Immunonkologie: Angriff von T-Zellen in Echtzeit und im Detail

Ein neuer, vom EPFL-Spin-off Nanolive entwickelter Test eröffnet vielversprechende Forschungsmöglichkeiten für immunonkologische Behandlungen. Er ermöglicht es Forschenden, in Echtzeit zu sehen und zu quantifizieren, wie T-Zellen Krebszellen finden, binden, stressen und abtöten.

Cécilia Carron 28.09.2021

Die Immunonkologie ist ein vielversprechendes neues Forschungsgebiet, bei dem es darum geht, die Fähigkeit des eigenen Immunsystems der Kranken zur Bekämpfung von Krebszellen zu steigern. Sie hat sich bereits bei der Behandlung bestimmter Krebsarten als wirksam erwiesen, und die Forschenden testen jetzt eine Reihe von Molekülen, um das Spektrum der möglichen Anwendungen zu erweitern. Diese Tests erfordern eine Vielzahl von Instrumenten, von denen jedes eine spezifische Analyse durchführt. Die von diesen Instrumenten durchgeführten Messungen sind jedoch oft begrenzt und liefern nur einen indirekten Hinweis darauf, wie Immunzellen mit Krebszellen interagieren. Damit Forschende diese Wechselwirkungen direkt quantifizieren können, hat Nanolive einen neuen Test entwickelt, den Live T Cell Assay, mit dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Verhalten von T-Zellen in Echtzeit beobachten und eine quantitative Analyse zahlreicher Zelleigenschaften erstellen können. Der Live T Cell Assay soll eine schlüsselfertige Lösung für die Bewertung von Immuntherapie-Kandidaten der nächsten Generation sein.

T-Zellen als Serienkiller

Das Angebot von Nanolive besteht aus einem einzigartigen automatisierten holotomografischen Mikroskop, das auf einer revolutionären Technologie basiert, die der CEO von Nanolive, Yann Cotte, vor einigen Jahren während seiner Promotion an der EPFL entwickelt hat, sowie aus Algorithmen, die darauf trainiert wurden, T-Zellen und die Krebszellen, auf die sie abzielen, zu erkennen und Daten zu extrahieren. Es verwendet bildgebende Verfahren, die die Zellen intakt lassen und es den Forschenden ermöglichen, sie über einen längeren Zeitraum live zu beobachten. Konkret nutzt das System die Holotomografie, um 3D-Bilder von der Verteilung der Brechungsindizes der Zellproben zu erzeugen, die detaillierte Daten über die Strukturen und die chemische Zusammensetzung der Zellen liefern. Durch die Kombination der Holotomografie mit künstlicher Intelligenz und fortschrittlichen Computer-Vision-Techniken kann das System T-Zellen von Krebszellen unterscheiden, ohne dass Marker benötigt werden, und die Interaktionen der Zellen direkt verfolgen. «Unsere Algorithmen sind in der Lage, all diese Parameter zu sortieren und Daten über die verschiedenen Phasen der Zellinteraktion zu extrahieren, von der Erkennung von Bindungs- und Stressreaktionen in Krebszellen bis hin zu dem Moment, in dem sie schliesslich abgetötet werden», sagt Mathieu Frechin, Leiter der Abteilung Künstliche Intelligenz für Quantitative Biologie bei Nanolive, «wir haben sogar festgestellt, dass einige T-Zellen als rücksichtslose Serienkiller agieren!»

Automatisierte Analysen

Für die Forschenden in der pharmazeutischen Industrie ist es wichtig, schnell zahlreiche Moleküle an Krebszellen zu testen, um zu sehen, welche am besten wirken. Sie sind sogar mehr an den Prozentsätzen, Kurven und Diagrammen interessiert, die bei diesem Test entstehen, als an den schönen Live-Bildern, die das Mikroskop aufnimmt. Das neue Tool des Spin-offs ermöglicht es, die Versuchsbedingungen zu optimieren, mehrere Medikamente gleichzeitig zu testen und vor allem automatisierte Analysen zu erhalten. Letztere werden in Form von Kurven und Tabellen entsprechend den für jede Untersuchung definierten relevanten Elementen zusammengefasst.

Die Tatsache, dass die Interaktionen kontinuierlich beobachtet werden können, ermöglicht es auch, verschiedene Phänomene zu beobachten, die unmöglich zu sehen wären, wenn die Zelle für die Analyse immobilisiert werden müsste. «Der von Nanolive entwickelte Test kann uns helfen, die besten Zeitpunkte für die Analyse des Zelltods zu ermitteln. Diese können auch in konventionellen, auf einer indirekten Methode basierenden Tests verwendet werden. Er kann es uns auch ermöglichen, die besten Kandidaten auszuwählen, indem wir andere Parameter analysieren, die bisher nur schwer zu erhalten waren», betont Valery Moine, Leiter der Pharmakologieabteilung von Lightchain Bioscience, der zu den ersten Anwendern dieses Tests gehörte.

Verbesserung der klinischen Erfolgsquoten

Ein weiterer Vorteil des Live T Cell Assay besteht darin, dass er die nachgeschaltete Wirksamkeit erhöhen, die Erfolgsquoten klinischer Studien verbessern und die Notwendigkeit von In-vivo-Tests begrenzen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass Forschende bereits in den ersten Phasen der Arzneimittelentdeckung vollständig charakterisieren können, wie spezifische chemische Verbindungen die Interaktion zwischen T-Zellen und Krebszellen beeinflussen. Darüber hinaus gehen die Informationen, die die bildgebende Technologie des Systems liefert, über die automatisierten Analysen hinaus, da erfahrene Benutzer die erzeugten Daten durchforsten und ihre eigenen Auswertungen vornehmen können. Da die Technik von Nanolive nicht invasiv ist, können die wertvollen Proben von Kranken für nachgeschaltete Anwendungen wie Zelltherapie oder personalisierte Medizin wiederverwendet werden.