算法提供了一种新方法来发现可能对免疫治疗有反应的患者

科学家们已经开发出一种利用癌症DNA来发现可能受益于免疫疗法的癌症患者的新方法。

研究人员开发了一种计算机算法来区分肿瘤用来躲避免疫系统的两种不同策略之间的区别，其中一种策略比另一种更能躲避免疫治疗的影响。由伦敦癌症研究所(Institute of Cancer Research)和米兰人类技术极(Human Technopole)的科学家领导的研究团队发现，该算法可以通过预测免疫疗法是否可能有效来帮助指导治疗。它还告诉我们更多关于癌症和免疫系统之间的进化军备竞赛，有可能支持更早诊断和治疗癌症的努力。

这项研究发表在该杂志上自然遗传学3月9日。

“躲避”免疫系统

人体免疫系统可以通过检测细胞表面的“分子标记”，即新抗原来识别外来细胞。

但是癌症可以采用两种不同的策略来躲避免疫系统。一些癌症细胞使用“隐形”机制逃脱免疫反应即使它们的表面上有这些新抗原，而另一些人则“编辑”了表面上新抗原的数量，以抑制免疫反应。

利用来自33个国家的1万个癌症样本的基因组数据癌症癌症基因组图谱，研究人员开发了一种计算机算法这就能计算出癌细胞是用什么策略来逃避免疫系统的。

通过观察肿瘤中新抗原的过剩数量与突变数量的比较，该模型可以区分两种策略，即免疫逃逸和免疫编辑。

该团队将他们的算法应用于哈特威格医学基金会的308种癌症，这些癌症已经扩散到身体的其他部位，并接受了免疫疗法的治疗，包括皮肤癌、肺癌、头颈部癌症。其中26%的患者对免疫治疗反应良好。这些癌症往往是免疫逃逸肿瘤，因为它们比那些没有反应的癌症平均有更多的新抗原过剩。

去除癌症的“隐形斗篷”

免疫疗法消除了隐形斗篷“通过这些免疫逃逸策略放置在癌细胞上，将它们暴露给免疫系统。

研究人员现在正致力于将他们的算法应用于健康的细胞以及其他类型的肿瘤。利用这些信息，他们希望确定在什么时候细胞的最初隐藏会引发癌症的发展——这为早期发现癌症提供了潜在的机会。

在未来，他们的算法可以用于根据肿瘤细胞是免疫逃逸还是免疫编辑来确定哪些患者对免疫治疗的反应最好。这可以使患者避免潜在的有害副作用，同时对NHS来说更具成本效益。

领导这项研究的ICR科学家来自ICR的进化与癌症中心，该中心率先从进化的角度来理解癌症。ICR正在为该中心寻求慈善支持，该中心将在寻找新的癌症治疗方法方面发挥关键作用。

个体化治疗

该研究的第一作者，伦敦癌症研究所进化基因组学和建模研究员路易斯·萨帕塔·奥尔蒂斯博士说:“癌症可以通过隐藏所有可以被免疫系统检测到的新抗原，或者通过耗尽成功免疫反应所需的新抗原库，来与免疫系统玩一场‘躲猫猫’游戏。

“我们开发了一种算法，利用达尔文的进化原理，根据癌症和免疫细胞之间的相互作用，确定哪些患者将受益于免疫治疗。我们的算法有潜力利用临床中可用的最新基因组技术对患者进行个性化治疗。这也可以节省一些资金癌症患者不必要的副作用，对NHS来说更划算。

“我们希望现在将我们的算法应用到健康细胞上，看看一个看似健康的细胞在什么时候会发生癌变。这可能为早期癌症检测的新方法铺平道路，帮助我们在疾病最可治疗的时候锁定癌症。”

该研究的共同领导者、伦敦癌症研究所进化与癌症中心主任特雷弗·格雷厄姆教授说:“为了在我们的体内生存，癌细胞需要找到一种方法来躲避我们的免疫系统——要么采用一种隐形机制，要么减少它们在细胞表面产生的新抗原的数量。

“我们的算法可以区分癌细胞用来逃避免疫系统的不同策略之间的差异，从而预测免疫疗法有效的可能性。它可以发现仍然有大量新抗原的癌细胞，因此可以在免疫疗法的帮助下被免疫系统识别。”

这项研究的共同领导者、米兰人类技术极计算生物学研究中心主任Andrea Sottoriva教授说:“免疫疗法是一种非常有效的治疗方法，它通过利用人体自身的免疫系统来对抗癌症。然而，到目前为止，人们还很难理解为什么一些患者对免疫治疗的反应比其他患者更好。

“我们的算法可以根据肿瘤使用的回避策略类型，预测哪些患者对免疫治疗的反应最好。那些拥有免疫逃避策略的癌症患者对药物的反应会更好免疫疗法比那些使用免疫编辑策略的人。这是因为这种治疗方法去除了免疫逃脱的癌细胞所使用的“隐形斗篷”，使它们现在对免疫细胞可见免疫系统．

“我们希望我们的算法可以作为一种工具，帮助未来为患者设计更好的治疗策略。”