...

Dit was tevens het onderwerp van een virtueel labobezoek dat georganiseerd werd door Stichting tegen Kanker om een kijkje te nemen in één van hun gefinancierde projecten. Het onderzoek verkreeg al veelbelovende preliminaire resultaten en verschillende predictieve biomerkers zijn inmiddels geïdentificeerd. Single-cell technologie is een innovatieve technologie die toelaat om (veranderingen in) de genexpressie van individuele cellen uit de tumorbiopsie te analyseren. "We kunnen iedere cel in een gel bead brengen, barcoden en een volledig transcriptoom genereren voor elke cel. Dat geeft een ongelooflijke resolutie. Wij mochten de technologie (10X Genomics) als één van de eersten in Europa gebruiken," aldus prof. Lambrechts. Uit de tumorbiopsie worden tot 10.000 individuele cellen verzameld en in elke cel zitten zo'n 20.000 genen. Dat zorgt dus voor enorme datasets die geanalyseerd moeten worden. "Onze bio-informatica is dan ook uniek en zeer specifiek. Wij hebben nagedacht over hoe we die data op de juiste manier zouden bevragen en analyseren, en daar moet je continu voor programmeren." Het team van prof. Lambrechts onderzoekt de dynamiek van individuele immuun- en kankercellen van verschillende kankerpatiënten zowel voor als tijdens immuuntherapie. "Door de veranderingen die optreden tijdens de therapie in kaart te brengen, kunnen we perfect begrijpen hoe tumoren en immuuncellen reageren en veranderen tijdens de therapie, maar kunnen we ook zien welke tumoren niet reageren en door welke van hun eigenschappen dit gebeurt. Op die manier hopen we nieuwe combinaties te kunnen ontwikkelen om de bestaande therapieën te verbeteren." Samen met prof. Ann Smeets (UZ Leuven) werd bij meer dan 50 triple-negatieve borstkankerpatiënten (TNBC) de invloed van neo- adjuvante (pre-chirurgie) pembrolizumab (anti-PD1) op het tumorlandschap onderzocht. Een eerste tumorbiopsie werd voor de behandeling afgenomen (baseline) en een tweede tijdens de immuuntherapie (early response). Wereldwijd is het team het eerste dat door middel van single-cell technologie seriële tumorbiopsies onderzoekt bij een dergelijk populatieaantal. "Op basis van onze single-cell data zagen we dat ongeveer de helft van de patiënten een goede early response op de immuuntherapie vertoonde. We hebben zeer duidelijk verschillende predictieve biomerkers geïdentificeerd, zowel in de macrofagen, dendritische cellen als de T-cellen. Wanneer we naar de mechanismen keken, bleken, zoals verwacht, de T-cellen zeer belangrijk te zijn in de respons. Naast het sequencen van RNA, hebben we ook de regio van de T-celreceptor (TCR) gesequenced, wat ons toeliet specifieke klonotypes te definiëren. Zo zagen we vijf klonotypes die na een week pembrolizumab vertienvoudigd waren. De T-cellen prolifereren, worden klonotypisch en beginnen vervolgens zeer cytotoxisch te worden. Wat ook opviel is dat CD4+ helper-T-cellen ook een belangrijke rol hadden. Ook deze cellen prolifereerden en werden klonotypisch. Daarnaast kijken we ook naar de expressie van andere immuuncheckpoints. Sommige kankercellen reageren bijvoorbeeld door de upregulatie van andere checkpoints. Inhibitoren van die checkpoints zou men dan in een tweede of derde fase kunnen combineren met anti-PD1." Een gedeelte van de single-cell data werd inmiddels geanalyseerd. Publicatie van de resultaten mogen we binnenkort verwachten. "Intussen proberen we onze bevindingen te repliceren in verscheidene onafhankelijke studies uit binnen- en buitenland." Bijkomend zullen op dezelfde tijdstippen van afname van de tumorbiopsies, bloedstalen afgenomen worden waaruit perifere mononucleaire bloedcellen (PBMC's) worden verzameld. "Een tumorbiopsie is een ingrijpende procedure die vaak maar eenmaal in het ziekteverloop van een kankerpatiënt genomen kan worden. Een bloedafname daarentegen, kan veel eenvoudiger en routinematiger verlopen. We proberen daarom de dynamiek en de predictieve merkers die we uit het tumorweefsel hebben geïdentificeerd terug te vinden in de PBMC's, om zo uiteindelijk een niet-invasieve test te identificeren." Tevens onderzoekt het team in andere studies de resistentiemechanismen die tumoren tegen immuuntherapie ontwikkelen. Hiervoor werkt het team van prof. Lambrechts samen met verscheidene oncologen aan het UZ Leuven en analyseren ze tumorbiopsies genomen bij herval na behandeling met immuuntherapie." "In een volgende stap zouden we graag een extra dimensie aan onze single-cell data toevoegen. Nu brengen we het volledige transcriptoom van iedere cel in kaart, maar weten we niet waar die cel in de tumor zat. Met de allernieuwste technologieën, namelijk spatial single-cell transcriptomics, wordt op voorhand bijgehouden waar elke cel in de biopsie zat. Zo kunnen we naar de communicatie tussen cellen kijken en bijvoorbeeld onderzoeken hoe T-cellen precies reageren tegen kankercellen. Wanneer 10.000 tot 20.000 cellen uit een weefselbiopt met elkaar communiceren wordt dat zeer complex. We zijn ons dan ook aan het voorbereiden om met behulp van artificial intelligence deze data te analyseren."