Nat Med | Daudzu komiksu pieeja integrētā audzēja kartēšanai

Nat Med | Vairāku iespēju pieeja kolorektālā vēža integrētā audzēja, imūno un mikrobu ainavas kartēšanai atklāj mikrobioma mijiedarbību ar imūnsistēmu
Lai arī pēdējos gados ir plaši pētīti biomarķieri primārā resnās zarnas vēža gadījumā, pašreizējās klīniskās vadlīnijas balstās tikai uz audzēja-limpha mezgla-metastāžu iestudēšanu un DNS neatbilstības atjaunošanas (MMR) defektu vai mikrosatellīta nestabilitātes (MSI) noteikšanu (papildus standarta patoloģijas pārbaude ) Lai noteiktu ārstēšanas ieteikumus. Pētnieki ir atzīmējuši saistību starp gēnu ekspresijas imūno reakcijām, mikrobu profiliem un audzēja stromu vēža genoma atlanta (TCGA) kolorektālā vēža kohortā un pacienta izdzīvošanā.

Pētījumos progresējot, ir ziņots, ka primārā kolorektālā vēža kvantitatīvās īpašības, ieskaitot vēža šūnu, imūno, stromas vai mikrobu raksturu, ir ziņots, ka tas ievērojami korelē ar klīniskajiem rezultātiem, taču joprojām ir ierobežota izpratne par to, kā to mijiedarbība ietekmē pacienta iznākumu Apvidū
Lai sadalītu saistību starp fenotipisko sarežģītību un iznākumu, Sidra Medicīnas pētījumu institūta Kataras pētnieku komanda nesen izstrādāja un apstiprināja integrētu punktu skaitu (Microscore), kas identificē pacientu grupu ar labu izdzīvošanas rādītājiem, apvienojot mikrobiomu īpašības un imūno noraidīšanu Konstantes (ICR). Komanda veica visaptverošu svaigu saldētu paraugu genomisko analīzi no 348 pacientiem ar primāro kolorektālo vēzi, ieskaitot audzēju RNS sekvencēšanu un atbilstošu veselīgu kolorektālo audu, veselu eksomu sekvencēšanu, dziļu T-šūnu receptoru un 16S baktēriju rRNS gēna sekvencēšanu, kas papildināts ar veselu audzēju genoma secība, lai turpinātu raksturot mikrobiomu. Pētījums tika publicēts Nature Medicine kā “integrēts audzējs, imūnsistēmas un mikrobiomu resnās zarnas vēža atlants”.

Raksts, kas publicēts Nature Medicine

Ac-ICAM pārskats

Pētnieki izmantoja ortogonālu genoma platformu, lai analizētu svaigus saldētus audzēju paraugus un saskaņoja blakus esošos veselos resnās zarnas audus (audzēja normālos pārus) no pacientiem ar resnās zarnas vēža histoloģisku diagnozi bez sistēmiskas terapijas. Balstoties uz pilnvērtīgu secību (WES), RNS-seq datu kvalitātes kontroli un iekļaušanas kritēriju skrīningu, 348 pacientu genoma dati tika saglabāti un izmantoti pakārtotajai analīzei ar vidējo novērošanu 4,6 gadu laikā. Pētniecības komanda nosauca šo resursu Sidra-LUMC AC-ICAM: karte un ceļvedis imūno vēža un mikrobiomu mijiedarbībai (1. attēls).

Molekulārā klasifikācija, izmantojot ICR

Iedauku imūno ģenētisko marķieru kopumu nepārtraukta vēža imūnsistēma, ko sauc par noraidījuma imūno konstanti (ICR), pētniecības grupa optimizēja ICR, kondensējot to 20 gēnu panelī, kas aptver dažādus vēža veidus, ieskaitot melanomu, urīnpūšļa vēzi un vēzi un vēzi un urīnpūšļa vēzi un vēzi un urīnpūšļa vēzi un vēzi un urīnpūšļa vēzi un vēzi un urīnpūšļa vēzi un krūts vēzis. ICR ir bijusi saistīta arī ar imūnterapijas reakciju dažādos vēža veidos, ieskaitot krūts vēzi.

Pirmkārt, pētnieki apstiprināja AC-ICAM kohortas ICR parakstu, izmantojot ICR gēnu balstītu koklasifikācijas pieeju, lai kohortu klasificētu trīs kopās/imūno apakštipos: augsti ICR (karstie audzēji), vidēja ICR un zema ICR (aukstums audzēji) (1.b attēls). Pētnieki raksturoja imūno tieksmi, kas saistīta ar vienprātības molekulārajiem apakštipiem (CMS), kas ir uz transkriptu balstīta resnās zarnas vēža klasifikācija. CMS kategorijās ietilpa CMS1/imūno, CMS2/Canonical, CMS3/Metabolic un CMS4/mezenhimāls. Analīze parādīja, ka ICR rādītāji bija negatīvi korelēti ar noteiktiem vēža šūnu ceļiem visos CMS apakštipos, un pozitīva korelācija ar imūnsupresīviem un stromas saistītiem ceļiem tika novērota tikai CMS4 audzējos.

Visos CMS dabisko slepkavas (NK) šūnu un T šūnu apakšgrupu pārpilnība bija visaugstākā ICR augstos imūno apakštipos, ar lielāku mainīgumu citās leikocītu apakšgrupās (1.C attēls) .ICR imūno apakštipos bija atšķirīgi OS un PFS, ar progresīvu pieaugumu ICR no zema uz augstu (1.d attēls), validējot ICR prognostisko lomu kolorektālā vēža gadījumā.

1. attēls. Ac-ICAM pētījuma plāns, ar imūno gēnu parakstu, imūno un molekulāro apakštipu un izdzīvošanu.
ICR uztver audzēju bagātinātas, klonāli pastiprinātas T šūnas
Tiek ziņots, ka tikai neliela daļa T šūnu, kas infiltrē audzēja audus, ir specifiska audzēja antigēniem (mazāk nekā 10%). Tāpēc lielāko daļu tumora T šūnu tiek saukts par T šūnu Bystander T šūnas (Bystander T šūnas). Stromālā šūnu un leikocītu apakšpopulācijās (atklāta RNS-seq), ko var izmantot, lai novērtētu T šūnu subpopulācijas (2.A attēls), ko var izmantot, lai novērtētu T šūnu apakšpopulācijas (2.A attēls), ko var izmantot, lai novērtētu T šūnu apakšpopulācijas (2.A attēls). ICR klasteros (vispārējā un CMS klasifikācija) augstākā imūno SEQ TCR klonalitāte tika novērota ICR-augstā un CMS apakštipa CMS1/imūno grupās (2.C attēls) ar vislielāko ICR augsto audzēju īpatsvaru. Izmantojot visu transkriptu (18 270 gēnus), seši ICR gēni (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA un CXCL10) bija starp desmit labākajiem gēniem, kas pozitīvi saistīti ar TCR imūno SEQ klonalitāti (2.d attēls). Immunoseq TCR klonalitāte spēcīgāk korelēja ar lielāko daļu ICR gēnu nekā korelācijas, kas novērotas, izmantojot audzēju reaģējošus CD8+ marķierus (2F un 2G attēls). Noslēgumā iepriekš minētā analīze liecina, ka ICR paraksts atspoguļo audzēju bagātinātu, klonāli pastiprinātu T šūnu klātbūtni un var izskaidrot tā prognostisko nozīmi.

2. attēls. TCR metrika un korelācija ar imūno gēniem, imūno un molekulāro apakštipu.
Mikrobioma sastāvs veselīgu un resnās zarnas vēža audos
Pētnieki veica 16S rRNS sekvencēšanu, izmantojot DNS, kas ekstrahēta no saskaņota audzēja un veseliem resnās zarnas audiem no 246 pacientiem (3.A attēls). Validācijai pētnieki papildus analizēja 16S rRNS gēnu sekvencēšanas datus no papildu 42 audzēja paraugiem, kuriem nebija atbilstoša normāla DNS, kas pieejama analīzei. Pirmkārt, pētnieki salīdzināja floras relatīvo pārpilnību starp saskaņotiem audzējiem un veseliem resnās zarnas audiem. Clostridium perfringens bija ievērojami palielinājies audzējos, salīdzinot ar veselīgajiem paraugiem (attēls 3A-3D). Starp audzēju un veseliem paraugiem nebija būtiskas atšķirības alfa daudzveidībā (sugu daudzveidība un pārpilnība vienā paraugā), un ICR-High audzējos tika novērots neliels mikrobu daudzveidības samazinājums, salīdzinot ar ICR-zemu audzējiem.
Lai noteiktu klīniski nozīmīgas asociācijas starp mikrobu profiliem un klīniskajiem rezultātiem, pētnieku mērķis bija izmantot 16S rRNS gēnu secības datus, lai identificētu mikrobiomu pazīmes, kas paredz izdzīvošanu. Ac-ICAM246 pētnieki vadīja OS Cox regresijas modeli, kas izvēlējās 41 funkcijas ar koeficientiem, kas nav nulle (saistīti ar diferenciālo mirstības risku), ko sauc par MBR klasifikatoriem (3.F attēls).
Šajā apmācības kohortā (ICAM246) zems MBR rādītājs (MBR <0, zems MBR) bija saistīts ar ievērojami zemāku nāves risku (85%). Pētnieki apstiprināja saistību starp zemu MBR (RISK) un ilgstošu OS divās patstāvīgi apstiprinātās kohortās (ICAM42 un TCGA-slodzē). (3. attēls) Pētījums parādīja spēcīgu korelāciju starp endogastriskajiem kokos un MBR rādītājiem, kas bija līdzīgi audzēja un veselīgu resnās zarnas audos.

3. attēls. Mikrobioms audzējā un veselos audos un saistība ar ICR un pacienta izdzīvošanu.
Secinājums
Šajā pētījumā izmantotā multi-OMIC pieeja ļauj rūpīgi noteikt un analizēt imūnās reakcijas molekulāro parakstu kolorektālā vēža gadījumā un atklāj mijiedarbību starp mikrobiomu un imūnsistēmu. Dziļā audzēja un veselīgu audu TCR secība atklāja, ka ICR prognostiskā iedarbība var būt saistīta ar tā spēju uztvert audzēju bagātinātus un, iespējams, audzēja antigēnus specifiskos T šūnu klonus.

Analizējot audzēja mikrobioma sastāvu, izmantojot 16S rRNS gēnu sekvencēšanu AC-ICAM paraugos, komanda identificēja mikrobioma parakstu (MBR riska punktu skaitu) ar spēcīgu prognostisko vērtību. Lai arī šis paraksts tika iegūts no audzēja paraugiem, bija cieša korelācija starp veselīgu kolorektumu un audzēja MBR riska rādītāju, kas liek domāt, ka šis paraksts var uztvert zarnu mikrobioma sastāvu pacientiem. Apvienojot ICR un MBR rādītājus, bija iespējams identificēt un apstiprināt vairāku omic studentu biomarķieri, kas paredz izdzīvošanu pacientiem ar resnās zarnas vēzi. Pētījuma multi-Omic datu kopa nodrošina resursu, lai labāk izprastu resnās zarnas vēža bioloģiju un palīdzētu atklāt personalizētas terapeitiskās pieejas.

Atsauce:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, Ei et al. Integrēts audzējs, resnās zarnas vēža imūnsistēmas un mikrobiomu atlants. Nat Med 29, 1273–1286 (2023).