中文网站
Nat Med | Мултиомичен подход за картографиране на интегрирания тумор, имунен и микробен пейзаж на колоректалния рак разкрива взаимодействието на микробиома с имунната система
Въпреки че през последните години биомаркерите за първичен рак на дебелото черво са проучени широко, настоящите клинични указания разчитат само на поставяне на тумор-лимф възел-метастаза и откриване на дефекти на DNA несъответствие (MMR) или нестабилност на микросателита (MSI) (в допълнение към стандартните патологични тестове за тестване на патологията ) за определяне на препоръките за лечение. Изследователите отбелязват липса на връзка между имунните отговори, базирани на ген, микробни профили и строма на тумора в колоректалната кохорта на рака на рака (TCGA) и оцеляването на пациента.
С напредването на изследванията, количествените характеристики на първичния колоректален рак, включително рак клетъчен, имунен, стромален или микробен характер на рака, се съобщава, че значително корелират с клиничните резултати, но все още има ограничено разбиране за това как техните взаимодействия влияят на резултатите от пациента .
За да разсече връзката между фенотипната сложност и резултата, екип от изследователи от Института за медицински изследвания на Сидра в Катар наскоро разработи и потвърди интегриран резултат (Microscore), който идентифицира група пациенти с добра оценка чрез комбиниране на характеристиките на микробиома и отхвърлянето на имунитета константи (ICR). The team performed a comprehensive genomic analysis of fresh frozen samples from 348 patients with primary colorectal cancer, including RNA sequencing of tumors and matched healthy colorectal tissue, whole exome sequencing, deep T-cell receptor and 16S bacterial rRNA gene sequencing, supplemented by whole tumor Геномно секвениране за допълнително характеризиране на микробиома. Проучването е публикувано в Nature Medicine като „интегриран тумор, имунен и микробиомен атлас на рак на дебелото черво“.
Статия, публикувана в Nature Medicine
Преглед на AC-ICAM
Изследователите използваха ортогонална геномна платформа, за да анализират проби от прясно замразени туморни проби и съчетават съседна здрава тъкан на дебелото черво (двойки-нормални двойки) от пациенти с хистологична диагноза рак на дебелото черво без системна терапия. Въз основа на секвенцирането на цялото износване (WES), контрол на качеството на данните на RNA-Seq и скрининг на критерии за включване, геномни данни от 348 пациенти са запазени и използвани за анализ на низходящия поток със средно проследяване от 4,6 години. Изследователският екип нарече този ресурс SIDRA-LUMC AC-ICAM: Карта и ръководство за взаимодействията между имунните раковина-микробиома (Фигура 1).
Молекулярна класификация с помощта на ICR
Заснемане на модулен набор от имунни генетични маркери за имуноосиране на непрекъснат рак, наречен имунна константа на отхвърляне (ICR), изследователският екип оптимизира ICR, като го кондензира в 20-генски панел, обхващащ различни видове рак, включително меланом, рак на пикочния мехур и Рак на гърдата. ICR също е свързан с реакция на имунотерапия при различни видове рак, включително рак на гърдата.
Първо, изследователите валидираха ICR подписа на кохортата AC-ICAM, използвайки подход за съвместно класификация на базата на ген на ICR, за да класифицира кохортата в три клъстера/имунни подтипове: висок ICR (горещи тумори), среден ICR и нисък ICR (студ тумори) (Фигура 1В). Изследователите характеризираха имунната склонност, свързана с консенсус молекулярни подтипове (CMS), базирана на транскриптома класификация на рак на дебелото черво. Категориите на CMS включват CMS1/Immune, CMS2/Canonical, CMS3/Metabolic и CMS4/Mesenchymal. Анализът показа, че оценките на ICR са отрицателно свързани с определени пътища на раковите клетки във всички подтипове на CMS и положителните корелации с имуносупресивни и свързани с стромати пътища се наблюдават само при тумори на CMS4.
Във всички CM В ICR от ниско до високо (Фигура 1D), валидиране на прогностичната роля на ICR при колоректален рак.
Фигура 1. Дизайнът на изследването AC-ICAM, свързаният с имунитета ген подпис, имунните и молекулярните подтипове и оцеляването.
ICR улавя обогатени с тумор, клонално амплифицирани Т клетки
Съобщава се, че само малцинство от Т клетки, инфилтрираща туморна тъкан, е специфична за туморни антигени (по -малко от 10%). Следователно, по-голямата част от вътрешно туморните Т клетки се наричат наблюдатели Т клетки (наблюдатели Т клетки). Най-силната корелация с броя на конвенционалните Т клетки с продуктивни TCR се наблюдава в стромални клетъчни и левкоцитни субпопулации (открити чрез РНК-сек), които могат да бъдат използвани за оценка на субпопулациите на Т клетки (Фигура 2А). В ICR клъстерите (като цяло и CMS класификация), най-високата клоналност на имунните сека TCR е наблюдавана в подтипа CMS1/имунни групи ICR и CMS (Фигура 2в), с най-високата част на туморите на ICR. Използвайки целия транскрипт (18,270 гена), шест ICR гена (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA и CXCL10) бяха сред първите десет гена, положително свързани с TCR имунната клонност (Фигура 2D). ImmunoSeq TCR клоналността корелира по-силно с повечето ICR гени, отколкото корелациите, наблюдавани с помощта на туморно-реагиращи CD8+ маркери (Фигура 2F и 2G). В заключение, горният анализ предполага, че подписът на ICR улавя наличието на обогатен тумор, клонално амплифицирани Т клетки и може да обясни неговите прогностични последици.
Фигура 2. TCR показатели и корелация с имунно свързани гени, имунни и молекулярни подтипове.
Състав на микробиоми в здрави и ракови тъкани на дебелото черво
Изследователите извършиха 16S rRNA секвениране, използвайки ДНК, извлечена от съвпадащ тумор и здрава тъкан на дебелото черво от 246 пациенти (Фигура 3А). За валидиране, изследователите допълнително анализираха данните за секвениране на гени на 16S rRNA от допълнителни 42 туморни проби, които не съответстват на нормалната ДНК, налична за анализ. Първо, изследователите сравняват относителното изобилие на флората между съвпадащите тумори и здравата тъкан на дебелото черво. Clostridium perfringens е значително увеличен при туморите в сравнение със здравите проби (Фигура 3A-3D). Няма значима разлика в алфа разнообразието (разнообразие и изобилие от видове в една проба) между туморни и здрави проби и скромно намаляване на микробното разнообразие се наблюдава при тумори с височина ICR спрямо туморите на ICR-нисък.
За да открият клинично значимите асоциации между микробните профили и клиничните резултати, изследователите имаха за цел да използват 16S RRNA генни данни за секвениране на гени, за да идентифицират характеристиките на микробиома, които прогнозират преживяемостта. При AC-ICAM246 изследователите управляваха регресионен модел на OS COX, който избра 41 характеристики с ненулеви коефициенти (свързани с риск от диференциална смъртност), наречен MBR класификатори (Фигура 3F).
В тази тренировъчна кохорта (ICAM246), нисък MBR резултат (MBR <0, нисък MBR) е свързан със значително по -нисък риск от смърт (85%). Изследователите потвърдиха връзката между ниския MBR (риск) и продължителната ОС в две независимо валидирани кохорти (ICAM42 и TCGA-Coad). (Фигура 3) Проучването показва силна връзка между ендогастралните резултати от COCCI и MBR, които са сходни при тумор и здрава тъкан на дебелото черво.
Фигура 3. Микробиом в тумор и здрави тъкани и връзката с ICR и оцеляването на пациента.
Заключение
Използваният в това проучване подходът на мулти-омиците позволява задълбочено откриване и анализ на молекулярния подпис на имунния отговор при колоректален рак и разкрива взаимодействието между микробиома и имунната система. Дълбокото TCR секвениране на туморни и здрави тъкани разкри, че прогностичният ефект на ICR може да се дължи на способността му да улавя обогатен тумор и евентуално туморен антиген-специфичен Т-клетъчни клонинги.
Анализирайки състава на туморния микробиом с помощта на 16S rRNA генно секвениране в проби от Ac-ICam, екипът идентифицира подпис на микробиома (MBR риск) със силна прогностична стойност. Въпреки че този подпис е получен от туморни проби, има силна връзка между здравия колоректум и туморния риск от MBR, което предполага, че този подпис може да улови състава на микробиома на червата на пациентите. Чрез комбиниране на резултатите от ICR и MBR беше възможно да се идентифицира и валидира многоомичен студент биомаркер, който прогнозира преживяемост при пациенти с рак на дебелото черво. Мултиомният набор от данни на изследването предоставя ресурс за по-добро разбиране на биологията на рака на дебелото черво и подпомагане на откриването на персонализирани терапевтични подходи.
Време за публикация: юни-15-2023
Настройки за поверителност