Multiomics surface receptor profiling of the NCI-60 tumor cell panel uncovers novel theranostics for cancer immunotherapy.

BACKGROUND Immunotherapy with immune checkpoint inhibitors (ICI) has revolutionized cancer therapy. However, therapeutic targeting of inhibitory T cell receptors such as PD-1 not only initiates a broad immune response against tumors, but also causes severe adverse effects. An ideal future stratified immunotherapy would interfere with cancer-specific cell surface receptors only. METHODS To identify such candidates, we profiled the surface receptors of the NCI-60 tumor cell panel via flow cytometry. The resulting surface receptor expression data were integrated into proteomic and transcriptomic NCI-60 datasets applying a sophisticated multiomics multiple co-inertia analysis (MCIA). This allowed us to identify surface profiles for skin, brain, colon, kidney, and bone marrow derived cell lines and cancer entity-specific cell surface receptor biomarkers for colon and renal cancer. RESULTS For colon cancer, identified biomarkers are CD15, CD104, CD324, CD326, CD49f, and for renal cancer, CD24, CD26, CD106 (VCAM1), EGFR, SSEA-3 (B3GALT5), SSEA-4 (TMCC1), TIM1 (HAVCR1), and TRA-1-60R (PODXL). Further data mining revealed that CD106 (VCAM1) in particular is a promising novel immunotherapeutic target for the treatment of renal cancer. CONCLUSION Altogether, our innovative multiomics analysis of the NCI-60 panel represents a highly valuable resource for uncovering surface receptors that could be further exploited for diagnostic and therapeutic purposes in the context of cancer immunotherapy

Die Auswirkungen eines kombinierten motorischen und kognitiven Trainings auf die graue Substanz und kognitive Leistungsfähigkeit des menschlichen Gehirns

Verschiedene Studien zeigen, dass körperliche Inaktivität einen nicht zu unterschätzenden Risikofaktor für die physische und psychische Gesundheit des Menschen darstellt. Die gesundheitsschädigenden Auswirkungen sind mit denen vergleichbar, die durch Rauchen oder Adipositas verursacht werden. Körperliche Aktivität hingegen wirkt sich nicht nur positiv, sondern sogar schützend auf die Gesundheit aus. Studienergebnisse belegen, dass körperliche Aktivität das Erkrankungsrisiko von kardiovaskulären Erkrankungen, Stoffwechselerkrankungen, arterieller Hypertension, Brust- und Darmkrebs, Depression, Angststörungen und Demenz signifikant senkt. Auch das Risiko eines vorzeitigen Todes wird dadurch signifikant reduziert. Des Weiteren wurden neuroplastische Veränderungen von grauer und weißer Substanz des Gehirns sowie verbesserte kognitive Leistungsfähigkeit als Folge körperlicher Aktivität beobachtet. Die vorliegende Studie untersucht die Auswirkungen eines kombinierten körperlichen und kognitiven Trainings namens Life Kinetik auf die graue Substanz und die kognitive Leistungsfähigkeit des menschlichen Gehirns. Dieses Trainingskonzept ist besonders, da es körperliche und kognitive Übungen ineinander integriert und schon bei frühen Erfolgen die Komplexität der Übungen erhöht, um einer Automatisierung vorzubeugen. Die ständige Veränderung und Neuheit der Bewegungsabläufe ist ein Hauptmerkmal des Trainings. Eine Trainingsgruppe bestehend aus 21 Probanden absolvierte min. 11 von insgesamt 13 Life Kinetik-Trainingsstunden und eine Kontrollgruppe mit 17 Probanden diente als Vergleich. Es wurden mit beiden Gruppen vor Beginn und nach Teilnahme am Life Kinetik-Training MRT-Aufnahmen sowie neuropsychologische Tests durchgeführt. Eingangs formulierte Hypothesen ließen in der Trainingsgruppe eine Zunahme von grauer Substanz im primärmotorischen Kortex, im supplementärmotorischen Kortex, im Kleinhirn, in den Basalganglien, im visuellen Kortex und im Hippocampus vermuten. Außerdem wurde eine Verbesserung der kognitiven Leistungen in neuropsychologischen Tests erwartet. Die morphologischen Ergebnisse der Trainingsgruppe sind sehr heterogen. Es zeigen sich auf der einen Seite Zunahmen grauer Substanz wie vermutet im Kleinhirn, in den Basalganglien und im visuellen Kortex sowie in Arealen, die eingangs zwar nicht vermutet wurden, aber die nach Studium derer Funktionen als passend interpretiert werden können. Auf der anderen Seite zeigen sich jedoch auch viele Abnahmen grauer Substanz. Allerdings zeichnet sich in der neurowissenschaftlichen Forschung immer deutlicher ein Trend dahingehend ab, dass Lernvorgänge und Training nicht nur Zunahmen, sondern sehr wohl auch Abnahmen von grauer Substanz nach sich ziehen und gerade die Veränderung in beide Richtungen Ausdruck individuellen Fortschritts ist. Daher werden die vorliegenden Abnahmen grauer Substanz den Zunahmen als gleichwertig interpretiert. Auch innerhalb der Abnahmen zeigen sich Hirnregionen, die eingangs zwar nicht vermutet, aber die nach Studium derer Funktionen als zum Life Kinetik-Training passend interpretiert werden können. Die neuropsychologischen Ergebnisse der Trainingsgruppe sind ebenfalls sehr heterogen. Es zeigt sich in den Tests Flexibilität und aktives Gesichtsfeld zwar eine signifikante Reduktion der Reaktionszeiten, jedoch ist das lediglich Ausdruck des Lerneffekts. Im Test geteilte Aufmerksamkeit zeigt sich eine signifikante Zunahme der Fehler. Alle übrigen Tests zeigen keinerlei signifikante Ergebnisse. Das könnte jedoch mit der zu gering gewählten Dauer sowie Intensität des Life Kinetik-Trainings zusammenhängen oder auch mit dem Umstand, dass es sich bei der Trainingsgruppe um vollkommen gesunde Probanden handelt und man daher auch keine signifikante Verbesserung der neuropsychologischen Funktionen erwarten dürfte. Somit ließ sich nur ein Teil der Hypothesen bestätigen. Allerdings ist die Probandenzahl der Trainingsgruppe auch eher gering (n=21) und das Life Kinetik-Training wurde mit relativ geringer Intensität einmal wöchentlich durchgeführt. Das bedeutet, dass eine Follow-Up-Studie mit einer höheren Probandenanzahl und einer höheren Frequenz an Trainingsstunden durchgeführt werden sollte, um die Auswirkungen von Life Kinetik auf die graue Substanz und kognitive Leistungsfähigkeit nochmals genauer nachzuvollziehen. Gegebenenfalls könnte man auch mit depressiven oder dementen Patienten arbeiten, um den Effekt auf klinisch auffällige Patientengruppen zu untersuchen und einen möglichen Nutzen daraus abzuleiten

The Exercising Brain: Changes in Functional Connectivity Induced by an Integrated Multimodal Cognitive and Whole-Body Coordination Training

This study investigated the impact of “life kinetik” training on brain plasticity in terms of an increased functional connectivity during resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI). The training is an integrated multimodal training that combines motor and cognitive aspects and challenges the brain by introducing new and unfamiliar coordinative tasks. Twenty-one subjects completed at least 11 one-hour-per-week “life kinetik” training sessions in 13 weeks as well as before and after rs-fMRI scans. Additionally, 11 control subjects with 2 rs-fMRI scans were included. The CONN toolbox was used to conduct several seed-to-voxel analyses. We searched for functional connectivity increases between brain regions expected to be involved in the exercises. Connections to brain regions representing parts of the default mode network, such as medial frontal cortex and posterior cingulate cortex, did not change. Significant connectivity alterations occurred between the visual cortex and parts of the superior parietal area (BA7). Premotor area and cingulate gyrus were also affected. We can conclude that the constant challenge of unfamiliar combinations of coordination tasks, combined with visual perception and working memory demands, seems to induce brain plasticity expressed in enhanced connectivity strength of brain regions due to coactivation