Nat Med | Több-oMIKA megközelítés az integrált daganat feltérképezéséhez

Nat Med | A vastagbélrák integrált daganat-, immun- és mikrobiális tájképének feltérképezésének multi-omics-megközelítése feltárja a mikrobióm és az immunrendszer kölcsönhatását
Noha az elsődleges vastagbélrák biomarkereit az utóbbi években széles körben tanulmányozták, a jelenlegi klinikai iránymutatások csak a tumor-Lymph csomópont-metasztázis stádiumára és a DNS-eltérés javításának (MMR) vagy a mikroszatellit instabilitás (MSI) kimutatására támaszkodnak (a szokásos patológiás tesztelés mellett) a kezelési ajánlások meghatározására. A kutatók megfigyelték, hogy nincs kapcsolat a gén expressziós alapú immunválaszok, a mikrobiális profilok és a tumor stroma között a rák genom-Atlas (TCGA) kolorektális rákos kohortban és a betegek túlélésében.

A kutatás előrehaladtával az elsődleges vastagbélrák kvantitatív tulajdonságairól, ideértve a rákos sejtek, immun, stroma vagy mikrobiális természetű, a rákos mikrobiális jellegét, szignifikánsan korrelálnak a klinikai eredményekkel, ám még mindig korlátozott megértés, hogy ezek kölcsönhatása miként befolyásolja kölcsönhatásaikat.
A fenotípusos bonyolultság és az eredmény közötti kapcsolat boncolására a katari Sidra Orvosi Kutatási Intézet kutatócsoportja a közelmúltban kifejlesztett és validálta az integrált pontszámot (mikroszkoló), amely azonosítja a jó túlélési arányú betegek egy csoportját, a mikrobióma jellemzői és az immun elutasító állandók (ICR) kombinálásával. A csoport a primer vastagbélrákban szenvedő 348 betegből származó friss fagyasztott minták átfogó genomikus elemzését végezte, ideértve a daganatok RNS-szekvenálását és az egészséges kolorektális szövetet, az egész exome szekvenálás, a mély T-sejt receptor és a 16S baktérium-rRNS gén szekvenálását, kiegészítve a teljes daganat-genom szekvenciával, hogy tovább jellemezzék a mikrobiome-t. A tanulmányt a Nature Medicine -ben „integrált daganat-, immun- és mikrobióm -atlaszként jelentették meg a vastagbélrákban”.

A Nature Medicine -ben közzétett cikk

AC-ICAM áttekintés

A kutatók ortogonális genomplatformot használtak a friss fagyasztott tumorminták és a szomszédos, egészséges vastagbélszövet (tumor-normál párok) elemzésére a vastagbélrák szisztémás kezelés nélküli szövettani diagnózisában szenvedő betegektől. A teljes exome szekvenálás (WES), az RNS-seq adatminőség-ellenőrzés és az inklúziós kritériumok szűrése alapján 348 beteg genomi adatait megtartottuk és felhasználták a downstream elemzéshez, 4,6 éves medián nyomon követéssel. A kutatócsoport ezt az erőforrást Sidra-Lumc AC-ICAM-nak nevezte: térkép és útmutató az immun-rák-mikrobioma interakciókhoz (1. ábra).

Molekuláris osztályozás az ICR használatával

Az immungenetikai markerek moduláris halmazának rögzítésével a folyamatos rákos immunszurveillance-hez, az úgynevezett elutasítás immunállandójának (ICR), a kutatócsoport optimalizálta az ICR-t úgy, hogy azt egy 20-gén panelen kondenzálta, amely különféle rák típusokat tartalmaz, beleértve a melanómát, a hólyagrákot és az emlőrákot. Az ICR -t az immunterápiás válaszhoz is társították a rákfajtákban, beleértve az emlőrákot is.

Először, a kutatók az AC-ICAM kohort ICR aláírását validálták, ICR gén-alapú együttosztályozási megközelítést alkalmazva, hogy a kohortot három klaszterbe/immun altípusba sorolják: magas ICR (forró daganatok), közepes ICR és alacsony ICR (hideg daganatok) (1B. Ábra). A kutatók jellemezték a konszenzus molekuláris altípusokkal (CMS), a vastagbélrák transzkriptom-alapú osztályozásával kapcsolatos immunrendszert. A CMS kategóriák között szerepelt a CMS1/immun, a CMS2/Canonical, a CMS3/Metabolic és a CMS4/Mesenchymal. Az elemzés kimutatta, hogy az ICR pontszámai negatívan korreláltak bizonyos rákos sejtek útjaival az összes CMS altípusban, és csak az immunszuppresszív és stroma-rokon útvonalakkal való pozitív korrelációt figyeltünk meg, csak a CMS4 daganatokban.

Az összes CMS -ben a természetes gyilkos (NK) sejtek és a T -sejtek alcsoportjai a legmagasabbak voltak az ICR magas immun altípusaiban, nagyobb variabilitással más leukocita részhalmazokban (1C. Ábra) .ICR immun altípusai eltérő OS -t és PFS -t mutattak, az ICR fokozatos növekedésével az alacsony vagy a magasról magasra (1D. Ábra), validálva az ICR prognosztikai szerepét.

1. ábra.
Az ICR rögzíti a tumor által dúsított, klonálisan amplifikált T-sejteket
A tumorszövet infiltráló T -sejtjeinek csak egy kisebbsége szerint a tumor antigénekre specifikus (kevesebb, mint 10%). Ezért az intra-tumor T-sejtek többségét járókelő T-sejteknek (járókelő T-sejteknek) nevezzük. A produktív TCR-ekkel a hagyományos T-sejtek számával a legerősebb korrelációt megfigyelték a stroma sejtek és a leukocita alpopulációkban (RNS-seq által kimutatva), amely felhasználható a T-sejt alpopulációinak becslésére (2A. Ábra). Az ICR klaszterekben (összességében és a CMS osztályozás) az ICR-magas és CMS CMS1/immuncsoportokban (2C. Ábra) az ICR-magas és CMS altípusban (2C. Ábra) a legmagasabb szintű klonalitást figyelték meg, az ICR-magas daganatok legnagyobb arányával. A teljes transzkriptom (18 270 gén) felhasználásával hat ICR gén (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA és CXCL10) volt a TCR immunszekciós klónossággal pozitívan társított tíz legfontosabb gén között (2D. Ábra). Az ImmunoseQ TCR klonalitás szorosabban korrelált a legtöbb ICR génnel, mint a tumorra reagáló CD8+ markerek alkalmazásával megfigyelt korrelációk (2F. És 2G. Ábra). Összegezve, a fenti elemzés azt sugallja, hogy az ICR aláírás megragadja a daganatokkal dúsított, klonálisan amplifikált T-sejtek jelenlétét, és magyarázhatja annak prognosztikai következményeit.

2. ábra.
Mikrobióm -összetétel az egészséges és vastagbélrákos szövetekben
A kutatók 16S rRNS -szekvenálást végeztek a 246 betegből illesztett tumorból és egészséges vastagbélszövetből extrahált DNS alkalmazásával (3A. Ábra). A validálás céljából a kutatók emellett a 16S rRNS génszekvenálási adatait is elemezték további 42 tumormintákból, amelyek nem felelnek meg az elemzéshez rendelkezésre álló normál DNS -nek. Először, a kutatók összehasonlították a növényi daganatok és az egészséges vastagbélszövetek közötti relatív mennyiségét. A Clostridium perfringens szignifikánsan megnőtt a daganatokban az egészséges mintákhoz képest (3A-3D. Ábra). Nem volt szignifikáns különbség az alfa-sokféleségben (az egyetlen mintában a fajok sokfélesége és a fajok bősége) a tumor és az egészséges minták között, és az ICR-magas daganatokban a mikrobiális sokféleség szerény csökkenését figyelték meg az ICR-alacsony daganatokhoz viszonyítva.
A mikrobiális profilok és a klinikai eredmények közötti klinikai szempontból releváns asszociációk kimutatására a kutatók arra törekedtek, hogy a 16S rRNS génszekvenálási adatokat felhasználják a túlélést előrejelző mikrobióm -jellemzők azonosítására. Az AC-ICAM246-on a kutatók egy OS COX regressziós modellt futtattak, amely 41 funkciót választott ki nulla együtthatókkal (a differenciális halálozási kockázathoz kapcsolódó), az úgynevezett MBR osztályozóknak (3F. Ábra).
Ebben az edzési kohortban (ICAM246) az alacsony MBR -pontszámot (MBR <0, alacsony MBR) szignifikánsan alacsonyabb halál kockázatával (85%) társították. A kutatók megerősítették az alacsony MBR (kockázat) és a meghosszabbított operációs rendszer közötti összefüggést két függetlenül validált kohortban (ICAM42 és TCGA-COAD). (3. ábra) A tanulmány szoros összefüggést mutatott az endogasztrikus COCCI és az MBR pontszámok között, amelyek hasonlóak voltak a tumor és az egészséges vastagbélszövetben.

3. ábra. Mikrobióma a tumor és az egészséges szövetekben, valamint az ICR és a beteg túlélésével való kapcsolat.
Következtetés
A tanulmányban alkalmazott multi-oMIKA megközelítés lehetővé teszi az immunválasz molekuláris aláírásának alapos kimutatását és elemzését a vastagbélrákban, és feltárja a mikrobióma és az immunrendszer közötti kölcsönhatást. A tumor és az egészséges szövetek mély TCR-szekvenálása azt mutatta, hogy az ICR prognosztikai hatása annak oka lehet, hogy képes megragadni a tumorral dúsított és esetleg a tumor antigén-specifikus T-sejtklónokat.

A tumor mikrobióm összetételének elemzésével a 16S rRNS génszekvenálással az AC-ICAM mintákban, a csapat egy erős prognosztikai értékkel rendelkező mikrobióm aláírást (MBR kockázati pontszám) azonosított. Noha ezt az aláírást a tumormintákból származtatták, szoros összefüggés volt az egészséges colorectum és a tumor MBR kockázati pontja között, ami arra utal, hogy ez az aláírás megragadhatja a betegek bél mikrobióma összetételét. Az ICR és az MBR pontszámok kombinálásával lehetett azonosítani és validálni egy multi-Oc-diák-biomarkeret, amely előrejelzi a túlélést vastagbélrákban szenvedő betegekben. A tanulmány multi-OMC adatkészlete forrást biztosít a vastagbélrák biológiájának jobb megértéséhez és a személyre szabott terápiás megközelítések felfedezéséhez.

Referencia:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, EI et al. A vastagbélrák integrált daganat-, immun- és mikrobióm -atlasza. Nat Med 29, 1273–1286 (2023).