Научная лаборатория геномики адаптивного противоопухолевого иммунитета

• Исследована клональной структура репертуаров опухоль-инфильтрирующих Т- и B-лимфоцитов. Впервые показано, что выраженное присутствие в опухоли (в составе третичных лимфоидных структур, либо в метастазированных лимфоузлах - клональных, гипермутирующих популяций B-лимфоцитов и IgG1, продуцирующих плазматических клеток) ассоциируется со значительно более благоприятным прогнозом при меланоме. В рамках этой работы репертуары гипервариабельных (CDR3) фрагментов Т-клеточных рецепторов и антител были экстрагированы из данных транскриптомного анализа TCGA образцов опухолей для 458 пациентов с меланомой (human skin cutaneous melanoma, SKCM).
• Показано, что высокий уровень экспрессии иммуноглобулинов опухоль-инфильтрирующими В-лимфоцитами, высокий уровень клональности репертуаров тяжелых цепей таких иммуноглобулинов, а также высокая пропорция транскриптов изотипа IgG1 от всех транскриптов IGH в опухоли ассоциировались с большей продолжительностью жизни пациентов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
• Показано, что та же закономерность прослеживается для непапиллярного рака мочевого пузыря, а также определенных подтипов аденокарциномы легкого. Для различных подтипов аденокарциномы легкого впервые показана четкая взаимосвязь прогноза продолжительности жизни пациента с характером В-клеточного ответа, выраженном в представленности того или иного изотипа, клональности репертуара, соотношения плазматических клеток и прочих В-лимфоцитов. Подготовлена публикация по результатам этой части работы.
• Проведена идентификация Т-клеточных рецепторов опухоль-инфильтрирующих Т лимфоцитов по свободной ДНК плазмы крови. Разработана методика, позволяющая качественно (но не количественно) идентифицировать Т-клеточные рецепторы опухоль-инфильтрирующих Т-лимфоцитов в свободной ДНК плазмы крови пациентов с раком кишечника.
• Исследованы кластерность и клональность Т-клеточного ответа при терапии ингибиторами контрольных точек. Разработан новый подход к анализу сортируемых субпопуляций опухоль-инфильтрирующих лимфоцитов, совмещающий получение информативных репертуаров иммунных рецепторов и транскриптомного профиля. На мышиной модели меланомы, показано кластерное расположение клональных популяций Т-лимфоцитов в опухоли.
• Показана зависимость ответа на терапию антителами к PD1 от появления клональных экспансий CD4 и CD8 Т-лимфоцитов, и продолжительного сохранения повышенной клональности репертуара с течением времени.
• Показана преимущественная активация CD4 Т-лимфоцитов в ответ на терапию блокирующими антителами к CTLA-4, активация CD4 и CD8 Т-лимфоцитов в ответ на терапию блокирующими антителами к PD1, активация CD8, CD4, Treg и B-лимфоцитов при терапии агонистическими антителами к OX40.
• На мышиной модели, исследована клональность диффузной крупной B-клеточной лимфомы (DLBCL). Показана ожидаемая интенсивная гипермутация В-клеточного рецептора. Показано, что большая часть проанализированных опухолей (16/26) имели моноклональную природу, и соотвественно происходили из одной стартовой клетки. Восемь опухолей состояли из двух доминирующих клонов, что предполагает присутствие двух исходных линий DLBCL в одной мыши. В двух случаях мы предположили более высокую клональную гетерогенность. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Образование и переподготовка кадров:

1. Защиты: 2 кандидатские диссертации. Осуществляется подготовка кандидатских диссертаций 6 аспирантов ИБХ, ПИМУ и ННГУ имени Н. И. Лобачевского.
2. Создан и прочитан спецкурс «Иммунология» для аспирантов ПИМУ по направлениям подготовки: 30.06.01 «Фундаментальная медицина», 06.06.01 «Биологические науки».
3. Осуществляется проведение научно-исследовательских работ 4 студентов ПИМУ.
4. Организованы курсы повышения квалификации по теме «Методы гистологических исследований и визуализация» в Санкт-Петербургском государственном университете для сотрудника Лаборатории.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

- Создана лаборатория мирового уровня, оснащенная уникальным оборудованием для проведения полного цикла исследовательских работ – от операций с экспериментальными животными до биоинформатической работы по анализу данных массированного секвенирования репертуаров Т-клеточных рецепторов.

- Для исследования в области диагностики и терапии рака установлена система сортировки клеток, которая позволяет проводить исследования по оценке флуоресцентного сигнала в опухолевых клетках, стабильно экспрессирующих генетически-кодируемые флуоресцентные сенсоры, методом проточной цитометрии, и сортировке популяций опухоль-инфильтрирующих иммунных клеток.

- Успешно функционирует виварий, позволяющий поддерживать как широко используемые мышиные линии, так и уникальную для России линию трансгенных мышей.

Другие результаты:

Сотрудники Лаборатории ежегодно принимают участие с приглашенными докладами в таких международных и всероссийских конференциях, как SPIE Photonics West, Topical problems of biophotonics, FLIM workshops, 17^th Congress of the European Society for Photobiology, Systems Biology of Adaptive Immunity, Antibody Engineering & Therapeutics Europe, Immuno-Oncology, Laser Applications in Life Sciences Conference (LALS 2018), 5^th European Congress of Immunology (ECI 2018), 2^nd International Meeting on: stochasticity and control in adaptive immune repertoires, Lymphocyte antigen receptor signalling, Наука будущего – Наука молодых, V Съезд фармакологов России «Научные основы поиска и создания новых лекарств», Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии, IV всероссийская конференция по молекулярной онкологии, X съезд онкологов России). За период 2017–2019 гг. сотрудниками Лаборатории сделано 9 приглашенных докладов.

Сотрудничество:

- Институт биоорганической химии РАН (Россия): совместные исследования, совместные публикации, научные семинары по обмену опытом, взаимные консультации

- Мемориальный онкологический центр имени Слоуна-Кеттеринга (США), Масариков университет (Чехия): совместные научные мероприятия, совместные публикации, обмен опытом, совместный анализ полученных результатов

- Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова (Россия), Нидерландский институт рака (Голландия), Институт иммунологии ФМБА России (Россия): совместные исследования, совместные публикации, научные семинары по обмену опытом, взаимные консультации