中文网站
Nat Med | Přístup více omilů k mapování integrovaného nádoru, imunitního a mikrobiálního prostředí kolorektálního karcinomu odhaluje interakci mikrobiomu s imunitním systémem
Ačkoli biomarkery pro primární karcinom tlustého střeva byly v posledních letech rozsáhle studovány, současné klinické pokyny se spoléhají pouze na stagingu a detekci oprav neshody DNA (MMR) nebo defekty nestability mikrosatelitu (MSI) (kromě standardní testování patologie) (kromě standardních testování patologie). Vědci zaznamenali nedostatek souvislosti mezi imunitními odpověďmi založenými na genové expresi, mikrobiálními profily a nádorovou stroma v kohortě kolorektálního karcinomu a přežití pacienta na kolorektálním karcinomu (TCGA).
Jak výzkum pokročil, bylo hlášeno, že kvantitativní charakteristiky primárního kolorektálního karcinomu, včetně buněčného, imunitního, stromálního nebo mikrobiální povahy rakoviny, významně korelují s klinickými výsledky, ale stále existuje omezené pochopení toho, jak jejich interakce ovlivňují výsledky pacienta.
Aby se rozeznal vztah mezi fenotypovou složitostí a výsledkem, tým vědců z Sidra Institute pro lékařský výzkum v Kataru nedávno vyvinul a ověřil integrované skóre (mikroskor), které identifikuje skupinu pacientů s dobrou mírou přežití kombinací charakteristik mikrobiomu a konstantům imunitního odmítnutí (ICR). Tým provedl komplexní genomickou analýzu čerstvých zmrazených vzorků od 348 pacientů s primárním kolorektálním karcinomem, včetně RNA sekvenování nádorů a odpovídajících zdravé kolorektální tkáně, celé exome sekvenování, hlubokého receptoru T-buněk a 16S bakteriálního rRNA genu sekvenování sekvenováním genomu nádoru. Studie byla zveřejněna v přírodní medicíně jako „integrovaný nádor, imunitní a mikrobiomový atlas rakoviny tlustého střeva“.
Článek publikovaný v Nature Medicine
Přehled AC-ICAM
Vědci použili ortogonální genomickou platformu k analýze čerstvých vzorků zmrazených nádorů a odpovídaly sousední zdravé tkáni tlustého střeva (nádorové normální páry) od pacientů s histologickou diagnózou rakoviny tlustého střeva bez systémové terapie. Na základě celého exomového sekvenování (WES), kontroly kvality dat RNA-seq a screeningu kritérií inkluze byla genomická data od 348 pacientů zachována a použita pro downstream analýzu se střední hodnotou 4,6 let. Výzkumný tým pojmenoval tento zdroj Sidra-Lumc Ac-ICAM: mapa a průvodce interakcemi imunitních mikrobiomů (obrázek 1).
Molekulární klasifikace pomocí ICR
Výzkumný tým, který zachycuje modulární sadu imunitních genetických markerů pro kontinuální imunosurveillance, nazývané imunitní konstanta odmítnutí (ICR), optimalizoval ICR kondenzací do 20-genového panelu, který pokrýval různé typy rakoviny, včetně melanomu, rakoviny močového měchýře a rakoviny prsu. ICR byl také spojen s imunoterapií v různých typech rakoviny, včetně rakoviny prsu.
Nejprve vědci potvrdili ICR podpis kohorty AC-ICAM s použitím přístupu kolasifikace založeného na genu ICR k klasifikaci kohorty do tří klastrů/imunitních podtypů: vysoké ICR (horké nádory), střední ICR a nízký ICR (studené nádory) (obrázek 1B). Vědci charakterizovali imunitní sklon spojený s konsenzuálními molekulárními podtypy (CMS), klasifikací karcinomu tlustého střeva založenou na transkriptu. Kategorie CMS zahrnovaly CMS1/imunitní, CMS2/kanonický, CMS3/metabolický a CMS4/mezenchymální. Analýza ukázala, že skóre ICR byla negativně korelována s určitými dráhami rakovinných buněk ve všech podtypech CMS a pozitivní korelace s imunosupresivními a stromálními cestami byly pozorovány pouze u nádorů CMS4.
Ve všech CMS byla hojnost přírodních buněk zabijáků (NK) a podmnožin T buněk nejvyšší v ICR vysokých imunitních podtypech, s větší variabilitou v jiných podmnožinách leukocytů (obrázek 1C) .icr imunitní podtypy měly odlišné OS a PFS, s progresivním zvýšením ICR z nízkého na vysokou (obrázek 1D), což je prognózné roli ICR v Glořické rakovině.
Obrázek 1. Návrh studie AC-ICAM, imunitní genový podpis, imunitní a molekulární podtypy a přežití.
ICR zachycuje nádor obohacené, klonálně zesílené T buňky
U nádorových antigenů byla specifická pouze menšina nádorové tkáně infiltrující T buňky (méně než 10%). Většina Intra-nádorových T buněk je proto označována jako T buňky (vedlejší T buňky). Nejsilnější korelace s počtem konvenčních T buněk s produktivními TCR byla pozorována v subpopulacích stromálních buněk a leukocytů (detekované RNA-seq), které lze použít k odhadu subpopulací T buněk (obrázek 2A). V klastrech ICR (celkově a klasifikace CMS) byla nejvyšší klonalita imunitních sekv. TCR pozorována v ICR-vysoko a CMS podtypu CMS1/imunitní skupiny (obrázek 2C), s nejvyšším podílem nádorů s vysokým ICR. Pomocí celého transkriptomu (18 270 genů) bylo šest genů ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA a CXCL10) mezi deset nejlepších genů pozitivně spojených s imunitní clonalitou TCR (obrázek 2d). Klonalita imunoseq TCR korelovala silněji s většinou genů ICR než korelace pozorované pomocí CD8+ markerů reagujících na nádor (obrázek 2F a 2G). Závěrem výše uvedená analýza naznačuje, že podpis ICR zachycuje přítomnost nádorově obohacených, klonálně amplifikovaných T buněk a může vysvětlit jeho prognostické důsledky.
Obrázek 2. metriky TCR a korelace s imunitními geny, imunitními a molekulárními podtypy.
Složení mikrobiomu ve zdravých tkáních a rakovině tlustého střeva
Vědci provedli sekvenování 16S rRNA pomocí DNA extrahované z porovnávaného nádoru a zdravé tkáně tlustého střeva od 246 pacientů (obrázek 3A). Pro validaci vědci navíc analyzovali data sekvenování genu 16S rRNA z dalších 42 vzorků nádoru, které neměly odpovídající normální DNA dostupné pro analýzu. Nejprve vědci porovnali relativní hojnost flóry mezi odpovídajícími nádory a zdravou tkáň tlustého střeva. Clostridium perfringens byl významně zvýšen u nádorů ve srovnání se zdravými vzorky (obrázek 3A-3D). Nebyl žádný významný rozdíl v diverzitě alfa (rozmanitost a hojnost druhů v jednom vzorku) mezi nádorem a zdravými vzorky a u nádorů s vysokou mírou ICR v porovnání s nádory s nízkou ICR bylo pozorováno mírné snížení mikrobiální rozmanitosti.
K detekci klinicky relevantních souvislostí mezi mikrobiálními profily a klinickými výsledky se vědci cítili použít k identifikaci mikrobiomových vlastností, které předpovídají přežití. V AC-ICAM246 vědci provedli regresní model OS Cox, který vybral 41 funkcí s nenulovými koeficienty (spojenými s rizikem diferenciální úmrtnosti), nazývaný MBR klasifikátory (obrázek 3F).
V této tréninkové kohortě (ICAM246) bylo nízké skóre MBR (MBR <0, nízký MBR) spojeno s výrazně nižším rizikem úmrtí (85%). Vědci potvrdili souvislost mezi nízkým MBR (rizikem) a prodlouženým OS ve dvou nezávisle ověřených kohortách (ICAM42 a TCGA-CoAD). (Obrázek 3) Studie ukázala silnou korelaci mezi skóre endogastric Cocci a MBR, které byly podobné v nádorové a zdravé tkáni tlustého střeva.
Obrázek 3. Mikrobiom v nádoru a zdravých tkáních a vztah s ICR a přežitím pacienta.
Závěr
Multimomický přístup použitý v této studii umožňuje důkladnou detekci a analýzu molekulárního podpisu imunitní odpovědi u kolorektálního karcinomu a odhaluje interakci mezi mikrobiomem a imunitním systémem. Hluboké sekvenování TCR nádoru a zdravých tkání odhalilo, že prognostický účinek ICR může být způsoben jeho schopností zachytit nádorové obohacené a možná nádorové antigen-specifické T buněčné klony.
Analýzou složení nádorového mikrobiomu pomocí sekvenování genu 16S rRNA ve vzorcích AC-ICAM identifikoval tým mikrobiomů (skóre rizika MBR) se silnou prognostickou hodnotou. Ačkoli byl tento podpis odvozen ze vzorků nádoru, došlo k silné korelaci mezi zdravým skóre rizika kolorektum a nádoru MBR, což naznačuje, že tento podpis může zachytit složení střevního mikrobiomu u pacientů. Kombinací skóre ICR a MBR bylo možné identifikovat a ověřit multi-omický studentský biomarker, který předpovídá přežití u pacientů s rakovinou tlustého střeva. Multi-omomický datový soubor studie poskytuje zdroj k lepšímu porozumění biologii rakoviny tlustého střeva a pomoci objevovat personalizované terapeutické přístupy.
Čas příspěvku: červen-15-2023
Nastavení ochrany osobních údajů