Faire progresser la découverte d'antigènes grâce à l'automatisation microfluidique pour les échantillons clairsemés

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Notre groupe de l'Institut Ludwig pour la recherche sur le cancer à Lausanne, en Suisse, a publié une méthode innovante dans Cell Reports Methods pour la découverte d'antigènes tumoraux. Notre flux de travail automatisé et rentable en immunopeptidomique, utilisant la technologie microfluidique, surmonte les limites de la préparation des échantillons, en particulier la purification par immunoaffinité (IP) des peptides restreints à l'antigène leucocytaire humain (HLA). Cette nouvelle méthode permet une détection sensible de plusieurs antigènes immunogènes associés aux tumeurs à partir de petites biopsies cliniques de tumeurs, ce qui en fait un outil puissant pour la découverte d'antigènes dans des échantillons clairsemés.

L'immunopeptidomique basée sur la spectrométrie de masse (MS) est une méthode précieuse pour identifier les peptides présentés par les molécules HLA à la surface des cellules, qui sont essentiels aux réponses immunitaires médiées par les lymphocytes T. Les immunopeptidomes uniques des cellules cancéreuses offrent des cibles potentielles pour les immunothérapies telles que les vaccins contre le cancer et les thérapies adoptives de transfert cellulaire. La SEP est cruciale pour une analyse complète des peptides, mais les méthodes actuelles de préparation d’échantillons pour l’immunopeptidomique sont laborieuses et entravent les applications cliniques à grande échelle. Les alternatives existantes, telles que les plates-formes robotiques, sont coûteuses et représentent un fardeau financier pour de nombreux laboratoires. L’étude visait à développer un flux de travail automatisé, rentable et efficace basé sur la microfluidique pour l’immunopeptidomique sensible afin de surmonter ces défis.

Nous avons développé un flux de travail automatisé et rentable pour l'immunopeptidomique en utilisant la technologie microfluidique pour surmonter les limites des méthodes de préparation d'échantillons existantes, en particulier pour l'IP des peptides restreints par HLA. Nous avons conçu une plate-forme microfluidique avec un méta-réseau de micropiliers pour améliorer les interactions d'immunoaffinité. La plate-forme incorporait un système de contrôle fluidique programmable pour la procédure IP et des cartouches C18 intégrées pour le nettoyage des échantillons. Ce flux de travail rationalise le processus de préparation des échantillons et réduit la consommation de matériaux, conduisant à une purification améliorée des cibles. Nous avons démontré les performances de notre approche en analysant des échantillons à faible apport et des biopsies tumorales, en tirant parti de méthodes informatiques d'acquisition indépendantes des données pour la détection sensible des antigènes tumoraux à l'aide de la SEP. Le nouveau flux de travail basé sur la microfluidique a montré des performances compétitives par rapport au flux de travail traditionnel, offrant une solution automatisée, rentable et efficace pour l'analyse immunopeptidomique.

Les principales conclusions du document étaient les suivantes :

Le flux de travail basé sur la microfluidique nouvellement créé présente un système automatisé et convivial pour l’immunopeptidomique. Ceci est réalisé en réduisant le volume de l’échantillon et en intégrant des étapes de purification, ce qui améliore l’efficacité du test. De plus, grâce aux développements continus permettant l’évolutivité, des études à plus grande échelle et des applications cliniques potentielles peuvent être poursuivies à l’avenir. De plus, par rapport aux plates-formes robotisées coûteuses de manipulation de liquides, l’approche microfluidique offre une alternative rentable, rendant l’analyse immunopeptidomique accessible à un spectre plus large de laboratoires de recherche.

La combinaison de la technologie microfluidique et des approches informatiques d’acquisition indépendantes des données permet une identification sensible et fiable des antigènes tumoraux. Cela peut contribuer de manière significative à la découverte d’antigènes peptidiques spécifiques du cancer, qui sont cruciaux pour le développement de thérapies anticancéreuses ciblées médiées par les lymphocytes T, notamment la thérapie TCR-T et les vaccins contre le cancer. La capacité de détecter ces antigènes avec précision et de les caractériser peut potentiellement conduire au développement de traitements anticancéreux personnalisés plus efficaces.

La capacité des dispositifs microfluidiques à gérer des volumes d'échantillons inférieurs au millilitre les rend adaptés à l'analyse d'échantillons cliniques limités tels que des biopsies liquides ou des biopsies de petites tumeurs. Cette capacité ouvre des opportunités pour étudier les immunopeptidomes dans des situations où la disponibilité des échantillons est limitée. Il peut fournir des informations précieuses sur les antigènes peptidiques spécifiques du cancer et les antigènes immunogènes associés aux tumeurs, conduisant potentiellement à une meilleure compréhension des réponses immunitaires dans le cancer et au développement de thérapies ciblées.