Avanzamento della scoperta dell'antigene con l'automazione della microfluidica per campioni sparsi

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Il nostro gruppo presso l’Istituto Ludwig per la ricerca sul cancro di Losanna, in Svizzera, ha pubblicato un metodo innovativo in Cell Reports Methods per la scoperta dell’antigene tumorale. Il nostro flusso di lavoro automatizzato ed economico in immunopeptidomica, utilizzando la tecnologia microfluidica, supera i limiti nella preparazione dei campioni, in particolare la purificazione per immunoaffinità (IP) dei peptidi ristretti con l'antigene leucocitario umano (HLA). Questo nuovo metodo consente il rilevamento sensibile di più antigeni immunogenici associati al tumore da piccole biopsie tumorali cliniche, rendendolo un potente strumento per la scoperta di antigeni in campioni sparsi.

L'immunopeptidomica basata sulla spettrometria di massa (MS) è un metodo prezioso per identificare i peptidi presentati dalle molecole HLA sulle superfici cellulari, che sono essenziali per le risposte immunitarie mediate dalle cellule T. Gli immunopeptidomi unici delle cellule tumorali offrono potenziali bersagli per immunoterapie come i vaccini contro il cancro e le terapie di trasferimento cellulare adottivo. La SM è fondamentale per l’analisi completa dei peptidi, ma gli attuali metodi di preparazione dei campioni per l’immunopeptidomica sono laboriosi e ostacolano le applicazioni cliniche su larga scala. Le alternative esistenti, come le piattaforme robotiche, sono costose e comportano oneri finanziari per molti laboratori. Lo studio mirava a sviluppare un flusso di lavoro automatizzato, conveniente ed efficiente basato sulla microfluidica per l'immunopeptidomica sensibile per superare queste sfide.

Abbiamo sviluppato un flusso di lavoro automatizzato ed economico per l'immunopeptidomica utilizzando la tecnologia microfluidica per superare i limiti dei metodi di preparazione dei campioni esistenti, in particolare per l'IP dei peptidi HLA-ristretti. Abbiamo progettato una piattaforma microfluidica con un meta-array di micropilastri per migliorare le interazioni di immunoaffinità. La piattaforma incorporava un sistema di controllo fluidico programmabile per la procedura IP e cartucce C18 integrate per la pulizia del campione. Questo flusso di lavoro semplifica il processo di preparazione del campione e riduce il consumo di materiale, portando a una migliore purificazione del target. Abbiamo dimostrato le prestazioni del nostro approccio analizzando campioni a basso input e biopsie tumorali, sfruttando metodi computazionali di acquisizione indipendenti dai dati per il rilevamento sensibile degli antigeni tumorali utilizzando la MS. Il nuovo flusso di lavoro basato sulla microfluidica ha mostrato prestazioni competitive rispetto a quello tradizionale, offrendo una soluzione automatizzata, economicamente vantaggiosa ed efficiente per l’analisi immunopeptidomica.

I risultati principali del documento sono stati:

Il flusso di lavoro basato sulla microfluidica appena creato presenta un sistema automatizzato e facile da usare per l'immunopeptidomica. Ciò si ottiene riducendo il volume del campione e integrando le fasi di purificazione, con conseguente maggiore efficienza del test. Inoltre, con i continui sviluppi che consentono la scalabilità, in futuro potranno essere perseguiti studi su scala più ampia e potenziali applicazioni cliniche. Inoltre, rispetto alle costose piattaforme robotizzate per la gestione dei liquidi, l’approccio microfluidico offre un’alternativa economicamente vantaggiosa, rendendo l’analisi immunopeptidomica accessibile a uno spettro più ampio di laboratori di ricerca.

La combinazione della tecnologia microfluidica e degli approcci computazionali di acquisizione indipendente dai dati consente l'identificazione sensibile e affidabile degli antigeni tumorali. Ciò può contribuire in modo significativo alla scoperta di antigeni peptidici specifici del cancro, che sono cruciali per lo sviluppo di terapie antitumorali mirate mediate dalle cellule T, tra cui la terapia TCR-T e i vaccini antitumorali. La capacità di rilevare accuratamente questi antigeni e di caratterizzarli può potenzialmente portare allo sviluppo di trattamenti antitumorali personalizzati più efficaci.

La capacità dei dispositivi microfluidici di gestire volumi di campioni inferiori al millilitro li rende adatti per l'analisi di campioni clinici limitati come biopsie liquide o biopsie tumorali di piccole dimensioni. Questa capacità apre opportunità per lo studio degli immunopeptidomi in situazioni in cui la disponibilità dei campioni è limitata. Può fornire preziose informazioni sugli antigeni peptidici specifici del cancro e sugli antigeni immunogenici associati al tumore, portando potenzialmente a una migliore comprensione delle risposte immunitarie nel cancro e allo sviluppo di terapie mirate.