中文网站
Nat Med | Pendekatan multi-omics untuk memetakan tumor bersepadu, landskap imun dan mikrob kanser kolorektal mendedahkan interaksi mikrobiom dengan sistem imun.
Walaupun biomarker untuk kanser kolon primer telah dikaji secara meluas dalam beberapa tahun kebelakangan ini, garis panduan klinikal semasa hanya bergantung pada peringkat tumor-limfa nodus-metastasis dan pengesanan kecacatan pembaikan ketidakpadanan DNA (MMR) atau ketidakstabilan mikrosatelit (MSI) (sebagai tambahan kepada ujian patologi standard. ) untuk menentukan cadangan rawatan. Penyelidik telah menyatakan kekurangan hubungan antara tindak balas imun berasaskan ekspresi gen, profil mikrob, dan stroma tumor dalam kohort kanser kolorektal Kanser Genome Atlas (TCGA) dan kelangsungan hidup pesakit.
Apabila penyelidikan telah berkembang, ciri-ciri kuantitatif kanser kolorektal primer, termasuk kanser sel, imun, stromal, atau sifat mikrob kanser, telah dilaporkan berkait rapat dengan hasil klinikal, tetapi masih terdapat pemahaman yang terhad tentang bagaimana interaksi mereka mempengaruhi hasil pesakit. .
Untuk membedah hubungan antara kerumitan fenotip dan hasil, satu pasukan penyelidik dari Institut Penyelidikan Perubatan Sidra di Qatar baru-baru ini membangunkan dan mengesahkan skor bersepadu (mICRoScore) yang mengenal pasti sekumpulan pesakit dengan kadar kelangsungan hidup yang baik dengan menggabungkan ciri-ciri mikrobiom dan penolakan imun. pemalar (ICR). Pasukan itu melakukan analisis genom komprehensif sampel beku segar daripada 348 pesakit dengan kanser kolorektal primer, termasuk penjujukan RNA tumor dan padanan tisu kolorektal yang sihat, penjujukan keseluruhan exome, reseptor sel T dalam dan penjujukan gen rRNA bakteria 16S, ditambah dengan keseluruhan tumor penjujukan genom untuk mencirikan lagi mikrobiom. Kajian itu diterbitkan dalam Nature Medicine sebagai "Tumor bersepadu, imun dan mikrobiom atlas kanser kolon".
Artikel yang diterbitkan dalam Nature Medicine
Gambaran Keseluruhan AC-ICAM
Penyelidik menggunakan platform genomik ortogon untuk menganalisis sampel tumor beku segar dan memadankan tisu kolon sihat bersebelahan (pasangan tumor-normal) daripada pesakit dengan diagnosis histologi kanser kolon tanpa terapi sistemik. Berdasarkan penjujukan keseluruhan exome (WES), kawalan kualiti data RNA-seq, dan pemeriksaan kriteria inklusi, data genom daripada 348 pesakit telah disimpan dan digunakan untuk analisis hiliran dengan susulan median selama 4.6 tahun. Pasukan penyelidik menamakan sumber ini Sidra-LUMC AC-ICAM: Peta dan panduan untuk interaksi imun-kanser-mikrobiom (Rajah 1).
Pengelasan molekul menggunakan ICR
Menangkap set penanda genetik imun modular untuk pengawasan imunisasi kanser yang berterusan, yang dipanggil pemalar imun penolakan (ICR), pasukan penyelidik mengoptimumkan ICR dengan memadatkannya menjadi panel 20 gen yang meliputi jenis kanser yang berbeza, termasuk melanoma, kanser pundi kencing, dan kanser payudara. ICR juga telah dikaitkan dengan tindak balas imunoterapi dalam pelbagai jenis kanser, termasuk kanser payudara.
Pertama, penyelidik mengesahkan tandatangan ICR kohort AC-ICAM, menggunakan pendekatan klasifikasi bersama berasaskan gen ICR untuk mengklasifikasikan kohort kepada tiga kluster/subtipe imun: ICR tinggi (tumor panas), ICR sederhana dan ICR rendah (sejuk). tumor) (Rajah 1b). Penyelidik mencirikan kecenderungan imun yang dikaitkan dengan subtipe molekul konsensus (CMS), klasifikasi kanser kolon berasaskan transkrip. kategori CMS termasuk CMS1/imun, CMS2/kanonikal, CMS3/metabolik dan CMS4/mesenchymal. Analisis menunjukkan bahawa skor ICR berkorelasi negatif dengan laluan sel kanser tertentu dalam semua subtipe CMS, dan korelasi positif dengan laluan berkaitan imunosupresif dan stromal diperhatikan hanya dalam tumor CMS4.
Dalam semua CMS, kelimpahan sel pembunuh semulajadi (NK) dan subset sel T adalah tertinggi dalam subtipe imun tinggi ICR, dengan kebolehubahan yang lebih besar dalam subset leukosit lain (Rajah 1c). Subtipe imun ICR mempunyai OS dan PFS yang berbeza, dengan peningkatan progresif. dalam ICR dari rendah ke tinggi (Rajah 1d), mengesahkan peranan prognostik ICR dalam kanser kolorektal.
Rajah 1. Reka bentuk kajian AC-ICAM, tandatangan gen berkaitan imun, subjenis imun dan molekul dan kemandirian.
ICR menangkap sel T yang diperkaya dengan tumor dan diperkuat secara klon
Hanya minoriti sel T yang menyusup ke tisu tumor telah dilaporkan khusus untuk antigen tumor (kurang daripada 10%). Oleh itu, majoriti sel T intra-tumor dirujuk sebagai sel T bystander (sel T bystander). Korelasi terkuat dengan bilangan sel T konvensional dengan TCR yang produktif diperhatikan dalam subpopulasi sel stromal dan leukosit (dikesan oleh RNA-seq), yang boleh digunakan untuk menganggarkan subpopulasi sel T (Rajah 2a). Dalam kelompok ICR (keseluruhan dan klasifikasi CMS), klonaliti tertinggi SEQ TCR imun diperhatikan dalam kumpulan CMS1 / imun subtipe ICR tinggi dan CMS (Rajah 2c), dengan perkadaran tertinggi tumor tinggi ICR. Menggunakan keseluruhan transkrip (18, 270 gen), enam gen ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, dan CXCL10) adalah antara sepuluh gen teratas yang dikaitkan secara positif dengan klonaliti SEQ imun TCR (Rajah 2d). Klonali TCR ImmunoSEQ berkorelasi lebih kuat dengan kebanyakan gen ICR daripada korelasi yang diperhatikan menggunakan penanda CD8+ responsif tumor (Rajah 2f dan 2g). Kesimpulannya, analisis di atas menunjukkan bahawa tandatangan ICR menangkap kehadiran sel T yang diperkayakan secara klon dan boleh menjelaskan implikasi prognostiknya.
Rajah 2. Metrik TCR dan korelasi dengan gen berkaitan imun, subtipe imun dan molekul.
Komposisi mikrobiom dalam tisu kanser yang sihat dan kolon
Para penyelidik melakukan penjujukan rRNA 16S menggunakan DNA yang diekstrak daripada tumor yang dipadankan dan tisu kolon yang sihat daripada 246 pesakit (Rajah 3a). Untuk pengesahan, penyelidik juga menganalisis data penjujukan gen rRNA 16S daripada 42 sampel tumor tambahan yang tidak sepadan dengan DNA normal yang tersedia untuk analisis. Pertama, para penyelidik membandingkan kelimpahan relatif flora antara tumor yang sepadan dan tisu kolon yang sihat. Clostridium perfringens meningkat dengan ketara dalam tumor berbanding sampel yang sihat (Rajah 3a-3d). Tidak terdapat perbezaan yang signifikan dalam kepelbagaian alfa (kepelbagaian dan kelimpahan spesies dalam sampel tunggal) antara tumor dan sampel yang sihat, dan pengurangan sederhana dalam kepelbagaian mikrob diperhatikan dalam tumor tinggi ICR berbanding tumor rendah ICR.
Untuk mengesan persatuan yang berkaitan secara klinikal antara profil mikrob dan hasil klinikal, para penyelidik menyasarkan untuk menggunakan data penjujukan gen rRNA 16S untuk mengenal pasti ciri mikrobiom yang meramalkan kelangsungan hidup. Pada AC-ICAM246, penyelidik menjalankan model regresi OS Cox yang memilih 41 ciri dengan pekali bukan sifar (dikaitkan dengan risiko kematian berbeza), yang dipanggil pengelas MBR (Rajah 3f).
Dalam kohort latihan ini (ICAM246), skor MBR yang rendah (MBR<0, MBR rendah) dikaitkan dengan risiko kematian yang jauh lebih rendah (85%). Penyelidik mengesahkan perkaitan antara MBR rendah (risiko) dan OS yang berpanjangan dalam dua kohort yang disahkan secara bebas (ICAM42 dan TCGA-COAD). (Rajah 3) Kajian menunjukkan korelasi yang kuat antara skor endogastrik cocci dan MBR, yang serupa dalam tumor dan tisu kolon yang sihat.
Rajah 3. Mikrobiom dalam tumor dan tisu sihat dan hubungan dengan ICR dan kemandirian pesakit.
Kesimpulan
Pendekatan multi-omik yang digunakan dalam kajian ini membolehkan pengesanan dan analisis menyeluruh terhadap tandatangan molekul tindak balas imun dalam kanser kolorektal dan mendedahkan interaksi antara mikrobiom dan sistem imun. Penjujukan TCR mendalam bagi tumor dan tisu sihat mendedahkan bahawa kesan prognostik ICR mungkin disebabkan oleh keupayaannya untuk menangkap klon sel T spesifik antigen tumor yang diperkaya tumor dan mungkin.
Dengan menganalisis komposisi mikrobiom tumor menggunakan penjujukan gen 16S rRNA dalam sampel AC-ICAM, pasukan mengenal pasti tandatangan mikrobiom (skor risiko MBR) dengan nilai prognostik yang kuat. Walaupun tandatangan ini diperoleh daripada sampel tumor, terdapat korelasi yang kuat antara kolorektum yang sihat dan skor risiko MBR tumor, menunjukkan bahawa tandatangan ini boleh menangkap komposisi mikrobiom usus pesakit. Dengan menggabungkan skor ICR dan MBR, adalah mungkin untuk mengenal pasti dan mengesahkan biomarker pelajar berbilang omik yang meramalkan kelangsungan hidup pada pesakit dengan kanser kolon. Dataset berbilang omik kajian menyediakan sumber untuk lebih memahami biologi kanser kolon dan membantu menemui pendekatan terapeutik yang diperibadikan.
Masa siaran: Jun-15-2023
Tetapan privasi