Séquençage unicellulaire combiné avec CAR-T pour explorer les thérapies tumorales

Séquençage unicellulaire et CAR-T

Le récepteur de l'antigène chimérique (CAR) est une molécule transmembranaire recombinante composée d'un segment extracellulaire (une région variable d'anticorps en chaîne unique qui se lie aux antigènes), d'une région transmembranaire et d'un segment intracellulaire (un domaine de signalisation intracellulaire responsable de la transmission des signaux d'activation). C'est un récepteur artificiellement construit qui reconnaît des antigènes spécifiques. Les cellules T exprimant des molécules CAR sont appelées cellules T à récepteur d'antigène chimérique (cellules CAR-T), qui sont préparées en transférant le gène CAR dans des cellules T in vitro via divers vecteurs. Les cellules CAR-T peuvent suivre et reconnaître les récepteurs spécifiques qu'elles portent à leur surface et guider les cellules T pour tuer les cellules cancéreuses.

Le séquençage unicellulaire fait référence à une technologie de séquençage permettant d'obtenir des informations génétiques sur des cellules individuelles, c'est-à-dire l'extraction et l'amplification des informations génétiques du génome, du transcriptome, de l'épigénome et d'autres informations génétiques, ainsi qu'une analyse de séquençage à haut débit au niveau des cellules individuelles. Le domaine de la génomique unicellulaire a révélé ces dernières années de nombreuses pistes sur la complexité des systèmes biologiques. La combinaison du séquençage unicellulaire à haute résolution et de la thérapie CAR T peut nous aider à explorer davantage l'efficacité de la thérapie par cellules CAR-T, son mécanisme d'action, et à développer de nouveaux médicaments ciblés et des thérapies combinées pour optimiser et améliorer l'étendue de l'application clinique de la thérapie par cellules CAR-T.

Révélation de nouvelles cibles pour la thérapie de la LMA par le profilage du transcriptome

L'équipe de recherche a utilisé des méthodologies avancées, y compris le séquençage d'ARN à cellule unique (scRNA-seq), le séquençage de récepteurs T à cellule unique (scTCR-seq) et la cytométrie en flux, pour isoler méticuleusement les cellules CAR-T. Ces cellules ont été obtenues à partir d'échantillons de sang et de moelle osseuse de 10 patients diagnostiqués avec une leucémie aiguë lymphoblastique B pédiatrique réfractaire en rechute, jusqu'à cinq ans après le traitement par des cellules CAR-T CD19.

L'enquête a impliqué une comparaison complète entre les patients présentant des cellules CAR-T persistantes et ceux ayant des résultats inférieurs aux attentes. Notamment, l'étude a révélé que les cellules CAR-T durables présentaient un phénotype double négatif CD4/CD8 distinctif et un état de mémoire ressemblant à un échec, caractérisé par un profil transcriptionnel unique. Ce profil durable était particulièrement répandu chez tous les patients pédiatriques répondant favorablement à une thérapie à long terme, et de manière intéressante, il a également été identifié chez deux patients adultes atteints de leucémie lymphoïde chronique. Les résultats mettent en lumière une signature transcriptionnelle universelle associée à la présence de cellules CAR-T CD19 cliniquement efficaces et durables.

Aperçu de l'étude et flux de travail. (Anderson et al., 2023)

Les auteurs ont généré des profils de transcriptome unicellulaire contenant plus de 28 000 cellules myéloïdes saines et malignes et 500 000 cellules saines, basés sur 15 ensembles de données de scRNA-seq provenant de patients atteints de LAM et 11 ensembles de données de scRNA-seq provenant de 9 tissus humains sains (cerveau, poumons, ganglions lymphatiques, cœur, peau, foie, reins, côlon et œsophage) et ont effectué une analyse de l'expression moléculaire à la surface des cellules sur ces données pour identifier des antigènes exprimés à la surface des cellules tumorales malignes mais peu exprimés dans les cellules humaines saines, y compris les cellules T. Après un dépistage rigoureux, deux nouvelles cibles pour les cellules CAR-T pouvant être utilisées pour traiter la LAM ont été identifiées : CSF1R et CD86.

Une approche de dépistage basée sur le séquençage d'ARN unicellulaire identifie CSF1R et CD86 comme cibles potentielles pour les CAR dans la LMA. (Gottschlich et al., 2023)

Références:

1. Anderson, Nathaniel D et al. "Signatures transcriptionnelles associées aux cellules CAR-T CD19 persistantes chez les enfants atteints de leucémie." Médecine de la nature vol. 29,7 (2023) : 1700-1709.
2. Gottschlich, A., Thomas, M., Grünmeier, R. et al. Atlas transcriptomique unicellulaire guidant le développement de cellules CAR-T pour le traitement de la leucémie myéloïde aiguë. Nat Biotechnol 41, 1618–1632 (2023).