中文网站
Nat Med | 'N Multi-omika-benadering tot die kartering van die geïntegreerde gewas, immuun en mikrobiese landskap van kolorektale kanker onthul die interaksie van die mikrobioom met die immuunstelsel
Alhoewel biomerkers vir primêre kolonkanker die afgelope paar jaar breedvoerig bestudeer is, is die huidige kliniese riglyne slegs afhanklik van tumor-limf-node-metastase-opstelling en opsporing van DNA-wanaanpassingsherstel (MMR) of mikrosatelliet-onstabiliteit (MSI) (benewens standaard patologietoetsing) om die aanbevelings vir behandelings te bepaal. Navorsers het kennis geneem van 'n gebrek aan verband tussen geenuitdrukkingsgebaseerde immuunrespons, mikrobiese profiele en tumorstroma in die Cancer Genome Atlas (TCGA) kolorektale kankergroep en pasiëntoorlewing.
Namate navorsing gevorder het, is berig dat kwantitatiewe eienskappe van primêre kolorektale kanker, insluitend kanker -sellulêre, immuun-, stromale of mikrobiese aard van die kanker, aansienlik ooreenstem met kliniese uitkomste, maar daar is steeds 'n beperkte begrip van hoe hul interaksies die uitkomste van die pasiënt beïnvloed.
Om die verband tussen fenotipiese kompleksiteit en uitkoms te dissekteer, het 'n span navorsers van die Sidra Institute of Medical Research in Katar onlangs 'n geïntegreerde telling (mikroskore) ontwikkel en bekragtig wat 'n groep pasiënte met goeie oorlewingsyfers identifiseer deur mikrobiome -eienskappe en immuunverwerpingskonstantes (ICR) te kombineer. Die span het 'n uitgebreide genomiese analise van vars bevrore monsters uitgevoer van 348 pasiënte met primêre kolorektale kanker, insluitend RNA-volgorde van gewasse en ooreenstemmende gesonde kolorektale weefsel, die hele eksoomvolgorde, diep T-selreseptor en die 16-jarige bakteriële rRNA-geen-volgorde, aangevul deur die hele gewasgenoom wat volgorde volg om die mikrobioom verder te karakteriseer. Die studie is in Nature Medicine gepubliseer as ''n geïntegreerde gewas, immuun en mikrobioomatlas van kolonkanker'.
Artikel gepubliseer in Nature Medicine
AC-ICAM-oorsig
Navorsers het 'n ortogonale genomiese platform gebruik om vars bevrore tumormonsters te ontleed en ooreenstem met aangrensende gesonde kolonweefsel (tumor-normale pare) van pasiënte met 'n histologiese diagnose van kolonkanker sonder sistemiese terapie. Op grond van volgorde-volgorde (WES), RNA-seq-datakwaliteitskontrole en insluitingskriteria-sifting, is genomiese gegewens van 348 pasiënte behou en gebruik vir stroomaf-analise met 'n mediaan opvolg van 4,6 jaar. Die navorsingspan het hierdie hulpbron SIDRA-LUMC AC-ICAM genoem: 'n kaart en gids tot immuun-kanker-mikrobioom-interaksies (Figuur 1).
Molekulêre klassifikasie met behulp van ICR
Die navorsingspan het die ICR geoptimaliseer deur 'n modulêre stel immuungenetiese merkers vir deurlopende kanker-immunosurwe, genaamd die immuunkonstante van verwerping (ICR), vas te lê deur dit te kondenseer in 'n 20-gen-paneel wat verskillende kankersoorte dek, insluitend melanoom, blaaskanker en borskanker. ICR is ook geassosieer met immunoterapie -respons in 'n verskeidenheid kankersoorte, insluitend borskanker.
Eerstens het die navorsers die ICR-handtekening van die AC-ICAM-kohort bevestig, met behulp van 'n ICR-gen-gebaseerde ko-klassifikasiebenadering om die kohort in drie groepe/immuun-subtipes te klassifiseer: hoë ICR (warm gewasse), medium ICR en lae ICR (koue gewasse) (Figuur 1B). Navorsers het die immuun-geneigdheid wat verband hou met konsensusmolekulêre subtipes (CMS), 'n transkriptoom-gebaseerde klassifikasie van kolonkanker, gekenmerk. Die CMS -kategorieë het CMS1/immuun, CMS2/kanonieke, CMS3/metaboliese en CMS4/mesenchymale ingesluit. Analise het getoon dat ICR-tellings negatief gekorreleer is met sekere kankerselpaaie in alle CMS-subtipes, en dat positiewe korrelasies met immuunonderdrukkende en stromale verwante weë slegs in CMS4-gewasse waargeneem is.
In alle CMS was die oorvloed van natuurlike moordenaar (NK) sel- en T -sel -subsets die hoogste in ICR -hoë immuun -subtipes, met groter veranderlikheid in ander leukosiet -onderafdelings (Figuur 1C) .ICR -immuun -subtipes het verskillende OS en PF's gehad, met 'n progressiewe toename in ICR van lae tot hoog (Figuur 1D), wat die voorspelling van die voorspelling van die progressiewe rol van ICR in koloristiese kanker.
Figuur 1. AC-ICAM-studieontwerp, immuunverwante geenhandtekening, immuun- en molekulêre subtipes en oorlewing.
ICR vang tumorverrykte, klonaal versterkte T-selle vas
Slegs 'n minderheid T -selle wat tumorweefsel infiltreer, is spesifiek vir tumorantigene (minder as 10%). Daarom word na die meerderheid T-tumor T-selle verwys as omstander T-selle (omstander T-selle). Die sterkste korrelasie met die aantal konvensionele T-selle met produktiewe TCR's is waargeneem in subpopulasies van die stromale sel en leukosiet (opgespoor deur RNA-seq), wat gebruik kan word om T-sel-subpopulasies te skat (Figuur 2A). In die ICR-groepe (algehele en CMS-klassifikasie) is die hoogste klonaliteit van immuun SEQ TCR's waargeneem in die ICR-hoë en CMS-subtipe CMS1/immuungroepe (Figuur 2C), met die grootste persentasie ICR-hoë gewasse. Met behulp van die hele transkriptoom (18.270 gene) was ses ICR -gene (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA en CXCL10) een van die top tien gene wat positief geassosieer is met TCR -immuun -SEQ -klonaliteit (Figuur 2D). Immunoseq TCR-klonaliteit het sterker gekorreleer met die meeste ICR-gene as die korrelasies wat waargeneem is met behulp van tumor-responsiewe CD8+ -merkers (Figuur 2F en 2G). Ten slotte dui die bogenoemde ontleding daarop dat die ICR-handtekening die teenwoordigheid van tumorverrykte, klonaal versterkte T-selle vaslê en die prognostiese implikasies daarvan kan verklaar.
Figuur 2. TCR-statistieke en korrelasie met immuunverwante gene, immuun- en molekulêre subtipes.
Mikrobioomsamestelling in gesonde weefsel en kolonkanker
Die navorsers het 16S rRNA -volgorde uitgevoer met behulp van DNA wat uit ooreenstemmende gewas en gesonde kolonweefsel van 246 pasiënte onttrek is (Figuur 3A). Vir validering het die navorsers ook 16S rRNA -geen -opeenvolging van data van 'n addisionele 42 tumormonsters geanaliseer wat nie ooreenstem met normale DNA beskikbaar vir ontleding nie. Eerstens het die navorsers die relatiewe oorvloed van flora tussen gepaardgaande gewasse en gesonde kolonweefsel vergelyk. Clostridium perfringens is aansienlik verhoog in die gewasse in vergelyking met die gesonde monsters (Figuur 3A-3D). Daar was geen noemenswaardige verskil in alfa-diversiteit (diversiteit en oorvloed spesies in 'n enkele monster) tussen tumor en gesonde monsters nie, en 'n beskeie vermindering in mikrobiese diversiteit is waargeneem in ICR-hoë gewasse relatief tot ICR-lae gewasse.
Om klinies relevante assosiasies tussen mikrobiese profiele en kliniese uitkomste op te spoor, het die navorsers daarop gemik om 16S rRNA -geen -volgorde -data te gebruik om mikrobioomfunksies te identifiseer wat oorlewing voorspel. Op AC-ICAM246 het die navorsers 'n OS Cox-regressiemodel bestuur wat 41 funksies met nie-nul-koëffisiënte (geassosieer met differensiële sterftesrisiko), genaamd MBR-klassifiseerders (Figuur 3F), gekies het.
In hierdie opleidingsgroep (ICAM246) was 'n lae MBR -telling (MBR <0, lae MBR) geassosieer met 'n aansienlik laer risiko van dood (85%). Navorsers het die verband tussen lae MBR (risiko) en langdurige OS in twee onafhanklike gevalideerde kohorte (ICAM42 en TCGA-COAD) bevestig. (Figuur 3) Die studie het 'n sterk korrelasie getoon tussen endogastriese Cocci- en MBR -tellings, wat dieselfde was in gewas en gesonde kolonweefsel.
Figuur 3. Mikrobioom in gewas en gesonde weefsels en die verhouding met ICR en pasiëntoorlewing.
Konklusie
Die multi-omika-benadering wat in hierdie studie gebruik is, maak dit moontlik om die molekulêre handtekening van die immuunrespons in kolorektale kanker deeglik op te spoor en te ontleed en onthul die interaksie tussen die mikrobioom en die immuunstelsel. Diep TCR-volgorde van gewas en gesonde weefsels het aan die lig gebring dat die prognostiese effek van ICR kan wees as gevolg van die vermoë om tumorverrykte en moontlik tumorantigeen-spesifieke T-selklone vas te lê.
Deur die samestelling van tumormikrobioom met behulp van 16S rRNA-geen-volgorde in AC-ICAM-monsters te ontleed, het die span 'n mikrobioom-handtekening (MBR-risiko-telling) met 'n sterk prognostiese waarde geïdentifiseer. Alhoewel hierdie handtekening afgelei is van tumormonsters, was daar 'n sterk korrelasie tussen gesonde kolorektum en tumor MBR -risiko -telling, wat daarop dui dat hierdie handtekening die dermmikrobioomsamestelling van pasiënte kan vasvang. Deur die ICR- en MBR-tellings te kombineer, was dit moontlik om 'n multi-omiese studente-biomerker te identifiseer en te bekragtig wat oorlewing voorspel by pasiënte met kolonkanker. Die multi-omiese datastel van die studie bied 'n hulpbron om die biologie van kolonkanker beter te verstaan en om gepersonaliseerde terapeutiese benaderings te ontdek.
Postyd: Jun-15-2023
Privaatheidsinstellings