzebę kosztownego i czasochłonnego opracowywania przeciwciał.

Zastosowanie profilowania immunopeptydomu w immunoonkologii

Immunopeptydomika — badanie małych fragmentów peptydów prezentowanych na powierzchni komórek przez składniki systemu rozpoznawania immunologicznego — szybko zyskuje zainteresowanie światem immunoterapii nowotworów. Potencjalne zastosowania obejmują spersonalizowane szczepionki przeciwnowotworowe oraz identyfikacja biomarkery odpowiedzi na immunoterapia do stratyfikacji pacjentów.

Spektrometria mas jest obecnie jedyną technologią, która to umożliwia analizować profile immunopeptydowe próbek biologicznych na głębokości. Jednak powszechne przyjęcie immunopeptydomiki MS zostało ograniczone przez potrzebę stosunkowo dużych próbek tkanek i brak skalowalności.

We współpracy ze specjalistą ds. biobanków onkologicznych, firmą Indivumed, firma Biognosys zastosowała zmodyfikowany przebieg pracy spektrometrii mas TrueDiscovery o wysokiej przepustowości do próbek biopsji igłowej świeżo zamrożonej tkanki od 20 pacjentów z rakiem jelita grubego charakteryzujących się wysoką niestabilnością mikrosatelitarną.

Scharakteryzowano ponad 131 000 unikalnych immunopeptydów z zaledwie 15 mg tkanki na próbkę — średnio 10 629 immunopeptydów klasy I i 15 100 klasy II — ze znaczną heterogenicznością między pacjentami. Istniała znacząca korelacja między obciążeniem mutacyjnym a liczbą wykrytych neoantygenów w kohorcie pacjentów, co sugeruje, że skład genetyczny nowotworu może wpływać na repertuar prezentowanych neoantygenów i wpływać na nadzór immunologiczny i odpowiedź na immunoterapię.

Ilościowa analiza biomarkerów dla klinicznych badań immunoonkologicznych

Wykorzystanie biomarkerów zwiększa szanse powodzenia badania klinicznego, w tym biomarkery eksploracyjne na wczesnym etapie. Proteomika spektrometrii mas ma również do odegrania ważną rolę w badaniach klinicznych nad rakiem, nie tylko w odkrywaniu biomarkerów, ale także w postaci ukierunkowanych paneli do stratyfikacji pacjentów i monitorowania sygnatur farmakodynamicznych odpowiedzi na terapię.

Na przykład Randomizowane badanie kliniczne fazy 2 PRINCE kierowany przez Parker Institute for Cancer Immunotherapy (PICI) odnotował znaczną poprawę rocznej całkowitej przeżywalności pacjentów z przerzutowym rakiem trzustki leczonych niwolumabem i chemioterapią, ale nie sotigalimabem i chemioterapią lub kombinacją wszystkich trzech.

Bezstronne profilowanie spektrometrii mas całego proteomu próbek osocza krwi zubożonej przed leczeniem od ponad 200 uczestników przy użyciu platformy TrueDiscovery firmy Biognosys zidentyfikowało 2434 białek i tysiące zmodyfikowanych peptydów w dwóch kohortach.

Dzięki mapowaniu wyników w odniesieniu do tych profili proteomicznych możliwa była identyfikacja kilka unikalnych predykcyjnych sygnatur biomarkerów odpowiedzi na terapię. Te biomarkery obejmowały wiele białek zaangażowanych w aspekty odpowiedzi immunologicznej, w tym odpowiedzi limfocytów T i wytwarzanie neoantygenu. Analiza ta została również rozszerzona na zidentyfikowane peptydy, ujawniając szereg predykcyjnych peptydów, prawdopodobnych produktów rozszczepienia, jak również predykcyjnych modyfikacji potranslacyjnych – informacji, które można odkryć tylko przy bezstronnym podejściu spektrometrii mas obejmującym cały proteom – podkreślając wartość tej technologii dla klinicznych badań immunoonkologicznych.

Przechodząc od odkrywania do ukierunkowanej proteomiki, TrueSignature firmy Biognosys zapewnia w pełni ilościową analizę zmultipleksowanego panelu zawierającego ponad 500 białek osocza (łącznie ponad 800 analitów peptydowych). Analiza 180 próbek pobranych od pacjentów z pięcioma różnymi typami raka (rak płuc, jelita grubego, trzustki, piersi i prostaty) oraz zdrowi ochotnicy dobrani pod względem wieku i płci wykazali bezwzględną kwantyfikację we wszystkich próbkach. W badaniu potwierdzono profile ekspresji znanych biomarkerów w osoczu pacjentów, w tym wielu odpowiednich biomarkerów immunologicznych, i wykazano możliwość podziału pacjentów na zdrowe i we wczesnym lub późnym stadium choroby na podstawie samych biomarkerów (patrz ryc. 2).

Proteomika ukierunkowanej spektrometrii mas zapewnia precyzyjną kwantyfikację docelowego białka w ciekłych próbkach biopsyjnych na multipleksowanym panelu biomarkerów, pokazując, że ta technologia jest gotowa do rutynowej analizy biomarkerów w badaniach klinicznych.

Wspieranie nowej generacji immunoterapii

Proteomika spektrometrii mas ma szerokie zastosowanie w opracowywaniu leków onkologicznych, w tym w najnowszych metodach immunoterapii. W przeciwieństwie do podejść proteomicznych opartych na powinowactwie, spektrometria mas działa tak samo we wszystkich typach próbek i gatunkach, a zatem można ją w dużym stopniu przenosić na wszystkie fazy opracowywania leków.

Te najnowsze badania pokazują, że proteomika spektrometrii mas jest niezbędnym narzędziem do opracowywania leków immunoonkologicznych, od wstępnego odkrycia leku po badania kliniczne.

Biognosys dostarcza szereg rozwiązań do spektrometrii mas dla branży biofarmaceutycznej, m.in Prawdziwe odkrycie — bezstronna proteomika odkrywania całych proteomów w celu odkrycia cennych nowych biomarkerów w fazach przedklinicznych i klinicznych — oraz TrueSignature, ukierunkowane niestandardowe i predefiniowane panele do analizy biomarkerów klinicznych dostępne jako usługa badań kontraktowych. Dowiedz się więcej na Biognosys.com.