中文网站
Nat Med | Pristop z večomiki za preslikavo integrirane tumorske, imunske in mikrobne pokrajine kolorektalnega raka razkriva interakcijo mikrobioma z imunskim sistemom
Čeprav so biomarkerje za primarni rak debelega črevesa v zadnjih letih obsežno preučevali, se trenutne klinične smernice opirajo le na tumor-limph-metastaze in odkrivanje napak pri popravljanju DNK (MMR) ali mikrosatelitske nestabilnosti (MSI) (poleg standardnih testiranj patologije), da bi ugotovili priporočila za zdravljenje. Raziskovalci so opazili pomanjkanje povezave med imunskimi odzivi, ki temeljijo na genski ekspresiji, mikrobnimi profili in tumorsko stromo v kohorti kolorektalnega raka raka in preživetja bolnikov.
Ko so raziskave napredovale, so kvantitativne značilnosti primarnega kolorektalnega raka, vključno z rakom, imunsko, stromalno ali mikrobno naravo raka, bistveno povezane s kliničnimi rezultati, vendar je še vedno omejeno razumevanje, kako njihove interakcije vplivajo na rezultate bolnikov.
Za seciranje razmerja med fenotipsko zapletenostjo in izidom je skupina raziskovalcev z Inštituta za medicinske raziskave Sidre v Katarju nedavno razvila in potrdila integrirano oceno (microcore), ki identificira skupino bolnikov z dobrimi stopnjami preživetja s kombiniranjem mikrobiomskih značilnosti in imunskih konstant zavrnitve (ICR). Ekipa je izvedla celovito genomsko analizo svežih zamrznjenih vzorcev 348 bolnikov s primarnim kolorektalnim rakom, vključno z sekvenciranjem RNA tumorjev in usklajenim zdravim kolorektalnim tkivom, celotnim sekvenciranjem eksome, globokim T-celičnim receptorjem in 16S bakterijskimi sekvenciranjem gena RRNA, ki jih dopolnjuje celoten sekvenciranje genoma tumorja, da se mikrobiomirajo. Študija je bila v Nature Medicine objavljena kot "integriran tumor, imunski in mikrobiomski atlas raka debelega črevesa".
Članek, objavljen v Nature Medicine
Pregled AC-ICAM
Raziskovalci so uporabili ortogonalno genomsko platformo za analizo svežih zamrznjenih vzorcev tumorja in ujemali sosednje zdravo tkivo debelega črevesa (tumorsko normalni pari) pri bolnikih s histološko diagnozo raka debelega črevesa brez sistemske terapije. Na podlagi celotnega sekvenciranja (WES), nadzoru kakovosti podatkov RNA-seq in presejalnih meril za vključitev so bili genomski podatki 348 bolnikov zadržani in uporabljeni za analizo na nižji stopnji s srednjim spremljanjem 4,6 let. Raziskovalna skupina je poimenovala ta vir Sidra-Lumc AC-ICAM: Zemljevid in vodnik za interakcije med imunskim rakom-mikrobiomom (slika 1).
Molekularna klasifikacija z uporabo ICR
Raziskovalna skupina je zajemanje modularnega nabora imunskih genetskih markerjev za neprekinjeno imunosurzijsko rekoč raka, imenovano imunska konstanta zavrnitve (ICR), optimizirala ICR tako, da ga je kondenzirala v 20-gensko ploščo, ki pokriva različne vrste raka, vključno z melanomom, rakom mehurja in rakom dojke. ICR je bil povezan tudi z odzivom na imunoterapijo pri različnih vrstah raka, vključno z rakom dojke.
Prvič, raziskovalci so potrdili podpis ICR kohorte AC-ICAM z uporabo pristopa ko-razvrstitve na osnovi gena ICR za razvrščanje kohorte v tri grozde/imunske podtipe: visoki ICR (vroči tumorji), srednje ICR in nizki ICR (hladni tumorji) (slika 1B). Raziskovalci so označili imunsko nagnjenost, povezano s soglasnimi molekularnimi podtipi (CMS), klasifikacijo raka debelega črevesa, ki temelji na transkriptu. Kategorije CMS so vključevale CMS1/Imuno, CMS2/Canonical, CMS3/Metabolic in CMS4/mezenhimalno. Analiza je pokazala, da so bili rezultati ICR negativno povezani z določenimi potmi rakavih celic v vseh podtipih CMS, pozitivne korelacije z imunosupresivnimi in stromalno povezanimi potmi pa so bile opažene le pri tumorjih CMS4.
V vseh CMS je bila številčnost podskupin naravnih morilcev (NK) in T celic najvišja pri visokih imunskih podtipih ICR, z večjo variabilnostjo v drugih podskupini levkocitov (slika 1C). Imunske podtipe ICR so imele različne OS in PF, s progresivno povečanje ICR od nizkega do visokega (slika 1D), kar potrjuje vlogo vloge v vlogi predloge vloga v vlogi za prognostico vloga v vlogi za prognostico vloga v vlogi predloge vlog v vlogi za prognostico vloga v vlogi za prognostico vloga v vlogi predloge vloga v vlogi za progniko vloga v vlogi za prognostico vloga v vlogi predloge vloga v vlogi za progniko vloga v vlogi predloge vloga v vlogi predloge vloga v vlogi predloge vloga v vlogi za prognostico vloga v vlogi predloge vloga v vlogi za prognostico vloga v vlogi prikazana vloga v vlogi raka v barvi.
Slika 1. Zasnova študije AC-ICAM, imunsko povezan genski podpis, imunski in molekularni podtipi in preživetje.
ICR zajame tumorsko obogateno, klonalno ojačene T celice
Poročali so, da je za tumorske antigene (manj kot 10%) le manjšina T -celic, ki infiltrirajo tumorsko tkivo. Zato se večina intra-tumorskih T celic imenuje the celice mimoidočih T (Thingstander T celice). Najmočnejšo povezanost s številom običajnih T celic s produktivnimi TCR smo opazili v subpopulacijah stromalnih celic in levkocitov (odkrite z RNA-seq), ki jih je mogoče uporabiti za oceno subpopulacij T celic (slika 2A). V grozdih ICR (celotna klasifikacija in CMS) je bila v podtipih CMS1/imunskih skupin ICR in CMS (slika 2C) opažena najvišja klonalnost imunskih SEQ TCR, z najvišjim deležem tumorjev, visokih ICR. Z uporabo celotnega transkripta (18,270 genov) je bilo šest genov ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA in CXCL10) med desetimi desetimi geni, ki so pozitivno povezani s TCR imunsko klonalnostjo (slika 2D). Immunoseq TCR klonalnost je bila močneje povezana z večino genov ICR kot korelacije, opažene z uporabo tumorskih odzivnih CD8+ markerjev (sliki 2F in 2G). Na koncu zgornja analiza kaže, da podpis ICR zajema prisotnost tumorskih, klonalno ojačanih T celic in lahko razloži njegove prognostične posledice.
Slika 2. TCR metrike in korelacija z imunskimi geni, imunskimi in molekularnimi podtipi.
Sestava mikrobioma v zdravih tkivih raka debelega črevesa
Raziskovalci so izvedli sekvenciranje 16S rRNA z uporabo DNK, ekstrahirane iz ujemajočega se tumorja in zdravega tkiva debelega črevesa pri 246 bolnikih (slika 3A). Za validacijo so raziskovalci dodatno analizirali podatke za zaporedje genov 16S rRNA iz dodatnih 42 vzorcev tumorjev, ki niso ustrezali običajnemu DNK, ki so na voljo za analizo. Najprej so raziskovalci primerjali relativno številčnost flore med ujemajočimi se tumorji in zdravim tkivom debelega črevesa. Clostridium perfringens se je pri tumorjih znatno povečal v primerjavi z zdravimi vzorci (slika 3A-3D). Med tumorskimi in zdravimi vzorci ni bilo bistvene razlike v raznolikosti alfa (raznolikost in številčnost vrst v enem vzorcu), pri tumorjih, visokih ICR, glede na tumorje ICR-visoke, je bilo opaziti skromno zmanjšanje raznolikosti mikrobov.
Za odkrivanje klinično pomembnih povezav med mikrobnimi profili in kliničnimi rezultati so raziskovalci želeli uporabiti podatke za zaporedje genov 16S rRNA za prepoznavanje mikrobiomskih značilnosti, ki napovedujejo preživetje. Na AC-ICAM246 so raziskovalci vodili regresijski model OS Cox, ki je izbral 41 značilnosti s koeficienti, ki niso nič (povezane z diferencialnim tveganjem smrtnosti), imenovane MBR klasifikatorji (slika 3F).
V tej kohorti za usposabljanje (ICAM246) je bila nizka ocena MBR (MBR <0, nizka MBR) povezana z bistveno manjšim tveganjem smrti (85%). Raziskovalci so potrdili povezavo med nizkim MBR (tveganjem) in dolgotrajnim OS v dveh neodvisno potrjenih skupinah (ICAM42 in TCGA-Coad). (Slika 3) Študija je pokazala močno povezavo med endogastričnimi ocenami COCCI in MBR, ki so bili podobni pri tumorskem in zdravem tkivu debelega črevesa.
Slika 3. Mikrobiom v tumorskih in zdravih tkivih ter odnos z ICR in preživetjem bolnikov.
Zaključek
Pristop več omika, uporabljen v tej študiji, omogoča temeljito odkrivanje in analizo molekularnega podpisa imunskega odziva pri raku debelega črevesa in danke in razkriva interakcijo med mikrobiomom in imunskim sistemom. Globoko TCR sekvenciranje tumorja in zdravih tkiv je pokazalo, da je prognostični učinek ICR lahko posledica njegove sposobnosti zajemanja tumorjevega in morda tumorskega antigena specifičnega T-celičnega klonov.
Z analizo sestave tumorskega mikrobioma z uporabo sekvenciranja genov 16S rRNA v vzorcih AC-ICAM je ekipa identificirala podpis mikrobioma (ocena tveganja MBR) z močno prognostično vrednostjo. Čeprav je bil ta podpis izpeljan iz vzorcev tumorjev, je obstajala močna povezava med zdravim kolorektum in oceno tveganja tumorja MBR, kar kaže na to, da lahko ta podpis zajame črevesno sestavo bolnikov. S kombiniranjem rezultatov ICR in MBR je bilo mogoče prepoznati in potrditi večomični študentski biomarker, ki napoveduje preživetje pri bolnikih z rakom debelega črevesa. Več-omični nabor podatkov študije ponuja vir za boljše razumevanje biologije raka debelega črevesa in pomoč pri odkrivanju prilagojenih terapevtskih pristopov.
Čas objave: junij-15-2023
Nastavitve zasebnosti