Modeling the effect of hypoxic conditions on the IFNg secretion by adoptively transferred T cells
Sammanfattning
Modeling the effect of hypoxic conditions on the IFNg secretion by
adoptively transferred T cells
Adoptive cell therapy (ACT) with tumor-infiltrating T lymphocytes (TIL) is transfusion of T
cells derived from patients’ biopsies after enhancing their function in vitro. It is currently in
clinical trials for several tumor types, including melanoma, one of the most immunogenic
cancer types. However, the effectiveness of TIL adoptive therapy in melanomas could still be
improved. We used mathematical modeling based on experimental data in order to test
different ways to increase effectiveness of TIL therapy. We developed a spatial model of a
melanoma tumor environment in mice, and used it to monitor the in silico tumor for up to 7
days after T cell transfer. Our focus was on characterizing the distribution of the proinflammatory
cytokine interferon gamma (IFNg) which is secreted by the adoptively
transferred T cells. In this model we varied three biologically controllable parameters: T cell
number, T cell velocity and T cell phenotype (high IFNg producing or low IFNg -producing).
We found that increasing the speed of T cells did not result in a more favourable IFNg
distribution. We also found that high IFNg-producing T cell phenotype gave rise to a more
favourable distribution than doubling the number of low IFNg-producing T cells. Overall,
such mathematical modeling can generate new hypotheses for improving TIL therapy that
can be subsequently tested in laboratory experiments.
Examinationsnivå
Student essay
Övrig beskrivning
Modellering effekten av en syrefattig miljö på adoptiv immunterapi
Vårt immunsystem hjälper oss att döda av cancerceller med hjälp av T-celler, en speciell typ
av immuncell. Adoptiv immunterapi är en typ av cancerterapi där patientens egna T-celler tas
från tumören eller blodet för att kunna tränas upp utanför kroppen, till starkare immunceller.
Dessa förstärkta T-celler injiceras tillbaka i kroppen och angriper tumörcellerna. Malignt
melanom är en cancertyp som reagerar väldigt bra på immunterapi. Studier har visat att upp
till 50% av patienter svarar på denna behandling.
För att utveckla immunterapi används experiment på möss, där man kan studera och
modifiera behandlingens effekt, innan terapin används på människor. Det finns mycket data
på hur tumörcellerna reagerar på terapin och redan en vecka efter injektion av T-cellerna kan
man se förminskning av tumören. Data finns på, bland annat, hur många T celler hamnar i
tumören, hur de rör sig och hur snabbt tumören växer. Dessa data kan användes för att
utveckla en datamodell som representerar vad som händer i en malignt melanom tumör, upp
till en vecka efter injektion av immunceller i möss. Datamodellen kan simulera hundratals
mössexperiment och därigenom möjliggöra utförandet av experiment som annars inte skulle
kunna göras, på grund av att brist på resurser.
T-celler utsöndrar ett protein som heter interferon gamma som hjälper till med avdödning av
tumörceller. I flertalet artiklar har man beskrivit att om man odlar unga T celler i en syrefattig
miljö, kommer de att utsöndra en större mängd interferon gamma, jämfört med dem odlade i
normala miljöer. Med hjälp av modellen kunde man visa hur interferon gamma fördelar sig i
tumören efter injektion av T celler odlade i syrefattig miljö respektive T celler odlade i
normal miljö.
Resultatet visade att även om man injicerar dubbelt så många normalt-odlade T celler som
syrefattigt-odlade T celler, kommer interferon-gamma-halten runt varje tumörcell vara åtta
gånger högre än, om manistället använder syrefattigt-odlade T celler istället. Resultatet tyder
på att genom att genom att fokusera på att framställa syrefattigt-odlade T celler kan effekten
av immunterapi förbättras avsevärt. Slutsatsen behöver dock prövas med i första hand, med
fler simuleringar, experiment på T celler och tumörceller, experiment på möss och slutligen
klinisk prövning.
Samlingar
Fil(er)
Datum
2019-12-30Författare
Vitos, Noemi
Serie/rapportnr.
Dietistprogrammet
Språk
eng