醫療從概念到落地，數據模型定量CAR-T細胞療法

在弗吉尼亞聯邦大學梅西癌癥中心，科學家正在進行一項可能改變細胞免疫治療方式的基礎研究，該項目獲得弗吉尼亞聯邦大學梅西癌癥中心（VCU Massey）試點資助。該項研究從的定量角度分析了免疫系統如何響應細胞療法，從而尋求一種新的細胞免疫治療方式，干細胞移植和CAR-T細胞療法的協同作用。該研究建立了數據模型模擬了細胞免疫療法中的免疫反應。

 “我們已經建立了干細胞移植和依賴免疫系統的其他形式的癌癥治療中觀察到的免疫反應的模型，”Massey血液學家、腫瘤學家和研究員AmirToor醫學博士說道：“這讓我們了解免疫移植和腫瘤免疫治療后發生的反應是一種確定性而非隨機的過程。未來，我們希望這些模型用于治療決策，這將改善血液和淋巴系統癌癥患者的治療結果。 “

模型的建立

Toor博士一直致力于建立免疫反應的建模。

人白細胞抗原（HLA）是指編碼負責調節免疫系統的細胞表面蛋白質的基因。目前，醫生使用HLA檢測來匹配干細胞供體和具有相似HLA組成的受體。HLA基因產生的蛋白質有助于身體的免疫系統區分哪些細胞是“自我”的，哪些細胞是外來的。

研究人員研究了干細胞移植供體-受體的次要組織相容性抗原（mHA）的變異。mHA是HLA分子上呈遞的蛋白質片段，其與免疫系統T細胞上的受體相互作用。研究人員使用先進的基于計算機的分析，研究了mHA與HLA之間的潛在相互作用，并發現干細胞移植供體-受體中mHA的高水平變異。這種變異可能導致移植物抗宿主病（GVHD），這是一種可能危及生命的并發癥，其中供體的免疫細胞在移植后攻擊受體中的健康組織。

模型公式

該模型原理是根據mHA相互作用和供體與受體之間的蛋白質編碼差異。科學家證實， T細胞反應的程度與患者累積的GVHD發生率相關。

“我們相信該種類型的模型可用于確定移植受者的供體，降低移植物抗宿主病等并發癥的風險。并且，它也可能為移植后的免疫抑制劑量提供信息，”Toor表示。

模型在CAR-T上的應用

在近發表在“ 骨髓移植 ”雜志上的第二項研究中，Toor將項研究用于CAR-T細胞療法。在這項研究中，研究人員得出了一個數學公式，可用于開發變化的劑量參數。計算CAR-T細胞治療的劑量，可以監測細胞因子釋放綜合征的嚴重性，細胞因子釋放綜合征是由CAR -T細胞和腫瘤細胞的相互作用引起的潛在致命的免疫應答。

模型公式

“我們證明，有可能在數學上推導出CAR-T細胞擴增與目標白血病細胞生長之間的關系，”Toor說。“這將有助于醫生建立特定患者腫瘤負荷的劑量參數，以限制藥劑毒性。”

近發表在“ 免疫學前沿 ”雜志上的后一項研究進一步應用了之前的模型。Toor和他的團隊考慮了干細胞移植中存在的其他變量，這可能有助于更準確地模擬供體和受體之間的T細胞反應。

結語

 “通過這項研究，我們開發了一個全面的免疫反應數學框架，為各種對T細胞免疫學至關重要的因素提供了新的視角。這些模型堅定地證明免疫反應不是隨機的，而是可以計算和預測的，”Toor說。“我們將醫療應用于干細胞移植和腫瘤免疫療法在概念上得到突破。”

研究人員正在繼續改進他們的模型，同時努力確保資金使他們能夠通過使用全外顯子組測序來評估和治療在梅西癌癥中心接受細胞治療的患者。他們未來的工作將研究這些DNA序列譜庫差異如何在移植后改變供體免疫細胞譜，將其塑造成受體的組織抗原譜。該研究結果將為醫生提供實時測量免疫反應和對治療進行適當調整。（生物谷）

參考來源：

Ali Salman，Vishal Koparde，Charles E. Hall，Max Jameson-Lee，Catherine Roberts，Myrna Serrano，BadarAbdulRazzaq，Jeremy Meier，Caleb Kennedy，Masoud H.Manjili，Stephen R.Spellman，DayanjanWijesinghe，Shahrukh Hashmi，Greg Buck， Rehan Qayyum，Michael Neale，Jason Reed，Amir A. Toor。 Determiningthe Quantitative Principles of T Cell Response to Antigenic Disparity in StemCell Transplantation. Frontiersin Immunology, 2018; 9 DOI: 10.3389/fimmu.2018.02284

文章中圖片公式均來自上述文獻