COLONYVAQ™, kvantti-klassinen ohjattu personoitu neo-antigeenirokote MSS-vaiheen III paksusuolen syövälle (COLONYVAQ™-CRC)

Suolistosyöpä on yksi johtavista syöpäkuolemien aiheuttajista. Vaiheessa III sairaudessa uusiutumat ovat yleisiä parantavasta leikkauksesta ja adjuvanteista oksaliplatiiinipohjaisesta kemoterapiasta huolimatta. Immuunivastetta säätelevien estoaineiden salpaajat ovat muuttaneet tuloksia mismatch-reparaatio-vajavaisessa / mikrosatelliitti-epävakaa-korkeassa suolistosyövässä, mutta mikrosatelliitti-vakaa / pMMR-kasvaimet osoittavat tyypillisesti alhaisempaa kasvaimen mutaatiotaakkaa ja heikosti tulehdusreaktiota, immunosuppressiivista mikroympäristöä. Tämän seurauksena perinteinen PD-1-salpaus yksin tarjoaa vähäistä hyötyä MSS/pMMR-sairaudessa. Aiemmat rokote-lähestymistavat suolistosyövässä keskittyivät kasvainliittyviin antigeeneihin, kuten CEA, MUC1, surviviin, MAGE ja moni-TAA-peptidiseoksiin. Nämä tutkimukset osoittivat, että peptidi- ja dendriittisolupohjaiset rokotteet voivat aiheuttaa antigeenispesifisiä T-solu- ja B-soluvasteita, mutta objektiiviset vasteet olivat harvinaisia, kliininen hyöty oli vaatimaton ja ei-kasvaimen toksisuudet olivat huolenaihe, koska TAA:ta ilmenee usein normaaleissa kudoksissa. Kasvainspesifiset neo-antigeenit, jotka syntyvät ei-synonyymeistä somaattisista mutaatioista, ovat sen sijaan rajoittuneet pahanlaatuisiin soluihin, välttävät keskushermoston toleranssin, voivat aiheuttaa korkeamman affiniteetin T-soluvasteita ja minimoida ei-kasvaimen toksisuuden. Varhaiset suolistosyöpä- ja pan-syöpä neo-antigeenikokeet sekä jaettuja neo-antigeenejä koskevat ohjelmat, kuten SLATE-KRAS ja täysin personoidut viruksen-RNA-alustat, kuten GRANITE, ovat osoittaneet, että moni-neo-antigeenirokotus on toteuttamiskelpoinen, turvallinen ja immunogeeninen, erityisesti alhaisen taakan tai ylläpitotilanteissa ja kun yhdistetään tarkistuspisteen salpaukseen. Adjuvantti neo-antigeeni dendriittisolu-rokote plus nivolumab -kokeilu resekoidussa maksasyövässä ja suolistosyövän maksan etäpesäkkeissä tukee edelleen ajatusta, että personoitu neo-antigeenirokotus minimaalisen jäännössairauden (MRD) tilanteessa voi vahvistaa neo-antigeenispesifisiä T-soluvasteita ja mahdollisesti parantaa uusiutumattomuutta. Oksaliplatiiinipohjaiset hoidot (mFOLFOX6 tai CAPOX) voivat aiheuttaa immunogeenista solukuolemaa, paljastaen kalretikuliinin ja muita vaarasignaaleja, jotka tehostavat dendriittisolun vastaanottoa ja kasvainantigeenien ristiin-esittelyä. Nivolumab, estämällä PD-1:tä, lievittää estävää signalointia aktivoituneissa T-soluissa. Personoidun moni-neo-antigeenipeptidirokottamisen yhdistäminen immunogeeniseen kemoterapiaan ja PD-1-salpaukseen odotetaan siis lisäävän antigeenin vapautumista, parantavan antigeenin esittelyä ja tehostavan efektoritoimintaa, mahdollisesti muuttaen immunologisesti "kylmät" MSS-kasvaimet tulehtuneemmiksi, "kuumiksi" muutoksiksi, jotka soveltuvat kestävään immunologiseen valvontaan adjuvanttitilanteessa.

COLONYVAQ-CRC: Kvantti-klassinen, fysiikka-tietoinen Neo-antigeenin Priorisointi Useimmat nykyiset neo-antigeeniputket käsittelevät epitooppien luokittelua pääasiassa tilastollisesti. COLONYVAQ-CRC esittelee fysiikka-tietoisen, kvantti-klassisen tekoälykerroksen, sovitettuna Tamavaq:sta, luodakseen tarkastettavan, mekanistisen ketjun sekvensoinnista kliiniseen peptidivalintaan. Jokaiselle ehdokkaalle peptidi-HLA-parille p järjestelmä rakentaa yhtenäisen piirteen esityksen Φ(p), joka yhdistää sekvenssipohjaiset, biologiset, kvantti-, rakenteelliset ja energiset todisteet: Φ(p)=[e_"CNN" (p),"" aux(p),"" z_Q (p),"" φ_"struct" (p),""φ_"dock" (p)]. Termi e_"CNN" (p) tarkoittaa syvää sekvenssi-/HLA-upotusta, joka perustuu konvoluutio- tai transformaattorimalleihin, jotka on koulutettu suurille immunopeptidomi-tietoaineistoille. Apuosa aux(p) kokoaa antigeenin prosessoinnin ja ilmentymisen prioriteetteja, kuten proteasomin pilkkoutumistodennäköisyys, TAP-kuljetusominaisuus, transkriptin runsaus, kloonisuus ja saatavilla olevan ctDNA/MRD-tiedon approksimaatiota tehokkaan antigeenilähteen voimakkuudelle. Kvanttideskriptori z_Q (p) on matalaulotteinen klassinen vektori, joka parametroi kvanttipiiri-upotuksen. Rakennetermi φ_"struct" (p) tiivistää taskun miehitystä ja jäämä-jäämä-kontakteja mallinnetuissa peptidi-HLA-komplekseissa. Lopuksi, φ_"dock" (p) kokoaa telakoitumisensemble-tilastoja, mukaan lukien asentoenergiat, dispersio ja konformaatiomonimuotoisuus.

Kahden ehdokkaan p ja q välinen samankaltaisuus kuvataan komposiittisella positiivisesti semidefiniittisellä ytimenä K_"total" (p,q)=αK_"CNN" (p,q)+βK_"aux" (p,q)+γK_Q (p,q)+δK_"struct" (p,q)+εK_"dock" (p,q), missä ei-negatiiviset painot α,β,γ,δ,ε säätävät kunkin modaalisuuden suhteellista osuutta. Koska jokainen komponentti-ydin on rakennettu positiivisesti semidefiniitiksi, niiden ei-negatiivinen lineaarinen yhdistelmä pysyy positiivisesti semidefiniittinä, varmistaen, että K_"total" voidaan käyttää johdonmukaisesti ydinlogistisessa regressiossa tai vastaavissa menetelmissä. Päätösfunktio voidaan kirjoittaa muodossa f(p)=∑_(i=1)^M▒α_i K_"total" (p,p_i)+b, missä {p_i } ovat koulutuspeptidejä ja α_i,b ovat opittuja kertoimia. Immunogeenisuustodennäköisyys mallinnetaan sitten muodossa I ̂(p)=σ(f(p)), missä σ(z)=1/(1+e^(-z)) on logistinen funktio. Kvanttipuolella jokainen peptidi x koodataan normalisoiduksi tilaksi |ψ(x)⟩ Hilbertin avaruudessa H, jonka ulottuvuus on 2^n, rakennettuna piirrekartta U(z_Q (x),θ) avulla, joka vaikuttaa referenssitilaan |0⟩^(⊗n): |ψ(x)⟩=U(z_Q (x),θ)" "|0⟩^(⊗n). Kahden peptiditilan päällekkäisyys on ⟨ψ(x)|ψ(y)⟩. Kvanttigeometrinen samankaltaisuus kvantifioidaan Fubini-Studyn etäisyydellä d_"FS" (x,y)=arccos(|⟨ψ(x)|ψ(y)⟩|), joka on välillä [0°,π/2], missä d_"FS" =0 vastaa identtisiä säteitä ja d_"FS" =π/2 ortogonaalisia tiloja. Tästä etäisyydestä määritellään kvanttisamankaltaisuusydin K_q (x,y)=〖|⟨ψ(x)|ψ(y)⟩|〗^2=〖cos〗^2 (d_"FS" (x,y)). Tätä ydintä voidaan tulkita todennäköisyydeksi, että tila |ψ(x)⟩ projisoidaan tilaan |ψ(y)⟩. Kun matalan sekvenssi-identiteetin peptideillä on korkeamman asteen fysikokemiallinen rakenne, ne voivat kartoittua läheisille pisteille tällä kompleksisella projektiivisella monistolla, tuottaen suuria K_q arvoja vaikka klassinen sekvenssisamankaltaisuus on matala. |ψ(x)⟩:n sisäinen rakenne ja lomittuneisuus valvotaan muodostamalla pelkistetyt tiheysmatriisit alijärjestelmissä. Kaksijakoiselle osioon alijärjestelmiin A ja B pelkistetty tila on ρ_A (x)=Tr_B (|ψ(x)⟩⟨ψ(x)|). Von Neumannin entropia S_A (x)=-Tr[ρ_A (x)logρ_A (x)] kvantifioi lomittuneisuuden A:n ja B:n välillä. Säännöstelytermi kannustaa entropiaan kohdealueella, välttäen triviaaleja tuotetiloja (liian vähän lomittuneisuutta) ja liiallisesti lomittuneita tiloja, jotka voivat olla numeerisesti epävakaita ja vaikeita approksimoida meluisilla välikokoluokan kvanttilaitteilla (NISQ).

Kvanttiupotuksen herkkyys parametrimuutoksille karakterisoidaan kvantti Fisherin informaatiomatriisilla F(θ), jonka alkiot ovat F_ij (θ)=R[⟨∂_i ψ|∂_j ψ⟩-⟨∂_i ψ|ψ⟩⟨ψ|∂_j ψ⟩], missä |∂_i ψ⟩=∂|ψ(θ)⟩/∂θ_i. Huonosti konditionoidut Fisherin matriisit, joilla on hyvin pieniä ominaisarvoja, voivat johtaa suuriin variansseihin parametriestimaateissa ja epävakaisiin ydinarvoihin. COLONYVAQ esittelee siis rangaistuksen suhteessa tr(F(θ)^(-1)), joka hajaantuu, kun ominaisarvot lähestyvät nollaa; minimoimalla tämän termin optimointi ohjautuu parametrialueille, joilla kaikki suunnat parametriavaruudessa ovat hyvin tiedon mukaisia. Energetiikka käsitellään termodynaamisesti kalibroidulla tavalla. Jokaiselle peptidi-HLA-telakoitumisasennolle i standardisella vapaaenergialla ΔG_i^⊖ mikrotilan assosiaatio- ja dissosiaatiovakiot ovat K_(a,i)=exp(° (-ΔG_i^⊖)/RT),K_(d,i)=exp((ΔG_i^⊖)/RT), missä R=1.987×10^(-3) " " kcal⋅mol^(-1)⋅K^(-1) ja T=310"" K, siten että RT≈0.616" " kcal⋅mol^(-1). Telakoitumisensemble tiivistetään Boltzmann-painotettuna efektiivisenä assosiaatiovakiona K_a^"eff" =∑_i▒w_i exp(°-(ΔG_i^⊖)/RT),∑_i▒w_i =1, tuottaen efektiivisen vapaaenergian ΔG_"eff" ^⊖=-RTlnK_a^"eff" ja vastaavan dissosiaatiovakion K_d^"eff" =1/K_a^"eff" . Nämä arvot raportoidaan kokeilijoille tutuissa yksiköissä (kcal·mol⁻¹ ΔG_"eff" ^⊖:lle, nM K_d^"eff" :lle). Jos vapaaenergioiden leviäminen ensemblessä on σ_ΔG, niin liittyvä epävarmuus K_d:ssä voidaan ilmaista multiplikatiivisesti muodossa exp(±σ_ΔG/(RT)). Esimerkiksi, kun T=310"" K, 1.2"" kcal⋅mol^(-1):n muutos ΔG^⊖:ssa muuttaa K_d:tä noin kertoimella exp(1.2/0.616)≈6.3. Telakoitumishäviötermi L_"dock" =λ_1 Ē+λ_2 σ_E, missä Ē ja σ_E ovat telakoitumisenergioiden keskiarvo ja keskihajonta, suosii mallia kohti matalaenergiaisia, matalavarianssisia ensembleja, jotka empiirisesti liittyvät robustiin peptidi-MHC-esittelyyn. Φ(p):n ja ytimen K_"total" lisäksi COLONYVAQ kouluttaa kalibroidun logistisen päätason I ̂(p)=σ(w^⊤ Φ(p)+b), joka tulkitaan todennäköisyydeksi, että peptidi p tunnistetaan T-soluilla, optimoituna sekä erottelukyvylle (esim. AUC) että kalibraatiolle (esim. Brier-piste, odotettu kalibraatiovirhe). Rinnakkain lineaarinen termodynaaminen päätaso ennustaa (ΔG) ̂^⊖ (p)=η^⊤ Φ(p)+η_0, josta johdetaan ennustettu dissosiaatiovakio K ̂_d (p)=exp((ΔG) ̂^⊖ (p)/(RT)). Kokonaishäviö kytkee ennustuksen, rakenteen, telakoitumisen ja kvantti Fisherin säännöstelyn yhdeksi tavoitteeksi L=L_"pred" +L_"struct" +L_"dock" +L_"QFIM", missä L_"QFIM" on verrannollinen tr(F(θ)^(-1)).

Ehdokaspeptidit kulkevat kolmen portin "fysiikka + geometria + immunologia" oraakkelin läpi. Ensimmäinen, kvanttigeometrinen portti vaatii, että Fubini-Studyn etäisyys |ψ(x)⟩:n ja empiirisesti validoitujen immunogeenisten peptidien keskipisteen |ψ(P)⟩ välillä täyttää d_"FS" (ψ(x),ψ(P))≤d^"*". Toinen, termodynaaminen portti vaatii, että efektiivinen vapaaenergia ja dissosiaatiovakio täyttävät vähimmäis-sidoksellisuuskriteerit, ΔG_"eff" ^⊖ (x)≤ΔG^"*" tai vastaavasti K_d^"eff" (x)≤K_d^"*". Kolmas, immunogeenisuusportti vaatii, että kalibroitu todennäköisyys ylittää kynnyksen, I ̂(x)≥I^"*". Olkoon ehdokkaiden kokonaismäärä N, ja M peptidiä läpäisee kaikki kolme suodatinta. Abstrakteissa kvanttitermeissä tasainen superpositio kaikkien ehdokkaiden yli on |Ψ_0⟩=1/√N ∑_(j=1)^N▒〖|j⟩, joka voidaan hajottaa "merkittyihin" ja "merkitsemättömiin" aliavaruuksiin muodossa |Ψ_0⟩=sinθ" "|Ψ_"good" ⟩+cosθ" "|Ψ_"bad" ⟩, missä 〖sin〗^2 θ=M/N. Groverin kaltainen amplitudivahvistusoperaattori G määritellään orakkelin O, joka kääntää merkittyjen tilojen vaiheen, ja diffuusio-operaattorin D, joka heijastaa |Ψ_0⟩:n ympäri, tulona. R iteraation jälkeen tila muuttuu muotoon |Ψ_r⟩=G^r|Ψ_0⟩=sin((2r+1)θ)|Ψ_"good" ⟩+cos((2r+1)θ)|Ψ_"bad" ⟩, ja merkittyjen indeksien mittauksen todennäköisyys on P_r=〖sin〗^2 ((2r+1)θ).

Kun θ on pieni (vähän hyviä ehdokkaita), optimaalinen iteraatioiden määrä, joka maksimoi P_r:n, on noin r_"opt" ≈π/4 √(N/M), mutta NISQ-regimessä ja M:n epävarmuuden läsnä ollessa COLONYVAQ käyttää pientä määrää iteraatioita (tyypillisesti yhdestä kolmeen) luotettavasti vahvistaakseen merkittyjen peptidien painoa ilman ylikierrosta. Käytännössä tämä Grover-tyylinen vaihe simuloidaan tai approksimoidaan tavalla, joka on yhteensopiva saatavilla olevan laitteiston kanssa, ja sen tarkoituksena on keskittyä GMP-peptidisynteesiin kompaktiin, korkean luottamuksen osajoukkoon.

Merkittyjen peptidien joukossa jäljellä olevat tasapelit ratkaistaan käyttämällä komposiittipisteytystä S(x)=αK_q (x,P)+β" " σ" " ((I ̂(x)-I^"*" )/τ_I )+γ" " σ" " ((K_d^"*" -K_d^"eff" (x))/τ_K ), missä K_q (x,P)=〖|⟨ψ(x)|ψ(P)⟩|〗^2, τ_I ja τ_K asettavat siirtymien jyrkkyyden, ja σ on logistinen funktio. Tämä lauseke tekee eksplisiittiseksi, kuinka samankaltaisuus tunnetuihin positiivisiin kontrolloihin, mallinnettu immuunipotentti ja ennustettu sidoksellisuus yhdessä määrittävät lopullisen luokittelun, jota käytetään määrittämään COLONYVAQ-CRC-peptidilasti kullekin potilaalle.

Perustelu Yhdistämiselle mFOLFOX6:n tai CAPOX:n ja Nivolumabin kanssa

Oksaliplatiiini ja fluoropyrimidiinit ovat standardikomponentteja adjuvanteissa hoidoissa vaiheen III suolistosyövässä ja voivat aiheuttaa immunogeenista solukuolemaa, lisäten kasvainantigeenien ja vaarasignaalien vapautumista, mikä puolestaan tehostaa dendriittisolujen aktivaatiota ja antigeenien ristiin-esittelyä. Nivolumab 3 mg/kg kahden viikon välein estää PD-1:tä, estäen väsymystä ja toiminnallista tukahdutusta rokotteesta aiheutuneille ja kemoterapiasta vapautuneille kasvainspesifisille T-soluille. Kvantti-klassisen COLONYVAQ-CRC-moottorin tarkoituksena on maksimoida neo-antigeenikohteiden laatu; immunogeeninen kemoterapia lisää antigeenien saatavuutta; ja PD-1-salpaus ylläpitää T-solun efektoritoimintaa. Varhainen vaiheen I koe testaa tämän kolmikomponenttistrategian turvallisuutta ja toteuttamiskelpoisuutta adjuvantissa MRD-tilanteessa ja tuottaa alustavaa immuuni- ja molekyylivastedataa.