中文网站
Nat Med | 'n Multi-omika-benadering tot die kartering van die geïntegreerde tumor-, 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, steun huidige kliniese riglyne slegs op tumor-limfknoop-metastase-stadiëring en die opsporing van DNS-wanpassingherstel (MMR)-defekte of mikrosatelliet-onstabiliteit (MSI) (benewens standaard patologietoetsing) om behandelingsaanbevelings te bepaal. Navorsers het 'n gebrek aan assosiasie opgemerk tussen geenekspressie-gebaseerde immuunresponse, mikrobiese profiele en tumorstroma in die Cancer Genome Atlas (TCGA) kolorektale kankerkohort en pasiëntoorlewing.
Soos navorsing gevorder het, is berig dat kwantitatiewe eienskappe van primêre kolorektale kanker, insluitend die sellulêre, immuun-, stromale of mikrobiese aard van die kanker, beduidend korreleer met kliniese uitkomste, maar daar is steeds beperkte begrip van hoe hul interaksies pasiëntuitkomste beïnvloed.
Om die verband tussen fenotipiese kompleksiteit en uitkoms te ontleed, het 'n span navorsers van die Sidra Instituut vir Mediese Navorsing in Katar onlangs 'n geïntegreerde telling (mICRoScore) ontwikkel en gevalideer wat 'n groep pasiënte met goeie oorlewingsyfers identifiseer deur mikrobioomkenmerke en immuunverwerpingskonstantes (ICR) te kombineer. Die span het 'n omvattende genomiese analise van vars bevrore monsters van 348 pasiënte met primêre kolorektale kanker uitgevoer, insluitend RNA-volgordebepaling van gewasse en gepaarde gesonde kolorektale weefsel, volledige eksoomvolgordebepaling, diep T-selreseptor- en 16S-bakteriële rRNA-geenvolgordebepaling, aangevul deur volledige tumorgenoomvolgordebepaling om die mikrobioom verder te karakteriseer. Die studie is in Nature Medicine gepubliseer as "'n Geïntegreerde tumor-, 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 analiseer en aangrensende gesonde kolonweefsel (tumor-normale pare) van pasiënte met 'n histologiese diagnose van kolonkanker sonder sistemiese terapie te pas. Gebaseer op volledige eksoomvolgordebepaling (WES), RNA-seq data kwaliteitskontrole en insluitingskriteria-sifting, is genomiese data 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
Deur 'n modulêre stel immuungenetiese merkers vir deurlopende kanker-immunobewaking, genaamd die immuunkonstante van verwerping (ICR), vas te lê, het die navorsingspan die ICR geoptimaliseer deur dit in 'n 20-geenpaneel te kondenseer wat verskillende kankersoorte dek, insluitend melanoom, blaaskanker en borskanker. ICR is ook geassosieer met immunoterapie-reaksie in 'n verskeidenheid kankersoorte, insluitend borskanker.
Eerstens het die navorsers die ICR-handtekening van die AC-ICAM-kohort bekragtig deur 'n ICR-geengebaseerde ko-klassifikasiebenadering te gebruik om die kohort in drie groepe/immuunsubtipes te klassifiseer: hoë ICR (warm gewasse), medium ICR en lae ICR (koue gewasse) (Figuur 1b). Navorsers het die immuungeneigdheid geassosieer met konsensus molekulêre subtipes (CMS), 'n transkriptoom-gebaseerde klassifikasie van dikdermkanker, gekarakteriseer. Die CMS-kategorieë het CMS1/immuun, CMS2/kanoniek, CMS3/metabolies en CMS4/mesenchimaal ingesluit. Analise het getoon dat ICR-tellings negatief gekorreleer was met sekere kankerselbane in alle CMS-subtipes, en positiewe korrelasies met immuunonderdrukkende en stromale-verwante bane is slegs in CMS4-gewasse waargeneem.
In alle CMS was die oorvloed van natuurlike moordenaar (NK) sel en T-sel subgroepe die hoogste in ICR hoë immuun subtipes, met groter variasie in ander leukosiet subgroepe (Figuur 1c). ICR immuun subtipes het verskillende OS en PFS gehad, met 'n progressiewe toename in ICR van laag na hoog (Figuur 1d), wat die prognostiese rol van ICR in kolorektale kanker bevestig.
Figuur 1. AC-ICAM-studie-ontwerp, immuunverwante geenhandtekening, immuun- en molekulêre subtipes en oorlewing.
ICR vang tumorverrykte, klonaal versterkte T-selle vas
Slegs 'n minderheid van T-selle wat tumorweefsel infiltreer, is aangemeld as spesifiek vir tumorantigene (minder as 10%). Daarom word die meerderheid intra-tumor T-selle na verwys as bystander T-selle (bystander T-selle). Die sterkste korrelasie met die aantal konvensionele T-selle met produktiewe TCR's is waargeneem in stromale sel- en leukosiet-subpopulasies (opgespoor deur RNA-seq), wat gebruik kan word om T-selsubpopulasies 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 hoogste proporsie ICR-hoë gewasse. Deur die hele transkriptome (18 270 gene) te gebruik, was ses ICR-gene (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA en CXCL10) onder 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 analise daarop dat die ICR-handtekening die teenwoordigheid van tumor-verrykte, klonaal versterkte T-selle vasvang en die prognostiese implikasies daarvan kan verklaar.
Figuur 2. TCR-metrieke en korrelasie met immuunverwante gene, immuun- en molekulêre subtipes.
Mikrobioomsamestelling in gesonde en dikdermkankerweefsel
Die navorsers het 16S rRNA-volgordebepaling uitgevoer met behulp van DNS wat onttrek is uit gepaarde tumor- en gesonde kolonweefsel van 246 pasiënte (Figuur 3a). Vir validering het die navorsers ook 16S rRNA-geenvolgordebepalingsdata van 'n bykomende 42 tumormonsters geanaliseer wat nie gepaarde normale DNS beskikbaar gehad het vir analise nie. Eerstens het die navorsers die relatiewe oorvloed van flora tussen gepaarde gewasse en gesonde kolonweefsel vergelyk. Clostridium perfringens was beduidend verhoog in die gewasse in vergelyking met die gesonde monsters (Figuur 3a-3d). Daar was geen beduidende verskil in alfa-diversiteit (diversiteit en oorvloed van spesies in 'n enkele monster) tussen tumor- en gesonde monsters nie, en 'n beskeie vermindering in mikrobiese diversiteit is waargeneem in gewasse met 'n hoë ICR relatief tot gewasse met 'n lae ICR.
Om klinies relevante assosiasies tussen mikrobiese profiele en kliniese uitkomste op te spoor, het die navorsers gepoog om 16S rRNA-geenvolgordebepalingsdata te gebruik om mikrobioomkenmerke te identifiseer wat oorlewing voorspel. By AC-ICAM246 het die navorsers 'n OS Cox-regressiemodel uitgevoer wat 41 kenmerke met nie-nul koëffisiënte (geassosieer met differensiële mortaliteitsrisiko), genaamd MBR-klassifiseerders (Figuur 3f), gekies het.
In hierdie opleidingskohort (ICAM246) is 'n lae MBR-telling (MBR<0, lae MBR) geassosieer met 'n beduidend laer risiko van dood (85%). Navorsers het die verband tussen lae MBR (risiko) en verlengde OS in twee onafhanklik gevalideerde kohorte (ICAM42 en TCGA-COAD) bevestig. (Figuur 3) Die studie het 'n sterk korrelasie tussen endogastriese kokke en MBR-tellings getoon, wat soortgelyk was in tumor- en gesonde kolonweefsel.
Figuur 3. Mikrobioom in tumor- en gesonde weefsels en die verband met ICR en pasiëntoorlewing.
Gevolgtrekking
Die multi-omika-benadering wat in hierdie studie gebruik is, maak deeglike opsporing en analise van die molekulêre handtekening van die immuunrespons in kolorektale kanker moontlik en onthul die interaksie tussen die mikrobioom en die immuunstelsel. Diep TCR-volgordebepaling van tumor- en gesonde weefsels het aan die lig gebring dat die prognostiese effek van ICR moontlik te wyte is aan die vermoë daarvan om tumorverrykte en moontlik tumorantigeen-spesifieke T-selklone vas te lê.
Deur die samestelling van die tumor-mikrobioom met behulp van 16S rRNA-geenvolgordebepaling in AC-ICAM-monsters te analiseer, het die span 'n mikrobioomhandtekening (MBR-risikotelling) met sterk prognostiese waarde geïdentifiseer. Alhoewel hierdie handtekening van tumormonsters afgelei is, was daar 'n sterk korrelasie tussen 'n gesonde kolorektum en die tumor-MBR-risikotelling, wat daarop dui dat hierdie handtekening die derm-mikrobioomsamestelling van pasiënte kan vasvang. Deur die ICR- en MBR-tellings te kombineer, was dit moontlik om 'n multi-omiese studentbiomerker te identifiseer en te valideer wat oorlewing in pasiënte met dikdermkanker voorspel. Die studie se multi-omiese datastel bied 'n hulpbron om dikdermkankerbiologie beter te verstaan en te help om gepersonaliseerde terapeutiese benaderings te ontdek.
Plasingstyd: 15 Junie 2023
Privaatheidsinstellings