中文网站
Nat Med | 'n Multi-omika-benadering om die geïntegreerde gewas-, immuun- en mikrobiese landskap van kolorektale kanker te karteer, onthul die interaksie van die mikrobioom met die immuunstelsel
Alhoewel biomerkers vir primêre kolonkanker die afgelope paar jaar omvattend bestudeer is, maak huidige kliniese riglyne slegs staat op tumor-limfnode-metastase-stadiëring en opsporing van DNA-wanpasherstel (MMR)-defekte of mikrosatelliet-onstabiliteit (MSI) (bykomend tot standaard patologietoetsing) om behandelingsaanbevelings te bepaal. Navorsers het 'n gebrek aan assosiasie tussen geenuitdrukking-gebaseerde immuunresponse, mikrobiese profiele en tumorstroma in die Kankergenoom Atlas (TCGA) kolorektale kankerkohort en pasiëntoorlewing opgemerk.
Soos navorsing gevorder het, is gerapporteer dat kwantitatiewe kenmerke van primêre kolorektale kanker, insluitend kankersellulêre, immuun-, stromale of mikrobiese aard van die kanker, aansienlik 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 dissekteer, het 'n span navorsers van die Sidra Instituut vir Mediese Navorsing in Katar onlangs 'n geïntegreerde telling (mICRoScore) ontwikkel en bekragtig wat 'n groep pasiënte met goeie oorlewingsyfers identifiseer deur mikrobioom-eienskappe en immuunverwerpingskonstantes (ICR) te kombineer. Die span het 'n omvattende genomiese analise uitgevoer van vars bevrore monsters van 348 pasiënte met primêre kolorektale kanker, insluitend RNA-volgordebepaling van gewasse en ooreenstemmende gesonde kolorektale weefsel, heeleksoomvolgordebepaling, diep T-selreseptor en 16S bakteriële rRNA-geenvolgordebepaling, aangevul deur heeltumorgenoomvolgordebepaling om die mikrobioomgenoomvolgorde 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 ontleed en aangrensende gesonde kolonweefsel (tumor-normale pare) van pasiënte met 'n histologiese diagnose van kolonkanker sonder sistemiese terapie te pas. Gebaseer op heel-eksoom-volgordebepaling (WES), RNA-volgorde-datakwaliteitbeheer 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
Met die vaslegging van 'n modulêre stel immuungenetiese merkers vir deurlopende kanker-immuuntoesig, genoem die immuunkonstante van verwerping (ICR), het die navorsingspan die ICR geoptimaliseer deur dit te kondenseer in 'n paneel van 20 gene wat verskillende kankertipes dek, insluitend melanoom, blaaskanker en borskanker. ICR is ook geassosieer met immunoterapie-reaksie in 'n verskeidenheid kankertipes, insluitend borskanker.
Eerstens het die navorsers die ICR-handtekening van die AC-ICAM-kohort bekragtig, met behulp van 'n ICR-geen-gebaseerde ko-klassifikasiebenadering om die kohort in drie trosse/immuunsubtipes te klassifiseer: hoë ICR (warm gewasse), medium ICR en lae ICR (koue gewasse) (Figuur 1b). Navorsers het die immuungeneigdheid gekenmerk wat geassosieer word met konsensus molekulêre subtipes (CMS), 'n transkriptoom-gebaseerde klassifikasie van kolonkanker. die CMS-kategorieë het CMS1/immuun, CMS2/kanonies, CMS3/metabolies en CMS4/mesenchimaal ingesluit. Analise het getoon dat ICR-tellings negatief gekorreleer was met sekere kankerselweë in alle CMS subtipes, en positiewe korrelasies met immuunonderdrukkende en stromale verwante weë is slegs in CMS4 gewasse waargeneem.
In alle CMS was die oorvloed van natuurlike moordenaar (NK) sel en T sel subsets die hoogste in ICR hoë immuun subtipes, met groter variasie in ander leukosiet subsets (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 ICR rol in kleur bevestig het.
Figuur 1. AC-ICAM studie-ontwerp, immuun-verwante geen-handtekening, immuun en molekulêre subtipes en oorlewing.
ICR vang tumor-verrykte, klonaal versterkte T-selle
Slegs 'n minderheid van T-selle wat tumorweefsel infiltreer, is gerapporteer as spesifiek vir tumorantigene (minder as 10%). Daarom word na die meerderheid van intra-tumor T-selle verwys as bystander T-selle (bystander T-selle). Die sterkste korrelasie met die aantal konvensionele T-selle met produktiewe TCRs is waargeneem in stromale sel en leukosiet subpopulasies (opgespoor deur RNA-seq), wat gebruik kan word om T-sel subpopulasies te skat (Figuur 2a). In die ICR-klusters (algehele en CMS-klassifikasie) is die hoogste klonaliteit van immuun SEQ TCRs waargeneem in die ICR-hoë en CMS subtipe CMS1/immuungroepe (Figuur 2c), met die hoogste proporsie ICR-hoë gewasse. Deur die hele transkriptoom (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 deur gebruik te maak van tumor-responsiewe CD8+ merkers (Figuur 2f en 2g). Ten slotte, die bogenoemde analise dui daarop dat die ICR-handtekening die teenwoordigheid van tumor-verrykte, klonaal versterkte T-selle vasvang en die prognostiese implikasies daarvan kan verduidelik.
Figuur 2. TCR-metrieke en korrelasie met immuunverwante gene, immuun- en molekulêre subtipes.
Mikrobioomsamestelling in gesonde en kolonkankerweefsels
Die navorsers het 16S rRNA-volgordebepaling uitgevoer met behulp van DNA wat uit ooreenstemmende tumor en gesonde kolonweefsel van 246 pasiënte onttrek is (Figuur 3a). Vir validering het die navorsers addisioneel 16S rRNA geenvolgordedata ontleed van 'n bykomende 42 tumormonsters wat nie ooreenstem met normale DNA beskikbaar vir ontleding nie. Eerstens het die navorsers die relatiewe oorvloed van flora tussen ooreenstemmende gewasse en gesonde kolonweefsel vergelyk. Clostridium perfringens was aansienlik 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 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 geenvolgordedata te gebruik om mikrobioom kenmerke 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) gekies het, genoem MBR-klassifiseerders (Figuur 3f).
In hierdie opleidingskohort (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 onafhanklik bekragtigde kohorte (ICAM42 en TCGA-COAD) bevestig. (Figuur 3) Die studie het 'n sterk korrelasie getoon tussen endogastriese kokke en MBR-tellings, wat soortgelyk was in gewas en gesonde kolonweefsel.
Figuur 3. Mikrobioom in tumor en gesonde weefsels en die verband met ICR en pasiënt oorlewing.
Gevolgtrekking
Die multi-omika-benadering wat in hierdie studie gebruik word, maak deeglike opsporing en ontleding van die molekulêre handtekening van die immuunrespons in kolorektale kanker moontlik en openbaar 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 te wyte kan wees aan sy vermoë om tumor-verrykte en moontlik tumorantigeen-spesifieke T-selklone vas te lê.
Deur die ontleding van tumormikrobioomsamestelling deur gebruik te maak van 16S rRNA geenvolgordebepaling in AC-ICAM monsters, het die span 'n mikrobioom handtekening (MBR risiko telling) met sterk prognostiese waarde geïdentifiseer. Alhoewel hierdie handtekening van tumormonsters afgelei is, was daar 'n sterk korrelasie tussen gesonde kolorektum en tumor MBR risikotelling, 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 studentebiomerker te identifiseer en te valideer wat oorlewing in pasiënte met kolonkanker voorspel. Die studie se multi-omiese datastel verskaf 'n hulpbron om kolonkankerbiologie beter te verstaan en help om gepersonaliseerde terapeutiese benaderings te ontdek.
Pos tyd: Jun-15-2023
Privaatheid instellings