中文网站
Nat Med | Мулти-омичен пристап кон мапирање на интегрираниот туморски, имунолошки и микробен пејзаж на колоректалниот карцином ја открива интеракцијата на микробиомот со имунолошкиот систем
Иако биомаркерите за примарен рак на дебело црево се опширно проучувани во последниве години, сегашните клинички упатства се потпираат само на стадиумот на метастазите на тумор-лимфни јазли и откривање на дефекти на поправка на несовпаѓање на ДНК (MMR) или микросателитна нестабилност (MSI) (покрај стандардното патолошко тестирање) за да се утврдат препораките за третман. Истражувачите забележале недостаток на поврзаност помеѓу имунолошките одговори базирани на генска експресија, микробните профили и туморската строма во кохортата за колоректален карцином на Атласот на геномот на ракот (TCGA) и преживувањето на пациентите.
Со напредокот на истражувањата, објавено е дека квантитативните карактеристики на примарниот колоректален карцином, вклучувајќи ја клеточната, имунолошката, стромалната или микробната природа на ракот, значително корелираат со клиничките исходи, но сè уште постои ограничено разбирање за тоа како нивните интеракции влијаат на исходите кај пациентите.
За да се анализира врската помеѓу фенотипската комплексност и исходот, тим истражувачи од Институтот за медицински истражувања Сидра во Катар неодамна разви и валидираше интегриран скор (mICRoScore) кој идентификува група пациенти со добри стапки на преживување со комбинирање на карактеристиките на микробиомот и константите на имунолошкиот отфрлање (ICR). Тимот изврши сеопфатна геномска анализа на свежо замрзнати примероци од 348 пациенти со примарен колоректален карцином, вклучувајќи секвенционирање на РНК на тумори и соодветно здраво колоректално ткиво, секвенционирање на целиот егзом, секвенционирање на длабокиот Т-клеточен рецептор и генот 16S бактериска rRNA, дополнето со секвенционирање на целиот туморски геном за понатамошно карактеризирање на микробиомот. Студијата беше објавена во Nature Medicine како „Интегриран туморски, имунолошки и микробиомски атлас на рак на дебелото црево“.
Статија објавена во Nature Medicine
Преглед на AC-ICAM
Истражувачите користеле ортогонална геномска платформа за анализа на свежо замрзнати примероци од тумор и споредиле соседно здраво ткиво на дебелото црево (парови тумор-нормала) од пациенти со хистолошка дијагноза на рак на дебело црево без системска терапија. Врз основа на секвенционирање на целиот егзом (WES), контрола на квалитетот на податоците од RNA-seq и скрининг според критериумите за вклучување, геномските податоци од 348 пациенти биле задржани и користени за анализа понатамошен тек со средно време на следење од 4,6 години. Истражувачкиот тим го нарекол овој ресурс Sidra-LUMC AC-ICAM: Мапа и водич за интеракции на имунитет-рак-микробиом (Слика 1).
Молекуларна класификација со користење на ICR
Со зафаќање на модуларен сет на имунолошки генетски маркери за континуиран имунонадзор на ракот, наречен имунолошка константа на отфрлање (ICR), истражувачкиот тим го оптимизираше ICR со кондензирање во панел од 20 гени што опфаќа различни видови на рак, вклучувајќи меланом, рак на мочен меур и рак на дојка. ICR е исто така поврзан со одговор на имунотерапија кај различни видови на рак, вклучувајќи го и ракот на дојка.
Прво, истражувачите го потврдија ICR потписот на кохортата AC-ICAM, користејќи пристап на ко-класификација базиран на генот ICR за да ја класифицираат кохортата во три кластери/имунолошки подтипови: висок ICR (топли тумори), среден ICR и низок ICR (ладни тумори) (Слика 1б). Истражувачите ја карактеризираа имунолошката склоност поврзана со консензусни молекуларни подтипови (CMS), класификација на рак на дебело црево базирана на транскриптом. Категориите на CMS вклучуваа CMS1/имун, CMS2/канонски, CMS3/метаболичен и CMS4/мезенхимален. Анализата покажа дека ICR резултатите се негативно корелирани со одредени патеки на клетките на ракот кај сите подтипови на CMS, а позитивни корелации со имуносупресивни и стромално-поврзани патишта се забележани само кај туморите на CMS4.
Во сите CMS, изобилството на подгрупи на природни клетки убијци (NK) и Т-клетки беше највисоко кај подгрупите на ICR со висок имунитет, со поголема варијабилност кај другите подгрупи на леукоцити (Слика 1c). Имунолошките подтипови на ICR имаа различно вкупно преживување (OS) и преживување без прогресија на болеста (PFS), со прогресивно зголемување на ICR од низок до висок (Слика 1d), потврдувајќи ја прогностичката улога на ICR кај колоректалниот карцином.
Слика 1. Дизајн на студијата AC-ICAM, генски потпис поврзан со имунитетот, имунолошки и молекуларни подтипови и преживување.
ICR ги доловува клонално амплифицираните Т-клетки збогатени со тумор
Само малцинство од Т-клетките што го инфилтрираат туморското ткиво се специфични за туморските антигени (помалку од 10%). Затоа, поголемиот дел од интратуморските Т-клетки се нарекуваат минливи Т-клетки (минливи Т-клетки). Најсилната корелација со бројот на конвенционални Т-клетки со продуктивни TCR е забележана кај стромалните клеточни и леукоцитни субпопулации (откриени со RNA-seq), што може да се користи за проценка на Т-клеточните субпопулации (Слика 2а). Во ICR кластерите (целокупна и CMS класификација), највисоката клоналност на имуните SEQ TCR е забележана во ICR-високите и CMS подтиповите CMS1/имунолошки групи (Слика 2в), со најголем процент на ICR-високи тумори. Користејќи го целиот транскриптом (18.270 гени), шест ICR гени (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA и CXCL10) беа меѓу десетте најдобри гени позитивно поврзани со TCR имунолошката SEQ клоналност (Слика 2д). Клоналноста на ImmunoSEQ TCR корелираше посилно со повеќето ICR гени отколку корелациите забележани со користење на CD8+ маркери кои реагираат на тумор (Слика 2f и 2g). Како заклучок, горенаведената анализа сугерира дека ICR потписот го доловува присуството на збогатени со тумор, клонално амплифицирани Т-клетки и може да ги објасни неговите прогностички импликации.
Слика 2. TCR метрики и корелација со имунолошки поврзани гени, имунолошки и молекуларни подтипови.
Состав на микробиомот во здрави ткива и ткива од рак на дебелото црево
Истражувачите извршија секвенционирање на 16S rRNA користејќи ДНК извлечена од совпаднат тумор и здраво ткиво на дебелото црево од 246 пациенти (Слика 3а). За валидација, истражувачите дополнително анализираа податоци за секвенционирање на генот 16S rRNA од дополнителни 42 примероци од тумор кои немаа соодветна нормална ДНК достапна за анализа. Прво, истражувачите ја споредија релативната изобилство на флора помеѓу совпаднатите тумори и здравото ткиво на дебелото црево. Clostridium perfringens беше значително зголемен во туморите во споредба со здравите примероци (Слика 3а-3д). Немаше значајна разлика во алфа разновидноста (разновидност и изобилство на видови во еден примерок) помеѓу туморот и здравите примероци, а беше забележано и умерено намалување на микробната разновидност кај туморите со висок ICR во однос на туморите со низок ICR.
За да откријат клинички релевантни асоцијации помеѓу микробните профили и клиничките исходи, истражувачите имаа за цел да користат податоци од секвенционирањето на гените 16S rRNA за да идентификуваат карактеристики на микробиомот што го предвидуваат преживувањето. На AC-ICAM246, истражувачите користеа OS Cox регресивен модел кој избра 41 карактеристика со коефициенти кои не се нула (поврзани со диференцијален ризик од смртност), наречени MBR класификатори (Слика 3f).
Во оваа кохорта 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 продолженото OS во две независно валидирани кохорти (ICAM42 и TCGA-COAD). (Слика 3) Студијата покажа силна корелација помеѓу ендогастричните коки и MBR резултатите, кои беа слични кај туморското и здравото ткиво на дебелото црево.
Слика 3. Микробиом во туморот и здравите ткива и врската со интракранијалниот релапс (ICR) и преживувањето на пациентите.
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 покажа дека прогностичкиот ефект на ICR може да се должи на неговата способност да ги фати клоновите на Т-клетки збогатени со тумор и евентуално туморски антиген-специфични.
Со анализа на составот на туморскиот микробиом користејќи секвенционирање на генот 16S rRNA во примероци од AC-ICAM, тимот идентификуваше микробиомски потпис (MBR ризик-оценка) со силна прогностичка вредност. Иако овој потпис беше изведен од примероци од тумор, постоеше силна корелација помеѓу здравиот колоректум и туморскиот MBR ризик-оценка, што сугерира дека овој потпис може да го опфати составот на цревниот микробиом кај пациентите. Со комбинирање на ICR и MBR резултатите, беше можно да се идентификува и валидира мулти-омичен студентски биомаркер кој го предвидува преживувањето кај пациенти со рак на дебело црево. Мулти-омскиот збир на податоци од студијата обезбедува ресурс за подобро разбирање на биологијата на ракот на дебело црево и помага во откривањето персонализирани терапевтски пристапи.
Време на објавување: 15 јуни 2023 година
Поставки за приватност