ImmunoDB: a web based tool to analyze preclinical data Rosa LAVIERI a - - PowerPoint PPT Presentation

ImmunoDB: a web based tool to analyze preclinical data Rosa LAVIERI a Gilberto FILACI b Daniela FENOGLIO b and Mauro GIACOMINI a,1

a Department of Informatics, Bioengineering, Robotics and System Engineering (DIBRIS), University of Genoa,

Via Opera Pia 13, 16145 Genoa, Italy

b Centre of Excellence for Biomedical Research (CEBR), University of Genoa, Italy

Drug ¡discovery ¡and ¡development… ¡

• Results ¡from ¡laboratory ¡research ¡become ¡the ¡basis ¡for ¡an ¡inves9ga9onal ¡new ¡drug ¡

and ¡an ¡applica9on ¡seeks ¡permission ¡to ¡use ¡the ¡drug/therapy ¡in ¡clinical ¡trial. ¡ ¡ ¡

• ¡Combining ¡or ¡integra9ng ¡the ¡data ¡sets ¡with ¡similar ¡basic ¡hypotheses ¡can ¡help ¡

reduce ¡study ¡bias, ¡increase ¡sta9s9cal ¡power ¡and ¡improve ¡overall ¡biological ¡ understanding ¡. ¡ ¡

GX301 vaccine ¡

• ImmunoDB is a user-friendly and flexible tool developed to easily store and

manage relational large amount of data in order to prepare them for a correct statistical analysis.

• ImmunoDB was used for the analysis of data obtained from an in vitro study

done for assess the immunogenicity of the four telomerase peptides included in the GX301 vaccine.

ImmunoDB ¡it ¡has ¡been ¡created ¡from ¡a ¡ collabora9on ¡between ¡the ¡Medinfo ¡ Laboratory ¡of ¡DIBRIS ¡and ¡the ¡clinical ¡ immunology ¡unit ¡at ¡CEBR. ¡ ¡ The ¡project ¡ImmunoDB… ¡

• In ¡this ¡study ¡the ¡blood ¡samples ¡from ¡21 ¡healthy ¡subjects ¡were ¡used ¡to ¡purify ¡the ¡peripheral ¡

blood ¡mononuclear ¡cells ¡(PBMC). ¡

• Two ¡procedures ¡were ¡adopted ¡to ¡perform ¡the ¡analyses ¡on ¡cells ¡obtained ¡from ¡human ¡blood: ¡

ELISPOT ¡and ¡IS ¡(cytokine ¡intracellular ¡staining ¡)by ¡flow ¡cytometry. ¡ ¡

• The ¡experimental ¡protocol ¡was ¡conceived ¡in ¡order ¡to ¡analyze ¡in ¡vitro ¡the ¡immunogenicity ¡of ¡

the ¡four ¡telomerase ¡pepLdes ¡(A,B,C,D) ¡present ¡in ¡the ¡vaccine ¡GX301, ¡tested ¡separately ¡or ¡in ¡ combinaLon(A+B+C+D) ¡

• To ¡this ¡aim, ¡the ¡frequency ¡of ¡responders ¡and ¡the ¡frequency ¡of ¡pepLde-­‑specific ¡T ¡cells ¡was ¡also ¡

taken ¡into ¡consideraLon ¡as ¡a ¡measure ¡of ¡the ¡intensity ¡of ¡the ¡T ¡cell ¡response ¡in ¡responders. ¡

The ¡in ¡vitro ¡study ¡was ¡done ¡for ¡asses ¡the ¡immunogenecity ¡

• f ¡the ¡GX301 ¡vaccine. ¡

Experimental ¡ DATA ¡ ¡ ImmunoDB ¡ ¡ In ¡vitro ¡experiments ¡ ¡

GX301 ¡vaccine ¡

StaLsLcal ¡tools ¡

ABCD ¡ ¡ A+B+C+D ¡

The ¡vaccine ¡GX301 ¡has ¡completed ¡a ¡Phase ¡I/II ¡trial ¡in ¡Italy ¡to ¡evaluate ¡safety ¡and ¡ immune ¡responses ¡in ¡paLents ¡with ¡prostate ¡and ¡renal ¡cancer ¡with ¡very ¡ encouraging ¡results. ¡

Why ¡ImmunoDB ¡??? ¡

ImmunoDB ¡is ¡a ¡tool ¡ ¡able ¡to ¡assist ¡researchers ¡in ¡the ¡ management ¡of ¡large ¡sets ¡of ¡preclinical ¡data ¡ ¡and ¡ has ¡been ¡used ¡independently ¡by ¡researchers. ¡ ¡

Usually ¡as ¡analyzing ¡ the ¡experimental ¡ data, ¡the ¡researcher ¡? ¡ What ¡are ¡the ¡tool ¡at ¡its ¡ disposal? ¡ Tools ¡can ¡be ¡developed ¡that ¡are ¡ not ¡difficult ¡to ¡use ¡but ¡at ¡the ¡ same ¡=me ¡more ¡secure ¡(robust)? ¡

What ¡are ¡the ¡pre-­‑clinical ¡data? ¡ measure ¡of ¡effecLveness ¡of ¡GX301 ¡is ¡the ¡ immunogenicity ¡that ¡is ¡expressed ¡in ¡term ¡of ¡ frequencies ¡ ¡: ¡ PosiLve ¡RESPONSES ¡: ¡ ¡

• >30% ¡background ¡number ¡of ¡

spots ¡for ¡ELISPOT ¡analysis; ¡

• >0.1% ¡posiLve ¡cells ¡for ¡

intracellular ¡staining ¡and ¡flow ¡ cytometry ¡ ¡ ¡ ¡ PosiLve ¡RESPONDERS ¡: ¡ frequency ¡of ¡subjects ¡showing ¡ inducLon ¡of ¡pepLde(s)-­‑ specific ¡immune ¡response ¡ before ¡and ¡aaer ¡T ¡lymphocyte ¡ sLmulaLon ¡with ¡the ¡ pepLde(s); ¡ ¡ A ¡mathemaLcs ¡algorithm ¡is ¡defined ¡to ¡obtain ¡the ¡ posiLve ¡response ¡values. ¡

Esperimenti

ID_esperimento int ID_soggetto int ID_peptide int ID_Tipo_Esperimento int ID_target int concentrazione float risp_neg float risp_pos float ID_udm_risp int ID_Tipo_Cellule int ID_udm_conc int Column ¡Name Data ¡Type Allow ¡Nulls

Sog g etti

ID_soggetto Nome_soggetto ID_caratteristica

Caratteristiche

ID_caratteristica Nome_caratteristica

Peptidi

ID_peptide Nome_Peptidi

Targ ets

ID_target Nome_target

Tipo ¡Esperimenti

ID_Tipo_Esperimento Nome_TipoEsperimento

UnitàDiMisura

ID_udm Nome_udm

TipoCellule

ID_Tipo_Cellule Nome_Tipo_cellule

Each measured data is strictly bounded with its descriptive parameters and these links are permanently recorded in the DB tables.

The ¡core ¡of ¡applica9on ¡is ¡a ¡rela9onal ¡DB. ¡

The ¡“Esperimen9” ¡table ¡which ¡included ¡all ¡the ¡parameters ¡ that ¡characterize ¡each ¡vitro ¡experiment ¡and ¡in ¡the ¡other ¡ table ¡variables ¡that ¡classify ¡incoming ¡data ¡as ¡subjects ¡or ¡

• pep9des. ¡

With ¡this ¡tool ¡easy ¡to ¡use, ¡the ¡ researcher ¡immediately ¡displays ¡ tables ¡containing ¡the ¡number ¡of ¡ posi9ve ¡responses ¡and ¡ responders ¡that ¡may ¡already ¡be ¡ processed ¡into ¡other ¡tools ¡such ¡ as ¡Prism ¡or ¡SPSS ¡and ¡thanks ¡to ¡ the ¡characterizaLon ¡of ¡each ¡ experiment ¡from ¡the ¡ structurated ¡informa9on ¡can ¡ reduce ¡errors. ¡ ¡

the web page were the researcher can chose the parameters to be considered … ¡

Some ¡web ¡page ¡of ¡ImmunoDB ¡… ¡

…and then visualize the number of positive responses

• btained with the parameters set to the indicated value. ¡

the ¡researcher ¡can ¡set ¡the ¡values ¡of ¡some ¡parameters ¡(cells ¡type, ¡concentraLons ¡ pepLde, ¡target ¡type, ¡characterisLc ¡type) ¡in ¡order ¡to ¡find ¡the ¡subject ¡responders ¡to ¡single ¡ treatments: ¡the ¡four ¡pepLdes ¡the ¡combine ¡treatment ¡(ABCD) ¡and ¡theoreLcal ¡sum ¡(A+B +C+D: ¡a ¡subject ¡is ¡posiLve ¡to ¡it, ¡if ¡it ¡is ¡posiLve ¡at ¡least ¡to ¡one ¡pepLde). ¡ ¡ ¡ The ¡collecLon ¡of ¡posiLve ¡responses ¡and ¡responders ¡with ¡ their ¡characterized ¡parameters ¡are ¡then ¡exportable ¡with ¡ standard ¡format ¡toward ¡commercial ¡staLsLcal ¡tools ¡(like ¡ Graph ¡PAD ¡Prism) ¡in ¡order ¡to ¡perform ¡significance ¡analysis. ¡

Some ¡web ¡page ¡of ¡ImmunoDB ¡… ¡

Conclusions… ¡

ü ImmunoDB ¡tool ¡is ¡able ¡to ¡assist ¡researchers ¡in ¡the ¡management ¡of ¡large ¡sets ¡of ¡preclinical ¡data ¡has ¡ been ¡used ¡independently ¡by ¡researchers. ¡ ü In ¡fact ¡the ¡researcher ¡immediately ¡displays ¡tables ¡containing ¡the ¡number ¡of ¡posi9ve ¡responses ¡

and ¡responders ¡that ¡may ¡already ¡be ¡processed ¡into ¡other ¡tools ¡such ¡as ¡Prism ¡or ¡SPSS ¡ ¡to ¡speed ¡up ¡the ¡

prepara9on ¡of ¡manuscripts ¡for ¡publica9on ¡on ¡immunological ¡journal ¡and ¡thanks ¡to ¡the ¡characteriza9on ¡of ¡ each ¡experiment ¡from ¡the ¡structurated ¡informa9on ¡can ¡reduce ¡errors. ¡ ¡ ¡ ü This ¡web ¡applica9on ¡model ¡has ¡been ¡developed ¡specifically ¡for ¡this ¡preclinical ¡study ¡in ¡which ¡the ¡objec9ve ¡is ¡ the ¡evalua9on ¡of ¡immunogenicity ¡of ¡the ¡GX301 ¡vaccine, ¡but ¡the ¡structure ¡and ¡organiza9on ¡of ¡data ¡

analysis ¡can ¡also ¡be ¡used ¡for ¡studies ¡with ¡other ¡purposes. ¡ ¡

ü Finally, ¡this ¡tool ¡requires ¡a ¡limitated ¡budget ¡for ¡the ¡development ¡and ¡management ¡so ¡as ¡to ¡be ¡ developed ¡also ¡by ¡small ¡ins9tu9ons ¡that ¡do ¡not ¡have ¡access ¡to ¡large ¡budgets. ¡