Nat Med | Approċċ multi-omics għall-immappjar tat-tumur integrat

Nat Med | Approċċ multi-omics għall-immappjar tat-tumur integrat, immuni u mikrobjali tal-kanċer tal-kolorektum jiżvela l-interazzjoni tal-mikrobioma mas-sistema immunitarja
Għalkemm il-bijomarkaturi għall-kanċer tal-kolon primarju ġew studjati b'mod estensiv f'dawn l-aħħar snin, il-linji gwida kliniċi attwali jiddependu biss fuq waqfien tat-tumur-lymph-metastażi u sejbien ta 'difetti ta' tiswija ta 'nuqqas ta' qbil tad-DNA (MMR) jew instabilità ta 'mikrosatellite (MSI) (minbarra ttestjar ta' patoloġija standard) biex jiddeterminaw rakkomandazzjonijiet ta 'trattament. Ir-riċerkaturi nnotaw nuqqas ta 'assoċjazzjoni bejn risponsi immuni bbażati fuq l-espressjoni tal-ġeni, profili mikrobjali, u stroma tat-tumur fil-koorti tal-kanċer tal-kanċer Atlas Atlas (TCGA) u s-sopravivenza tal-pazjent.

Hekk kif ir-riċerka mxiet 'il quddiem, il-karatteristiċi kwantitattivi tal-kanċer tal-kolorektum primarju, inkluż il-kanċer ċellulari, immuni, stromali, jew natura mikrobjali tal-kanċer, ġew irrappurtati li jikkorrelataw b'mod sinifikanti mar-riżultati kliniċi, iżda għad hemm fehim limitat ta' kif l-interazzjonijiet tagħhom jaffettwaw ir-riżultati tal-pazjenti.
Biex tinqasam ir-relazzjoni bejn il-kumplessità fenotipika u r-riżultat, tim ta 'riċerkaturi mill-Istitut tar-Riċerka Medika Sidra fil-Qatar żviluppa reċentement u vvalida punteġġ integrat (mikroscore) li jidentifika grupp ta' pazjenti b'rati ta 'sopravivenza tajba billi jikkombinaw karatteristiċi ta' mikrobijom u kostanti ta 'rifjut immuni (ICR). It-tim wettaq analiżi ġenomika komprensiva ta 'kampjuni ffriżati friski minn 348 pazjent b'kanċer tal-kolorektum primarju, inkluż sekwenzar ta' RNA ta 'tumuri u tessut tal-kolorektum b'saħħtu, sekwenzar ta' eżomi sħaħ, riċettur taċ-ċelloli T fil-fond u sekwenzar tal-ġene ta 'rRNA batteriku 16S, supplimentat minn sekwenzar tal-ġenoma tat-tumur sħiħ biex tikkaratterizza aktar il-mikrobijom. L-istudju ġie ppubblikat fil-Mediċina Naturali bħala "tumur integrat, immuni u mikrobioma atlas tal-kanċer tal-kolon".

Artiklu ppubblikat fin-natura tal-mediċina

Ħarsa ġenerali ta 'AC-ICAM

Ir-riċerkaturi użaw pjattaforma ġenomika ortogonali biex janalizzaw kampjuni ta 'tumur iffriżati friski u mqabbla ma' tessut tal-kolon b'saħħtu biswit (pari normali tat-tumur) minn pazjenti b'dijanjosi istoloġika tal-kanċer tal-kolon mingħajr terapija sistemika. Ibbażat fuq sekwenzar ta 'eżomi sħaħ (WES), kontroll tal-kwalità tad-dejta RNA-seq, u skrining tal-kriterji ta' inklużjoni, dejta ġenomika minn 348 pazjent inżammu u tintuża għal analiżi downstream b'segwitu medjan ta '4.6 snin. It-tim ta 'riċerka semma din ir-riżorsa Sidra-LUMC AC-ICAM: Mappa u Gwida għall-Interazzjonijiet Immune-Cancer-Microbiome (Figura 1).

Klassifikazzjoni molekulari bl-użu ta 'ICR

Meta jinqabad sett modulari ta 'markaturi ġenetiċi immuni għal immunosurveillance tal-kanċer kontinwu, imsejjaħ il-kostanti immuni ta' rifjut (ICR), it-tim ta 'riċerka ottimizza l-ICR billi jikkondensah f'pannell ta' 20 ġeni li jkopri tipi differenti ta 'kanċer, inkluż melanoma, kanċer tal-bużżieqa, u kanċer tas-sider. L-ICR kienet assoċjata wkoll ma 'rispons ta' immunoterapija f'varjetà ta 'tipi ta' kanċer, inkluż kanċer tas-sider.

L-ewwel, ir-riċerkaturi vvalidaw il-firma ICR tal-koorti AC-ICAM, bl-użu ta 'approċċ ta' ko-klassifikazzjoni bbażat fuq il-ġene ICR biex jikklassifika l-koorti fi tliet clusters / sottotipi immuni: ICR għoli (tumuri sħan), ICR medju u ICR baxx (tumuri kesħin) (Figura 1B). Ir-riċerkaturi kkaratterizzaw il-propensità immuni marbuta ma 'sottotipi molekulari ta' kunsens (CMS), klassifikazzjoni bbażata fuq traskriżomi tal-kanċer tal-kolon. Il-kategoriji tas-CMS kienu jinkludu CMS1 / Immune, CMS2 / Canonical, CMS3 / Metabolic u CMS4 / mesenchymal. L-analiżi wriet li l-punteġġi tal-ICR kienu korrelati b'mod negattiv ma 'ċerti mogħdijiet taċ-ċelloli tal-kanċer fis-sottotipi kollha tas-CMS, u korrelazzjonijiet pożittivi ma' mogħdijiet immunosoppressivi u relatati mal-istromali ġew osservati biss fit-tumuri CMS4.

Fis-CMS kollha, l-abbundanza ta 'sottogruppi taċ-ċelloli killer naturali (NK) u ċ-ċelloli T kienet l-ogħla fis-sottotipi immuni għoljin ICR, b'varjabbiltà akbar f'subsetti oħra tal-lewkoċiti (Figura 1C) .ICR sottotipi immuni kellhom OS u PFS differenti, b'żieda progressiva fl-ICR minn LOW għal għoli (Figura 1D), li tivvalida r-rwol pronostiku ta' l-ICR fil-kanċer tal-kulur.

Figura 1. Disinn ta 'studju AC-ICAM, firma tal-ġeni relatati mal-immunità, sottotipi immuni u molekulari u sopravivenza.
L-ICR jaqbad ċelloli T arrikkiti bit-tumur, amplifikati klonalment
Minoranza biss ta 'ċelloli T li jinfiltraw tessut tat-tumur ġew irrappurtati li huma speċifiċi għall-antiġeni tat-tumur (inqas minn 10%). Għalhekk, il-biċċa l-kbira taċ-ċelloli T intra-tumur huma msejħa ċelloli T bystander (ċelloli T bystander). L-iktar korrelazzjoni b'saħħitha man-numru ta 'ċelloli T konvenzjonali ma' TCRs produttivi ġiet osservata f'sottopopolazzjonijiet ta 'ċelloli stromali u lewkoċiti (misjuba minn RNA-seq), li jistgħu jintużaw biex jiġu stmati sottopopolazzjonijiet taċ-ċelluli T (Figura 2A). Fil-clusters tal-ICR (klassifikazzjoni ġenerali u CMS), l-ogħla klonalità ta 'SEQ TCRs immuni ġiet osservata fil-gruppi CMS1 / Immuni tas-sottotipi ICR-High u CMS (Figura 2C), bl-ogħla proporzjon ta' tumuri għoljin ICR. Bl-użu tat-traskrizzjoni sħiħa (18,270 ġeni), sitt ġeni ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, u CXCL10) kienu fost l-aqwa għaxar ġeni assoċjati b'mod pożittiv ma 'klonalità tas-seq immuni TCR (Figura 2D). Il-klonalità TCR Immunoseq korrelata b'mod aktar qawwi mal-biċċa l-kbira tal-ġeni ICR mill-korrelazzjonijiet osservati bl-użu ta 'markaturi CD8 + li jirrispondu għat-tumur (Figura 2F u 2G). Bħala konklużjoni, l-analiżi ta 'hawn fuq tissuġġerixxi li l-firma ICR taqbad il-preżenza ta' ċelloli T arrikkiti bit-tumur, amplifikati klonalment u tista 'tispjega l-implikazzjonijiet pronjostiċi tagħha.

Figura 2. Metriċi tat-TCR u korrelazzjoni ma 'ġeni relatati mal-immunità, sottotipi immuni u molekulari.
Kompożizzjoni tal-mikrobioma f'tessuti ta 'kanċer b'saħħithom u tal-kolon
Ir-riċerkaturi wettqu sekwenzar ta '16S rRNA bl-użu ta' DNA estratt minn tumur imqabbel u tessut tal-kolon b'saħħtu minn 246 pazjent (Figura 3A). Għall-validazzjoni, ir-riċerkaturi analizzaw ukoll id-dejta tas-sekwenzar tal-ġeni RRNA minn 42 kampjun addizzjonali tat-tumur li ma kellhomx DNA normali disponibbli għall-analiżi. L-ewwel, ir-riċerkaturi qabblu l-abbundanza relattiva ta 'flora bejn tumuri mqabbla u tessut tal-kolon b'saħħtu. Clostridium perfringens żdied b'mod sinifikanti fit-tumuri meta mqabbel mal-kampjuni b'saħħithom (Figura 3A-3D). Ma kien hemm l-ebda differenza sinifikanti fid-diversità alfa (diversità u abbundanza ta 'speċi f'kampjun wieħed) bejn tumur u kampjuni b'saħħithom, u ġie osservat tnaqqis modest fid-diversità mikrobjali fit-tumuri għoljin tal-ICR relattivi għal tumuri baxxi tal-ICR.
Biex tiskopri assoċjazzjonijiet klinikament rilevanti bejn il-profili mikrobjali u r-riżultati kliniċi, ir-riċerkaturi kellhom l-għan li jużaw data ta 'sekwenzar tal-ġeni 16S rRNA biex jidentifikaw karatteristiċi ta' mikrobioma li jbassru s-sopravivenza. F'AC-ICAM246, ir-riċerkaturi mexxew mudell ta 'rigressjoni ta' OS Cox li għażlu 41 karatteristika b'koeffiċjenti mhux żero (assoċjati ma 'riskju ta' mortalità differenzjali), imsejħa klassifikaturi MBR (Figura 3F).
F'din il-koorti ta 'taħriġ (ICAM246), punteġġ MBR baxx (MBR <0, MBR baxx) kien assoċjat ma' riskju sinifikament aktar baxx ta 'mewt (85%). Ir-riċerkaturi kkonfermaw l-assoċjazzjoni bejn MBR baxx (riskju) u OS fit-tul f'żewġ koorti validati b'mod indipendenti (ICAM42 u TCGA-Coad). (Figura 3) L-istudju wera korrelazzjoni qawwija bejn il-punteġġi endogastric CoCCI u MBR, li kienu simili fit-tumur u tessut tal-kolon b'saħħtu.

Figura 3. Mikrobioma fit-tumur u tessuti b'saħħithom u r-relazzjoni mal-ICR u s-sopravivenza tal-pazjent.
Konklużjoni
L-approċċ multi-omics użat f'dan l-istudju jippermetti skoperta u analiżi bir-reqqa tal-firma molekulari tar-rispons immuni fil-kanċer tal-kolorektum u jiżvela l-interazzjoni bejn il-mikrobioma u s-sistema immunitarja. Is-sekwenzar fil-fond tat-TCR ta 'tumur u tessuti b'saħħithom żvela li l-effett pronjostiku ta' l-ICR jista 'jkun minħabba l-abilità tiegħu li jaqbad kloni ta' ċelluli T speċifiċi għall-antiġen tat-tumur u possibbilment għall-antiġen tat-tumur.

Billi analizza l-kompożizzjoni tal-mikrobioma tat-tumur bl-użu ta 'sekwenzar tal-ġeni 16S rRNA f'kampjuni AC-ICAM, it-tim identifika firma tal-mikrobijom (punteġġ tar-riskju MBR) b'valur pronjostiku qawwi. Għalkemm din il-firma ġiet derivata minn kampjuni tat-tumur, kien hemm korrelazzjoni qawwija bejn colorectum b'saħħtu u punteġġ tar-riskju tat-tumur MBR, li tissuġġerixxi li din il-firma tista 'taqbad il-kompożizzjoni tal-mikrobioma tal-musrana tal-pazjenti. Billi tgħaqqad il-punteġġi ICR u MBR, kien possibbli li jiġu identifikati u validati bijomarkatur ta 'studenti multi-oomiċi li jbassar is-sopravivenza f'pazjenti b'kanċer tal-kolon. Id-dataset multi-omiċi tal-istudju jipprovdi riżors biex tifhem aħjar il-bijoloġija tal-kanċer tal-kolon u tgħin biex tiskopri approċċi terapewtiċi personalizzati.

Referenza:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, Ei et al. Tumur integrat, immuni u mikrobioma atlas tal-kanċer tal-kolon. Nat Med 29, 1273–1286 (2023).