Avançando na descoberta de antígenos com automação microfluídica para amostras esparsas

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Nosso grupo no Instituto Ludwig de Pesquisa do Câncer em Lausanne, Suíça, publicou um método inovador em Cell Reports Methods para descoberta de antígeno tumoral. Nosso fluxo de trabalho automatizado e econômico em imunopeptidomia, utilizando tecnologia microfluídica, supera limitações na preparação de amostras, particularmente na purificação por imunoafinidade (IP) de peptídeos restritos ao antígeno leucocitário humano (HLA). Este novo método permite a detecção sensível de múltiplos antígenos imunogênicos associados a tumores a partir de pequenas biópsias clínicas de tumores, tornando-o uma ferramenta poderosa para a descoberta de antígenos em amostras esparsas.

A imunopeptidomia baseada em espectrometria de massa (MS) é um método valioso para identificar peptídeos apresentados por moléculas HLA nas superfícies celulares, que são essenciais para respostas imunes mediadas por células T. Os imunopeptidomas exclusivos das células cancerígenas oferecem alvos potenciais para imunoterapias, como vacinas contra o câncer e terapias adotivas de transferência celular. A MS é crucial para a análise abrangente de peptídeos, mas os métodos atuais de preparação de amostras para imunopeptidomia são trabalhosos e dificultam aplicações clínicas em larga escala. As alternativas existentes, como as plataformas robóticas, são caras, representando encargos financeiros para muitos laboratórios. O estudo teve como objetivo desenvolver um fluxo de trabalho baseado em microfluídica automatizado, econômico e eficiente para imunopeptidomia sensível para superar esses desafios.

Desenvolvemos um fluxo de trabalho automatizado e econômico para imunopeptidomia, utilizando tecnologia microfluídica para superar as limitações dos métodos existentes de preparação de amostras, especialmente para o IP de peptídeos restritos a HLA. Projetamos uma plataforma microfluídica com uma meta-matriz de micropilares para melhorar as interações de imunoafinidade. A plataforma incorporou um sistema de controle fluídico programável para o procedimento IP e cartuchos C18 integrados para limpeza de amostras. Este fluxo de trabalho agiliza o processo de preparação de amostras e reduz o consumo de material, levando a uma melhor purificação do alvo. Demonstramos o desempenho de nossa abordagem analisando amostras de baixa entrada e biópsias tumorais, aproveitando métodos computacionais de aquisição independentes de dados para detecção sensível de antígenos tumorais usando MS. O novo fluxo de trabalho baseado em microfluídica mostrou desempenho competitivo em relação ao tradicional, oferecendo uma solução automatizada, econômica e eficiente para análise imunopeptidômica.

As principais conclusões do artigo foram:

O recém-criado fluxo de trabalho baseado em microfluídica apresenta um sistema automatizado e fácil de usar para imunopeptidomia. Isto é conseguido reduzindo o volume da amostra e integrando etapas de purificação, resultando em maior eficiência do ensaio. Além disso, com desenvolvimentos contínuos que permitem escalabilidade, estudos em maior escala e potenciais aplicações clínicas podem ser realizados no futuro. Além disso, em comparação com plataformas robóticas dispendiosas de manipulação de líquidos, a abordagem microfluídica oferece uma alternativa económica, tornando a análise imunopeptidómica acessível a um espectro mais amplo de laboratórios de investigação.

A combinação de tecnologia microfluídica e abordagens computacionais de aquisição independentes de dados permite a identificação sensível e confiável de antígenos tumorais. Isto pode contribuir significativamente para a descoberta de antígenos peptídicos específicos do câncer, que são cruciais para o desenvolvimento de terapias contra o câncer mediadas por células T direcionadas, incluindo terapia com TCR-T e vacinas contra o câncer. A capacidade de detectar estes antígenos com precisão e caracterizá-los pode potencialmente levar ao desenvolvimento de tratamentos de câncer personalizados mais eficazes.

A capacidade dos dispositivos microfluídicos de lidar com volumes de amostra abaixo do mililitro os torna adequados para a análise de amostras clínicas limitadas, como biópsias líquidas ou biópsias de pequenos tumores. Esta capacidade abre oportunidades para estudar imunopeptidomas em situações onde a disponibilidade de amostras é limitada. Ele pode fornecer informações valiosas sobre antígenos peptídicos específicos do câncer e antígenos imunogênicos associados a tumores, levando potencialmente a uma melhor compreensão das respostas imunes no câncer e ao desenvolvimento de terapias direcionadas.