Nat Med | Daugiafunkcinis metodas integruoto naviko kartografavimui

Nat Med | Daugiafunkcinis požiūris į integruoto gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio naviko, imuninio ir mikrobinio kraštovaizdžio kartografavimą atskleidžia mikrobiomo sąveiką su imunine sistema
Nors pastaraisiais metais buvo plačiai tiriami pirminio gaubtinės žarnos vėžio biomarkeriai, dabartinės klinikinės gairės remiasi tik naviko limfmazgių metastazių nustatymu ir DNR neatitikimo atstatymo (MMR) defektų ar mikrosatelito nestabilumo (MSI) nustatymu (be standartinių patologijos tyrimų). ) nustatyti gydymo rekomendacijas. Tyrėjai pastebėjo, kad vėžio genomo atlaso (TCGA) gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio grupėje nėra ryšio tarp genų ekspresija pagrįstų imuninių atsakų, mikrobų profilių ir naviko stromos ir paciento išgyvenamumo.

Buvo pranešta, kad moksliniams tyrimams tobulėjant, kiekybinės pirminio gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio charakteristikos, įskaitant vėžio ląstelių, imuninį, stromos ar mikrobinį vėžio pobūdį, reikšmingai koreliuoja su klinikiniais rezultatais, tačiau vis dar yra mažai supratimo apie tai, kaip jų sąveika veikia pacientų rezultatus. .
Siekdama išsiaiškinti ryšį tarp fenotipinio sudėtingumo ir rezultato, Kataro medicinos tyrimų instituto Sidra mokslininkų komanda neseniai sukūrė ir patvirtino integruotą balą (mICRoScore), kuris identifikuoja pacientų grupę, turinčią gerą išgyvenamumą, derinant mikrobiomų charakteristikas ir imuninį atmetimą. konstantos (ICR). Grupė atliko išsamią šviežių šaldytų mėginių iš 348 pacientų, sergančių pirminiu gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžiu, genominę analizę, įskaitant navikų ir atitinkamo sveiko gaubtinės ir tiesiosios žarnos audinio RNR seką, viso egzomo sekos nustatymą, giliųjų T ląstelių receptorių ir 16S bakterijų rRNR genų sekos nustatymą, papildytą viso naviko. genomo sekos nustatymas, kad būtų galima toliau apibūdinti mikrobiomą. Tyrimas buvo paskelbtas Nature Medicine kaip "Integruotas gaubtinės žarnos vėžio navikas, imuninis ir mikrobiomų atlasas".

Straipsnis paskelbtas Nature Medicine

AC-ICAM apžvalga

Tyrėjai naudojo stačiakampę genominę platformą, kad analizuotų šviežius šaldytus naviko mėginius ir atitiktų gretimus sveikus gaubtinės žarnos audinius (naviko normalias poras) iš pacientų, kuriems buvo diagnozuota storosios žarnos vėžio histologinė diagnozė be sisteminio gydymo. Remiantis viso egzomo sekos nustatymu (WES), RNR-seq duomenų kokybės kontrole ir įtraukimo kriterijų patikra, 348 pacientų genominiai duomenys buvo išsaugoti ir naudojami paskesnei analizei, o stebėjimo mediana buvo 4,6 metų. Tyrėjų komanda pavadino šį šaltinį Sidra-LUMC AC-ICAM: imuninio vėžio ir mikrobiomų sąveikos žemėlapis ir vadovas (1 pav.).

Molekulinė klasifikacija naudojant ICR

Užfiksuodama modulinį imuninių genetinių žymenų rinkinį, skirtą nuolatiniam vėžio imuninės sistemos stebėjimui, vadinamą imunine atmetimo konstanta (ICR), tyrėjų komanda optimizavo ICR, sujungdama jį į 20 genų skydelį, apimantį įvairius vėžio tipus, įskaitant melanomą, šlapimo pūslės vėžį ir krūties vėžys. ICR taip pat buvo susijęs su imunoterapijos atsaku įvairiems vėžio tipams, įskaitant krūties vėžį.

Pirma, mokslininkai patvirtino AC-ICAM kohortos ICR parašą, taikydami ICR genais pagrįstą bendro klasifikavimo metodą, kad suskirstytų kohortą į tris grupes / imuninius potipius: aukštą ICR (karščio navikai), vidutinį ICR ir žemą ICR (šaltą). navikai) (1b pav.). Tyrėjai apibūdino imuninį polinkį, susijusį su konsensuso molekuliniais potipiais (CMS), transkriptu pagrįsta gaubtinės žarnos vėžio klasifikacija. CMS kategorijos apėmė CMS1/imuninė, CMS2/kanoninė, CMS3/metabolinė ir CMS4/mezenchiminė. Analizė parodė, kad ICR balai buvo neigiamai koreliuojami su tam tikrais vėžio ląstelių keliais visuose CMS potipiuose, o teigiamos koreliacijos su imunosupresiniais ir su stroma susijusiais keliais buvo pastebėtos tik CMS4 navikuose.

Visose CMS natūralių žudikų (NK) ląstelių ir T ląstelių pogrupių gausa buvo didžiausia ICR aukšto imuniteto potipiuose, o kituose leukocitų pogrupiuose buvo didesnis kintamumas (1c pav.). ICR imuniniai potipiai turėjo skirtingą OS ir PFS, laipsniškai didėjant. ICR nuo mažo iki didelio (1d paveikslas), patvirtinantis ICR prognozinį vaidmenį kolorektaliniame vėžyje.

1 pav. AC-ICAM tyrimo planas, su imunitetu susijęs genų parašas, imuniniai ir molekuliniai potipiai ir išgyvenamumas.
ICR užfiksuoja naviku praturtintas, kloniškai amplifikuotas T ląsteles
Buvo pranešta, kad tik mažuma T ląstelių, infiltruojančių naviko audinį, yra specifinės naviko antigenams (mažiau nei 10 %). Todėl dauguma vidinių naviko T ląstelių vadinamos pašalinėmis T ląstelėmis (bystander T ląstelės). Stipriausia koreliacija su įprastų T ląstelių, turinčių produktyvius TCR, skaičiumi buvo pastebėta stromos ląstelių ir leukocitų subpopuliacijose (nustatyta RNR-seq), kurios gali būti naudojamos T ląstelių pogrupiams įvertinti (2a pav.). ICR klasteriuose (bendra ir CMS klasifikacija) didžiausias imuninės SEQ TCR kloniškumas buvo pastebėtas ICR aukšto ir CMS potipio CMS1 / imuninėse grupėse (2c paveikslas), o didžiausia ICR aukšto navikų dalis. Naudojant visą transkriptą (18 270 genų), šeši ICR genai (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA ir CXCL10) buvo tarp dešimties geriausių genų, teigiamai susijusių su TCR imunine SEQ kloniškumu (2d pav.). ImmunoSEQ TCR kloniškumas labiau koreliavo su dauguma ICR genų nei koreliacijos, pastebėtos naudojant naviką reaguojančius CD8+ žymenis (2f ir 2g pav.). Apibendrinant galima pasakyti, kad aukščiau pateikta analizė rodo, kad ICR parašas užfiksuoja naviku praturtintų, kloniškai amplifikuotų T ląstelių buvimą ir gali paaiškinti jo prognozines pasekmes.

2 pav. TCR metrika ir koreliacija su su imunitetu susijusiais genais, imuniniais ir molekuliniais potipiais.
Mikrobiomų sudėtis sveikuose ir storosios žarnos vėžio audiniuose
Tyrėjai atliko 16S rRNR seką, naudodami DNR, išskirtą iš suderinto naviko ir sveiko gaubtinės žarnos audinio iš 246 pacientų (3a pav.). Norėdami patvirtinti, mokslininkai papildomai išanalizavo 16S rRNR genų sekos duomenis iš papildomų 42 naviko mėginių, kurie neatitiko normalios analizės DNR. Pirma, mokslininkai palygino santykinį floros gausą tarp suderintų navikų ir sveikų gaubtinės žarnos audinių. Clostridium perfringens augliuose žymiai padidėjo, palyginti su sveikais mėginiais (3a–3d pav.). Alfa įvairovės (rūšių įvairovės ir gausos viename mėginyje) tarp naviko ir sveikų mėginių reikšmingo skirtumo nebuvo, o auglių, kurių ICR aukštas, mikrobų įvairovės sumažėjimas buvo pastebėtas, palyginti su augliais, kurių ICR yra mažas.
Norėdami nustatyti kliniškai reikšmingas sąsajas tarp mikrobų profilių ir klinikinių rezultatų, mokslininkai siekė naudoti 16S rRNR genų sekos nustatymo duomenis, kad nustatytų mikrobiomų ypatybes, kurios numato išgyvenimą. AC-ICAM246 mokslininkai atliko OS Cox regresijos modelį, kuris atrinko 41 ypatybę su nuliniais koeficientais (susijusiais su diferencine mirtingumo rizika), vadinamą MBR klasifikatoriais (3f pav.).
Šioje mokymo grupėje (ICAM246) mažas MBR balas (MBR<0, žemas MBR) buvo susijęs su žymiai mažesne mirties rizika (85%). Tyrėjai patvirtino ryšį tarp mažos MBR (rizikos) ir pailgėjusios OS dviejose nepriklausomai patvirtintose grupėse (ICAM42 ir TCGA-COAD). (3 pav.) Tyrimas parodė stiprią koreliaciją tarp endogastrinių kokosų ir MBR balų, kurie buvo panašūs navikuose ir sveikuose storosios žarnos audiniuose.

3 pav. Mikrobiomas navikuose ir sveikuose audiniuose bei ryšys su ICR ir paciento išgyvenimu.
Išvada
Šiame tyrime naudojamas daugiafunkcinis metodas leidžia nuodugniai aptikti ir analizuoti imuninio atsako molekulinį parašą sergant gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžiu ir atskleidžia mikrobiomo ir imuninės sistemos sąveiką. Gilus naviko ir sveikų audinių TCR seka atskleidė, kad ICR prognozinis poveikis gali būti dėl jo gebėjimo užfiksuoti naviku praturtintus ir galbūt naviko antigenui specifinius T ląstelių klonus.

Analizuodama naviko mikrobiomų sudėtį, naudodama 16S rRNR genų seką AC-ICAM mėginiuose, komanda nustatė mikrobiomo parašą (MBR rizikos balą), turintį stiprią prognostinę vertę. Nors šis parašas buvo gautas iš naviko mėginių, buvo stiprus ryšys tarp sveikos gaubtinės žarnos ir naviko MBR rizikos balo, o tai rodo, kad šis parašas gali užfiksuoti pacientų žarnyno mikrobiomų sudėtį. Sujungus ICR ir MBR balus, buvo galima nustatyti ir patvirtinti daugiafunkcį studento biomarkerį, kuris prognozuoja išgyvenamumą pacientams, sergantiems storosios žarnos vėžiu. Tyrimo daugiafunkcinis duomenų rinkinys yra šaltinis, leidžiantis geriau suprasti gaubtinės žarnos vėžio biologiją ir padėti atrasti individualizuotus gydymo metodus.

Nuoroda:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, EI ir kt. Integruotas gaubtinės žarnos vėžio naviko, imuninės sistemos ir mikrobiomų atlasas. Nat Med 29, 1273–1286 (2023).