Nat med | Multi-Omički pristup mapiranju integriranog tumora

Nat med | Multi-Omički pristup mapiranju integriranog tumora, imunološkog i mikrobnog pejzažnog kamenca od kolorektalnog raka otkriva interakciju mikrobiome sa imunološkim sistemom
Iako su biomarkeri za primarni karcinom debelog creva proučavani, tekuće kliničke smernice oslanjaju se samo na temor-limfne čvorove metastaze i detekcija oštećenja DNK neusklađenosti (MMR) ili nestabilnost mikroseliteta (pored standardne testiranje patologije) za određivanje preporuka za tretman). Istraživači su primijetili nedostatak udruženja imunoloških odgovora zasnovanih na genu, mikrobnim profilima i stromom tumora u genomu Atlas (TCGA) Colorclal Cohort Cohort Cohort i opstanak pacijenta.

Kako su istraživanja napredovala, zabilježena su kvantitativne karakteristike primarnog kolorektalnog raka, uključujući vodoodredno, imunološke, stromske ili mikrobne prirode raka, ali u korelaciji sa kliničkim ishodima, ali još uvijek postoji ograničeno razumijevanje kako njihove interakcije utječu na ishode pacijenata.
Da bi se osecila odnos fenotipske složenosti i ishoda, ekipa istraživača sa medicinskim istraživanjima Sidra u Kataru nedavno je razvila i potvrdio integrirani rezultat (mikroskore) koji identificira grupu pacijenata sa dobrim stope preživljavanja i konstante mikrobioma i konstante imunološkog odbijanja (ICR). Tim je obavljao sveobuhvatnu genulnu analizu svježih zamrznutih uzoraka iz 348 pacijenata sa primarnim kolorektalnim rakom, uključujući redoslijed zdrave kolektora, cijeli egzomelni reprezentator, dopunjeni cijelim opsegom gena za cijelom tumoru da dodatno karakterizira mikrobiome. Studija je bila objavljena u medicini prirode kao "integrirani tumor, imunološki i mikrobiome atlas raka debelog crijeva".

Članak objavljen u medicini prirode

Pregled AC-ICAM-a

Istraživači su koristili ortogonalnu genomičku platformu za analizu svježih zamrznutih tumorskih uzoraka i podudaraju se uz susjednu zdravstveno tkivo (tumor-normalni parovi) od pacijenata sa histološke dijagnoze raka od creva bez sistemske terapije. Na osnovu cjelokupnog sekvenciranja (WES), RNA-SEQ kontrole kvaliteta i kriterijuma za uključivanje, genominski podaci sa 348 pacijenata zadržani su i koriste se za nizvodno analizu s medijanskom praćenjem od 4,6 godina. Istraživački tim nazvao je ovaj resurs Sidra-Lumc AC-ICAM: karta i vodič za interakcije imunološko-mikrobiome (slika 1).

Molekularna klasifikacija pomoću ICR-a

Snimanje modularnog skupa imunoloških genetskih markera za neprekidno imunozurkelanstvo nazvanim imunološkom konstante odbijanja (ICR), istraživački tim je optimizirao ICR sa kondenzacijom u panel od 20 gena, uključujući melanomu, rak mjehura i rak dojke. ICR je takođe povezan sa imunoterapijskim odgovorom u raznim vrstama raka, uključujući rak dojke.

Prvo, potvrdili su potpis ICR-a AC-ICAM Cohort, koristeći kokcionalizaciju ICR-ova klasifikacija gena za klasificiranje kohorta u tri klastera / imunološke podtipove: visoki ICR (vrući tumori), srednji ICR (Slika 1B). Istraživači su okarakterizirali imunološku sklonost povezanu sa molekularnim podtipovima konsenzusa (CMS), transkripnu klasifikaciju raka debelog crijeva. CMS kategorije uključivale su CMS1 / imuni, CMS2 / Canonicl, CMS3 / metabolički i CMS4 / mesenšima. Analiza je pokazala da su rezultati ICR-a negativno povezani sa određenim staničnim stanicama raka u svim CMS podtipovima, a pozitivne korelacije sa imunosupresivnim i stromalnim putevima primijećene su samo u CMS4 tumorima.

U svim CMS-om, obiljnjom prirodnog ubojica (NK) je najveći u ICR visokim imunološkim podtipovima, s velikim varijabilnošću u drugim leukocitskom podvrstama (slika 1c).

Slika 1. AC-ICAM studijski dizajn, imunološki genski potpis, imune i molekularne podtipove i opstanak.
ICR bilježi da je tumor obogatio, klonalno pojačane t ćelije
Zabilježeno je samo manjinu t ćelija koje se infiltriraju tumorsko tkivo specifično za tumorske antigene (manje od 10%). Stoga se većina intra-tumor T ćelija naziva kao biljke ćelija (prolazne t ćelije). Najjača povezanost s brojem konvencionalnih T ćelija sa produktivnim TCRS-om primijećena je u subpopulacijama Stromal i leukocita (otkrivena od strane RNA-SEQ), koja se može koristiti za procjenu t ćelijske subpopulacije (slika 2a). U klasterima ICR-a (ukupna i CMS klasifikacija), najveća klonalnost imunološkog SEQ TCR-a primijećena je u subtipu ICR i CMS-u (Slika 2c), s najvećim udjelom ICR-visokih tumora. Koristeći cijeli transkript (18.270 gena), šest ICR gena (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA i CXCL10) bili su među prvih deset gena pozitivno povezanih s TCR imuno-seme Clonaty (slika 2D). Immunoseq TCR klonalnost je snažnije povezana sa većini ICR gena od korelacija primijećenih korištenjem CD8 + markera za uklanjanje tumora (slika 2F i 2G). Zaključno, gore navedena analiza sugerira da potpis ICR-a bilježi prisustvo visokog obogaćenih tumora, klonalno pojačanih t ćelija i mogu objasniti svoje prognostičke implikacije.

Slika 2. TCR metrike i korelacija sa imunološkim genima, imunim i molekularnim podtipovima.
Mikrobioume sastav u zdravim i debelim tkivima od raka
Istraživači su izvršili 16-ak RRNA sekvenciranje pomoću DNK izvlačenih iz odgovarajućih tumora i zdravog tkiva od 246 pacijenata (slika 3a). Za validaciju, istraživači su dodatno analizirali 16S RRNA gena za sekvenciranje gena iz dodatnih 42 uzoraka tumora koji nisu podudarali normalan DNK na raspolaganju za analizu. Prvo, istraživači su uporedili relativno obilje flore između podudaranih tumora i zdravog tkiva od creva. Clostridium perfringens značajno je povećan u tumorima u odnosu na zdrave uzorke (slika 3A-3D). Nije bilo značajne razlike u alfa raznolikosti (raznolikost i obilje vrste u jednom uzorku) između tumora i zdravih uzoraka, te skromno smanjenje mikrobne raznolikosti primijećeno je u ICR-u visokim tumorima u odnosu na ICR-niske tumore.
Da bi se klinički relevantna udruženja i kliničkih ishoda i klinički ishodi, istraživači imali za cilj da koriste 16-ih podataka o gena RRNA za identifikaciju funkcija mikrobiomena koje predviđaju opstanak. Na AC-ICAM246, istraživači su pokrenuli OS Cox regresijski model koji je odabrao 41 karakteristike sa nultim koeficijentima (povezan s razlikovnim rizikom smrtnosti), nazvan MBR klasifikatorima (slika 3F).
U ovom treningu Cohort (ICAM246), niski MBR rezultat (MBR <0, niski MBR) bio je povezan sa znatnim nižim rizikom od smrti (85%). Istraživači su potvrdili udruženje između niskog MBR (rizika) i produženog OS-a u dva samostalno potvrđena kohorta (ICAM42 i TCGA-Coad). (Slika 3) Studija je pokazala snažnu povezanost između endogastričnih bodova i MBR-a, koji su bili slični u tumoru i zdravom tkivu od creva.

Slika 3. Mikrobiome u tumoru i zdravim tkivima i odnos sa ICR i opstanak pacijenta.
Zaključak
Multi-Omički pristup koji se koristi u ovoj studiji omogućava temeljno otkrivanje i analizu molekularnog potpisa imunološkog odgovora u kolorektalnom raku i otkriva interakciju između mikrobiome i imunološkog sistema. Duboko TCR sekvenciranje tumora i zdravih tkiva otkrilo je da prognostički učinak ICR-a može biti zbog svoje sposobnosti za snimanje tumora i eventualno tumor-antigenskih klonova.

Analizom kompozicije tumora mikrobiome koristeći 16S RRNA genskih sekvenciranja u uzorcima AC-ICAM-a, tim je identificirao mikrobiome potpis (MBR rizik) s jakom prognostičkom vrijednošću. Iako je ovaj potpis izveden iz uzoraka tumora, postojala je snažna korelacija između zdrave kolor tekućine i tumor MBR-a, što sugerira da ovaj potpis može snimiti crijevni mikrobiome sastava pacijenata. Kombinacijom ICR i MBR rezultatima bilo je moguće identificirati i potvrditi više-OMIC studentski biomarker koji predviđa opstanak kod pacijenata sa rakom creva. Multi-Omic skupovi studije pruža resurs za bolje razumjeti biologiju karcinoma debelog creva i pomažu u otkrivanju personaliziranih terapijskih pristupa.

Reference:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, Ei i sur. Integrirani tumor, imunološki i mikrobiome atlas raka debelog creva. Nat Med 29, 1273-1286 (2023).