中文网站
Нат Мед | Мулти-омичен пристап за мапирање на интегрираниот тумор, имунолошкиот и микробиолошкиот пејзаж на колоректалниот карцином ја открива интеракцијата на микробиомот со имунолошкиот систем
Иако биомаркерите за примарниот карцином на дебелото црево се опширно проучувани во последниве години, сегашните клинички упатства се потпираат само на стадиум на метастази на тумор-лимфни јазли и откривање на дефекти за поправка на неусогласеност на ДНК (MMR) или микросателитска нестабилност (MSI) (покрај стандардното патолошко тестирање) за да се утврдат препораките за третман. Истражувачите забележале недостаток на поврзаност помеѓу имунолошките одговори засновани на генска експресија, микробиолошките профили и стромата на туморот во групата на колоректален карцином на атласот на ракот (TCGA) и преживувањето на пациентите.
Како што напредуваше истражувањето, квантитативните карактеристики на примарниот колоректален карцином, вклучително и канцерогената клеточна, имунолошка, стромална или микробна природа на ракот, се пријавени дека значително корелираат со клиничките резултати, но сè уште постои ограничено разбирање за тоа како нивните интеракции влијаат на исходот на пациентот.
За да се отсече врската помеѓу фенотипската сложеност и исходот, тим од истражувачи од Институтот за медицински истражувања Сидра во Катар неодамна развија и потврдија интегриран резултат (mICRoScore) кој идентификува група пациенти со добри стапки на преживување со комбинирање на карактеристиките на микробиомот и константите на имуно отфрлање (ICR). Тимот изврши сеопфатна геномска анализа на свежо замрзнати примероци од 348 пациенти со примарен колоректален карцином, вклучително и РНК секвенционирање на тумори и усогласено здраво колоректално ткиво, секвенционирање на цели егзом, секвенционирање на длабоки Т-клеточни рецептори и секвенционирање на бактериски рРНК генски 16S, дополнети со секвенцирање на целиот туморски геном за дополнително карактеризирање на микробиомот. Студијата беше објавена во Nature Medicine како „Интегриран тумор, имунолошки и микробиомски атлас на рак на дебелото црево“.
Статија објавена во Nature Medicine
AC-ICAM Преглед
Истражувачите користеа ортогонална геномска платформа за да ги анализираат свежо замрзнатите примероци на тумор и совпаднаа соседното здраво ткиво на дебелото црево (тумор-нормални парови) од пациенти со хистолошка дијагноза на рак на дебелото црево без системска терапија. Врз основа на секвенционирање на целиот егзом (WES), контрола на квалитетот на податоците на RNA-seq и скрининг на критериумите за вклучување, геномските податоци од 348 пациенти беа задржани и користени за низводно анализа со просечно следење од 4,6 години. Истражувачкиот тим го нарече овој ресурс Sidra-LUMC AC-ICAM: Карта и водич за интеракциите на имунолошкиот рак-микробиом (Слика 1).
Молекуларна класификација со помош на ICR
Добивајќи модуларен сет на имунолошки генетски маркери за континуиран имунонадзор на ракот, наречена имунолошка константа на отфрлање (ICR), истражувачкиот тим го оптимизираше ICR со тоа што го кондензираше во панел од 20 гени што покрива различни видови на рак, вклучувајќи меланом, рак на мочниот меур и рак на дојка. ICR, исто така, е поврзан со одговорот на имунотерапија кај различни видови на рак, вклучително и рак на дојка.
Прво, истражувачите го потврдија потписот на ICR на групата AC-ICAM, користејќи пристап за кокласификација базиран на ген на ICR за да ја класифицира групата во три кластери/имуни подтипови: висок ICR (топли тумори), среден ICR и низок ICR (ладни тумори) (Слика 1б). Истражувачите ја карактеризираа имунолошката склоност поврзана со консензусните молекуларни подтипови (CMS), класификација на рак на дебелото црево базирана на транскриптом. категориите CMS вклучуваа CMS1/имунолошки, CMS2/канонски, CMS3/метаболички и CMS4/мезенхимални. Анализата покажа дека резултатите од ICR биле негативно поврзани со одредени патеки на клетките на ракот во сите подтипови на CMS, а позитивните корелации со имуносупресивните и патеките поврзани со стромалите биле забележани само кај туморите на CMS4.
Во сите CMS, изобилството на подмножества на природни убијци (NK) клетки и Т-клетки беше највисоко кај ICR високоимуните подтипови, со поголема варијабилност во другите подмножества на леукоцити (слика 1c). Имуните подтипови на ICR имаа различни OS и PFS, со прогресивно зголемување на ICR од ниска на висока (слика 1d валидна прогноза на рак).
Слика 1. Дизајн на студијата AC-ICAM, потпис на генот поврзан со имунолошкиот систем, имунолошки и молекуларни подтипови и преживување.
ICR ги доловува Т-клетките збогатени со тумор, клонално засилени
Пријавено е дека само мал дел од Т-клетките кои инфилтрираат на туморското ткиво се специфични за туморските антигени (помалку од 10%). Затоа, поголемиот дел од интра-туморните Т-клетки се нарекуваат Т-клетки на случаен случај (Т-клетки на случаен случај). Најсилната корелација со бројот на конвенционалните Т-клетки со продуктивни TCRs беше забележана во субпопулациите на стромалните клетки и леукоцитите (откриени со RNA-seq), што може да се користи за проценка на субпопулациите на Т-клетките (Слика 2а). Во ICR кластерите (вкупна и CMS класификација), највисоката клоналност на имуните SEQ TCRs беше забележана во ICR-висока и CMS подтип CMS1/имуните групи (слика 2c), со најголем дел од тумори со висок ICR. Користејќи го целиот транскриптом (18.270 гени), шест ICR гени (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA и CXCL10) беа меѓу првите десет гени позитивно поврзани со TCR имунолошкиот SEQ клоналност (Слика 2г). Клоналноста на ImmunoSEQ TCR беше посилна корелација со повеќето ICR гени отколку корелациите забележани со користење на маркери CD8+ одговорни на тумор (Слика 2f и 2g). Како заклучок, горната анализа сугерира дека потписот на ICR го доловува присуството на збогатени со тумор, клонално засилени Т-клетки и може да ги објасни неговите прогностички импликации.
Слика 2. TCR метрика и корелација со гени поврзани со имунолошкиот систем, имунолошки и молекуларни подтипови.
Состав на микробиом во здрави ткива и ткива на рак на дебелото црево
Истражувачите извршија секвенционирање на 16S rRNA користејќи ДНК извлечена од соодветниот тумор и здравото ткиво на дебелото црево од 246 пациенти (Слика 3а). За валидација, истражувачите дополнително ги анализираа податоците за секвенционирање на генот 16S rRNA од дополнителни 42 примероци на тумор кои немаа соодветна нормална ДНК достапна за анализа. Прво, истражувачите го споредија релативното изобилство на флора помеѓу соодветните тумори и здравото ткиво на дебелото црево. Clostridium perfringens беше значително зголемен кај туморите во споредба со здравите примероци (Слика 3а-3г). Немаше значајна разлика во алфа-различноста (разновидност и изобилство на видови во еден примерок) помеѓу туморот и здравите примероци, а скромно намалување на микробната разновидност беше забележано кај туморите со висока ICR во однос на туморите со ниска ICR.
За да откријат клинички релевантни асоцијации помеѓу микробиолошките профили и клиничките резултати, истражувачите имаа за цел да ги користат податоците за секвенционирање на генот 16S rRNA за да ги идентификуваат карактеристиките на микробиомот што предвидуваат преживување. На AC-ICAM246, истражувачите извршија регресивен модел на OS Cox кој избра 41 карактеристика со коефициенти не-нулти (поврзани со диференцијален ризик за смртност), наречени MBR класификатори (Слика 3f).
Во оваа група за обука (ICAM246), нискиот MBR резултат (MBR<0, низок MBR) беше поврзан со значително помал ризик од смрт (85%). Истражувачите ја потврдија поврзаноста помеѓу нискиот MBR (ризик) и продолжениот ОС во две независно потврдени групи (ICAM42 и TCGA-COAD). (Слика 3) Студијата покажа силна корелација помеѓу ендогастричните коки и MBR резултати, кои беа слични кај туморот и здравото ткиво на дебелото црево.
Слика 3. Микробиом во туморот и здравите ткива и односот со ICR и преживувањето на пациентот.
Заклучок
Мулти-омскиот пристап што се користи во оваа студија овозможува темелно откривање и анализа на молекуларниот потпис на имунолошкиот одговор кај колоректалниот карцином и ја открива интеракцијата помеѓу микробиомот и имунолошкиот систем. Длабокото TCR секвенционирање на туморот и здравите ткива откри дека прогностичкиот ефект на ICR може да се должи на неговата способност да фати клонови на Т-клетките збогатени со тумор, а можеби и специфични за туморски антиген.
Со анализа на составот на туморскиот микробиом користејќи секвенционирање на генот 16S rRNA во примероците AC-ICAM, тимот идентификуваше потпис на микробиомот (MBR risk score) со силна прогностичка вредност. Иако овој потпис беше изведен од примероци на тумор, постоеше силна корелација помеѓу здравиот колоректум и резултатот за ризик од тумор MBR, што сугерира дека овој потпис може да го долови составот на цревниот микробиом на пациентите. Со комбинирање на резултатите на ICR и MBR, беше можно да се идентификува и потврди мулти-омичен студентски биомаркер кој предвидува преживување кај пациенти со рак на дебелото црево. Мулти-омичната база на податоци на студијата обезбедува ресурс за подобро разбирање на биологијата на ракот на дебелото црево и помош за откривање персонализирани терапевтски пристапи.
Време на објавување: 15-ти јуни 2023 година
Поставки за приватност