Identificati nuovi bersagli per l’immunoterapia

 

Sviluppata una piattaforma computazionale in grado di scoprire antigeni tumorali derivati dallo splicing alternativo dell’RNA, espandendo il pool di bersagli dell’immunoterapia.

 

I ricercatori del Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) e dell’Università della California, Los Angeles (UCLA) hanno sviluppato una piattaforma computazionale in grado di scoprire antigeni tumorali derivati dallo splicing alternativo dell’RNA, espandendo il pool di bersagli dell’immunoterapia.

Lo strumento, chiamato “Isoform peptides from RNA splicing for Immunotherapy target Screening” (IRIS), è stato descritto in un articolo pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences.

“L’immunoterapia ha rivoluzionato il trattamento del cancro, ma per molti tumori, compresi i tumori pediatrici, il repertorio di antigeni è incompleto, sottolineando la necessità di espandere l’inventario degli obiettivi di immunoterapia attuabili”, ha detto l’autore co-senior Yi Xing, direttore del Center for Computational and Genomic Medicine presso CHOP.

“Sappiamo che lo splicing alternativo aberrante dell’RNA è diffuso nel cancro e genera una serie di potenziali bersagli immunoterapici. Nel nostro studio, siamo stati in grado di dimostrare che la nostra piattaforma computazionale è stata in grado di identificare gli obiettivi immunoterapici che derivano dallo splicing alternativo, introducendo un quadro ampiamente applicabile per scoprire nuovi bersagli di immunoterapia del cancro che derivano da questo processo”.

L’immunoterapia del cancro ha inaugurato un cambiamento epocale nel trattamento di molti tumori ematologici, sfruttando il potere del sistema immunitario di un paziente per combattere la malattia.

Le terapie con cellule T del recettore dell’antigene chimerico (CAR-T) e TCR-T (TCR-T) modificano le cellule T di un paziente per attaccare gli antigeni noti sulla superficie delle cellule tumorali e hanno spesso portato a risposte durature per tumori che una volta erano considerati incurabili.

Tuttavia, il campo ha incontrato sfide nello spazio dei tumori solidi, in gran parte a causa della mancanza di bersagli noti e adatti per questi tumori, evidenziando la necessità di nuovi approcci per espandere il pool di obiettivi immunoterapici.

Lo splicing alternativo è un processo essenziale che consente a un gene di codificare per molti prodotti genici, in base a dove l’RNA viene tagliato e unito, o giuntato, prima di essere tradotto in proteine.

Tuttavia, il processo di splicing è disregolato nelle cellule tumorali, che spesso sfruttano questo processo per produrre proteine che promuovono la crescita e la sopravvivenza, consentendo loro di replicarsi in modo incontrollato e metastatizzare.

Questo accade in molti tumori adulti e pediatrici. Gli scienziati hanno suggerito che la disregolazione dello splicing potrebbe essere una fonte di nuovi antigeni tumorali per l’immunoterapia, ma identificare tali antigeni è stata una sfida.

Per affrontare questa difficoltà, i ricercatori hanno creato IRIS per sfruttare i dati di sequenziamento del tumore e dell’RNA normale su larga scala e incorporare più approcci di screening per scoprire gli antigeni tumorali che sorgono a causa dello splicing alternativo.

Integrando i dati di trascrittomica basati sul sequenziamento dell’RNA e i dati di proteomica basati sulla spettrometria di massa, i ricercatori hanno dimostrato che centinaia di bersagli TCR previsti da IRIS sono presentati da molecole di antigene leucocitario umano (HLA), la parte del sistema immunitario umano che presenta antigeni alle cellule T.

I ricercatori hanno quindi applicato IRIS ai dati di sequenziamento dell’RNA dal cancro alla prostata neuroendocrino (NEPC), una malattia metastatica e altamente letale nota per comportare cambiamenti nello splicing dell’RNA, come scoperto in uno studio precedente dai ricercatori CHOP e UCLA.

Da 2.939 eventi di splicing alternativo arricchiti in NEPC, IRIS ha previsto 1.651 peptidi come potenziali bersagli TCR. I ricercatori hanno quindi applicato un test di screening più rigoroso, che ha dato la priorità a 48 potenziali obiettivi.

È interessante notare che i ricercatori hanno scoperto che questi bersagli erano altamente arricchiti per peptidi codificati da brevi sequenze di meno di 30 nucleotidi di lunghezza – noti anche come “microesoni” – che possono derivare da un programma unico di disregolazione dello splicing in questo tipo di cancro.

Per convalidare l’immunogenicità di questi bersagli, i ricercatori hanno isolato le cellule T reattive ai bersagli previsti da IRIS e quindi hanno utilizzato il sequenziamento a singola cellula per identificare le sequenze TCR. I ricercatori hanno modificato le cellule mononucleate del sangue periferico umano con sette TCR e hanno scoperto che erano altamente reattive contro gli obiettivi previsti da IRIS come buoni candidati all’immunoterapia.

Un TCR è stato particolarmente efficiente nell’uccidere le cellule tumorali esprimendo il peptide bersaglio di interesse.

“L’immunoterapia è uno strumento potente che ha avuto un impatto significativo sul trattamento di alcuni tumori, ma i benefici non sono stati pienamente realizzati in molti tumori letali che potrebbero beneficiare di questo approccio”, ha detto Owen N. Witte,  professore universitario di microbiologia, immunologia e genetica molecolare e membro dell’Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research presso l’UCLA.

“La scoperta di nuovi bersagli antigenici che possono essere condivisi tra diversi pazienti – e anche diversi tipi di tumore – potrebbe essere strumentale nell’espandere il valore delle terapie cellulari. L’analisi di enormi quantità di dati sul tumore e sui tessuti normali, che richiede sofisticati strumenti computazionali come quelli sviluppati dallo Xing Lab, fornisce informazioni utili su obiettivi che un giorno potrebbero essere testati in clinica”.

“Questo studio proof-of-concept dimostra che le trascrizioni di RNA con splicing alternativo sono obiettivi praticabili per l’immunoterapia del cancro e fornisce una piattaforma computazionale basata su big data e multiomica per trovare questi obiettivi”, ha aggiunto .

“Stiamo applicando IRIS per la scoperta di target in una vasta gamma di tumori pediatrici e adulti. Stiamo anche sviluppando una piattaforma IRIS di nuova generazione che sfrutta le più recenti tecnologie di trascrittomica, come la lettura lunga e l’analisi a singola cella”.