L'équipe du Pr Diether Lambrechts (VIB - KU Leuven) est la première au monde à examiner les biopsies tumorales de plus de 50 patients cancéreux avant et après un traitement par immunothérapie, au moyen d'une technologie unicellulaire innovante. L'équipe tente ainsi de comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents qui font que certains patients répondent aux inhibiteurs des points de contrôle immunitaire et d'autres non.
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Ce fut également l'objet d'une visite virtuelle du laboratoire, organisée par la Fondation contre le Cancer, qui a ainsi pu présenter l'un des projets qu'elle finance. L'étude a déjà donné des résultats préliminaires prometteurs et plusieurs biomarqueurs prédictifs ont été identifiés. La technologie unicellulaire est une technologie innovante qui permet d'analyser (les changements dans) l'expression génique de cellules individuelles provenant d'une biopsie tumorale. " Nous pouvons mettre chaque cellule dans une perle de gel et générer des codes-barres et un transcriptome complet pour chaque cellule, avec une résolution incroyable. Nous avons été parmi les premiers en Europe à utiliser cette technologie (10X Genomics) ", déclare le Pr Lambrechts. Au départ de la biopsie tumorale, on collecte jusqu'à 10 000 cellules individuelles. Chaque cellule contenant environ 20 000 gènes, d'énormes ensembles de données doivent être analysés. " Notre bio-informatique est donc unique et très spécifique. Nous avons réfléchi à la manière adéquate pour interroger et analyser ces données, et ceci nécessite une programmation constante. " L'équipe du Pr Lambrechts étudie la dynamique des cellules immunitaires et cancéreuses individuelles de différents patients cancéreux, avant et pendant l'immunothérapie. " En cartographiant les changements qui se produisent pendant le traitement, nous pouvons comprendre les réactions des tumeurs et des cellules immunitaires et leurs modifications pendant le traitement. Nous pouvons également voir quelles tumeurs ne réagissent pas, et à quelles caractéristiques est due cette non-réponse, afin de développer de nouvelles combinaisons pour améliorer les traitements existants. " En collaboration avec le Pr Ann Smeets (UZ Leuven), l'influence d'un traitement néoadjuvant (préchirurgical) par pembrolizumab (anti-PD1) sur le paysage tumoral a été examiné chez plus de 50 patientes souffrant d'un cancer du sein triple négatif (TNBC). Une première biopsie tumorale a été effectuée avant le traitement (au départ) et une seconde pendant l'immunothérapie (réponse précoce). L'équipe est la première au monde qui étudie des biopsies tumorales en série dans une telle population, au moyen de la technologie unicellulaire. " Sur base des données obtenues sur les cellules uniques, nous avons vu qu'environ la moitié des patientes présentaient une bonne réponse précoce à l'immunothérapie. Nous avons identifié différents biomarqueurs prédictifs, à la fois dans les macrophages, les cellules dendritiques et les cellules T. Comme prévu, en observant les mécanismes, il est apparu que les cellules T sont très importantes dans la réponse. En plus du séquençage de l'ARN, nous avons séquencé la région du récepteur des cellules T (TCR) et pu ainsi définir des clonotypes spécifiques: 5 clonotypes avaient décuplé après 1 semaine de pembrolizumab. Les cellules T prolifèrent, deviennent clonotypiques puis commencent à devenir hautement cytotoxiques. Il est également apparu que les cellules T helper CD4+ jouaient un rôle important. Ces cellules ont proliféré et sont également devenues clonotypiques. En outre, nous examinons également l'expression d'autres points de contrôle immunitaire. Par exemple, certaines cellules cancéreuses réagissent à la régulation positive d'autres points de contrôle ; leurs inhibiteurs pourraient alors être combinés aux anti-PD1 dans une 2e ou 3e phase. " Une partie des données sur les cellules individuelles ayant été analysée, la publication des résultats ne devrait pas tarder. " Entretemps, nous essayons de reproduire nos observations dans diverses études indépendantes, qu'elles soient nationales ou internationales. " Des échantillons de sang seront prélevés au même moment que les biopsies tumorales, et les cellules sanguines mononucléées périphériques (PBMC) seront extraites. " Une biopsie tumorale est invasive et ne peut souvent être pratiquée qu'une seule fois au cours de la maladie d'un patient cancéreux, contrairement au prélèvement sanguin, beaucoup plus simple et plus courant. Nous essayons donc de retrouver la dynamique et les marqueurs prédictifs identifiés à partir du tissu tumoral dans ces PBMC, afin d'identifier à terme un test non invasif. " Dans d'autres études, l'équipe du Pr Lambrechts examine également les mécanismes de résistance développés par les tumeurs contre l'immunothérapie, en collaboration avec plusieurs oncologues de l'UZ Leuven. Elle analyse des biopsies tumorales prélevées lors d'une récidive après un traitement par immunothérapie. " Actuellement, nous cartographions le transcriptome complet de chaque cellule, mais ignorons où cette cellule se trouvait dans la tumeur. En utilisant la transcriptomique unicellulaire spatiale, nous pourrons identifier à l'avance où chaque cellule se trouvait dans la biopsie. Cela permet d'examiner la communication entre les cellules et, par exemple, la façon dont les cellules T réagissent exactement contre les cellules cancéreuses. Lorsque 10 à 20 000 cellules issues d'une biopsie tissulaire communiquent entre elles, cela devient très complexe. Nous nous préparons donc à utiliser l'intelligence artificielle pour analyser ces données. "