中文网站
Nat Med | Ang isang diskarte sa multi-omics sa pagma-map sa pinagsamang tumor, immune at microbial landscape ng colorectal cancer ay nagpapakita ng pakikipag-ugnayan ng microbiome sa immune system
Bagaman ang mga biomarker para sa pangunahing kanser sa colon ay napag-aralan nang labis sa mga nakaraang taon, ang mga kasalukuyang klinikal na alituntunin ay umaasa lamang sa mga depekto ng tumor-lymph node-metastasis at pagtuklas ng mga depekto ng mismatch ng mismatch (MMR) o microsatellite kawalang-katatagan (MSI) (bilang karagdagan sa pamantayang pagsubok ng patolohiya) upang matukoy ang mga rekomendasyon ng paggamot. Nabanggit ng mga mananaliksik ang isang kakulangan ng ugnayan sa pagitan ng mga tugon ng immune na batay sa expression, microbial profile, at tumor stroma sa cancer genome ATLAS (TCGA) colorectal cancer cabort at kaligtasan ng pasyente.
Tulad ng pag -unlad ng pananaliksik, ang dami ng mga katangian ng pangunahing colorectal cancer, kabilang ang cancer cellular, immune, stromal, o microbial na likas na katangian ng kanser, ay naiulat na makabuluhang nakakaugnay sa mga resulta ng klinikal, ngunit mayroon pa ring limitadong pag -unawa sa kung paano nakakaapekto ang kanilang mga pakikipag -ugnay sa mga resulta ng pasyente.
Upang ma -dissect ang ugnayan sa pagitan ng pagiging kumplikado at kinalabasan ng phenotypic, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Sidra Institute of Medical Research sa Qatar kamakailan ay binuo at napatunayan ang isang integrated score (mikroskopyo) na nagpapakilala sa isang pangkat ng mga pasyente na may mahusay na mga rate ng kaligtasan sa pamamagitan ng pagsasama ng mga katangian ng microbiome at immune rejection constants (ICR). Ang koponan ay nagsagawa ng isang komprehensibong pagsusuri ng genomic ng mga sariwang frozen na mga sample mula sa 348 na mga pasyente na may pangunahing colorectal cancer, kabilang ang pagkakasunud-sunod ng RNA ng mga tumor at naitugma sa malusog na colorectal tissue, buong pagkakasunud-sunod ng exome, malalim na T-cell receptor at 16S bacterial rRNA gene na pagkakasunud-sunod, na pupunan ng buong tumor genome na pagkakasunud-sunod upang higit na makilala ang microbiome. Ang pag -aaral ay nai -publish sa Nature Medicine bilang "isang integrated tumor, immune at microbiome atlas ng colon cancer".
Artikulo na nai -publish sa Nature Medicine
Pangkalahatang-ideya ng AC-ICAM
Gumamit ang mga mananaliksik ng isang orthogonal genomic platform upang pag-aralan ang mga sariwang frozen na mga sample ng tumor at tumugma sa katabing malusog na colon tissue (tumor-normal na mga pares) mula sa mga pasyente na may isang diagnosis ng histologic ng colon cancer nang walang systemic therapy. Batay sa buong-exome na pagkakasunud-sunod (WES), kontrol ng kalidad ng data ng RNA-seq, at pag-screening ng pamantayan sa pagsasama, ang data ng genomic mula sa 348 na mga pasyente ay pinanatili at ginamit para sa pagsusuri sa agos na may isang median na pag-follow-up ng 4.6 na taon. Pinangalanan ng pangkat ng pananaliksik ang mapagkukunang ito na Sidra-lumc AC-ICAM: isang mapa at gabay sa mga pakikipag-ugnay sa immune-cancer-microbiome (Larawan 1).
Pag -uuri ng Molekular gamit ang ICR
Ang pagkuha ng isang modular na hanay ng mga immune genetic marker para sa patuloy na immunosurveillance ng cancer, na tinatawag na Immune Constant of Rejection (ICR), na-optimize ng koponan ng pananaliksik ang ICR sa pamamagitan ng pagpapagana nito sa isang 20-gene panel na sumasakop sa iba't ibang mga uri ng kanser, kabilang ang melanoma, cancer sa pantog, at kanser sa suso. Ang ICR ay nauugnay din sa tugon ng immunotherapy sa iba't ibang mga uri ng kanser, kabilang ang kanser sa suso.
Una, napatunayan ng mga mananaliksik ang pirma ng ICR ng AC-ICAM cohort, gamit ang isang diskarte sa co-classification na batay sa ICR upang maiuri ang cohort sa tatlong kumpol/immune subtypes: mataas na ICR (mainit na mga bukol), medium ICR at mababang ICR (malamig na mga tumor) (Larawan 1B). Ang mga mananaliksik ay nailalarawan ang immune propensity na nauugnay sa pinagkasunduang molekular na subtypes (CMS), isang pag-uuri na batay sa transcriptome ng kanser sa colon. Kasama sa mga kategorya ng CMS ang CMS1/Immune, CMS2/Canonical, CMS3/Metabolic at CMS4/Mesenchymal. Ang pagtatasa ay nagpakita na ang mga marka ng ICR ay negatibong nakakaugnay sa ilang mga landas ng selula ng kanser sa lahat ng mga subtyp ng CMS, at ang mga positibong ugnayan na may mga immunosuppressive at stromal na nauugnay sa mga landas ay sinusunod lamang sa mga tumor ng CMS4.
Sa lahat ng CMS, ang kasaganaan ng natural na pumatay (NK) cell at T cell subsets ay pinakamataas sa ICR mataas na immune subtypes, na may higit na pagkakaiba -iba sa iba pang mga leukocyte subsets (Larawan 1C) .ICR immune subtypes ay may iba't ibang mga OS at PFS, na may isang progresibong pagtaas sa ICR mula sa mababang hanggang sa mataas (Larawan 1D), na nagpapatunay sa prognostic na papel ng ICR sa colorectal cancer.
Larawan 1. Ang disenyo ng pag-aaral ng AC-ICAM, pirma na may kaugnayan sa immune, immune at molekular na mga subtyp at kaligtasan ng buhay.
Kinukuha ng ICR ang mga tumor-enriched, clonally amplified T cells
Tanging ang isang minorya ng mga cell ng T na pumapasok sa tisyu ng tumor ay naiulat na tiyak para sa mga antigens ng tumor (mas mababa sa 10%). Samakatuwid, ang karamihan ng mga cell ng intra-tumor T ay tinutukoy bilang mga bystander T cells (bystander T cells). Ang pinakamalakas na ugnayan na may bilang ng mga maginoo na mga cell ng T na may produktibong TCR ay na-obserbahan sa stromal cell at leukocyte subpopulasyon (napansin ng RNA-seq), na maaaring magamit upang matantya ang mga sub ng cell subpopulasyon (Larawan 2A). Sa mga kumpol ng ICR (pangkalahatang at pag-uuri ng CMS), ang pinakamataas na clonality ng immune SEQ TCRs ay sinusunod sa ICR-high at CMS subtype CMS1/immune group (Larawan 2C), na may pinakamataas na proporsyon ng mga tumor ng ICR-high. Gamit ang buong transcriptome (18,270 gen), anim na ICR gen (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, at CXCL10) ay kabilang sa mga nangungunang sampung gen na positibong nauugnay sa clonality ng TCR SEQ (Larawan 2D). Ang clonality ng ImmunoseQ TCR ay nakakaugnay nang mas malakas sa karamihan ng mga gen ng ICR kaysa sa mga correlations na sinusunod gamit ang mga marker na tumutugon sa CD8+ (Larawan 2F at 2G). Sa konklusyon, ang pagsusuri sa itaas ay nagmumungkahi na ang pirma ng ICR ay nakakakuha ng pagkakaroon ng tumor-enriched, clonally na pinalakas ng mga T cells at maaaring ipaliwanag ang mga implikasyon ng prognostic.
Larawan 2. Ang mga sukatan ng TCR at ugnayan na may mga genes na may kaugnayan sa immune, immune at molekular na mga subtyp.
Microbiome na komposisyon sa mga malulusog at tisyu ng kanser sa colon
Ang mga mananaliksik ay nagsagawa ng 16S rRNA na pagkakasunud -sunod gamit ang DNA na nakuha mula sa naitugmang tumor at malusog na tisyu ng colon mula sa 246 na mga pasyente (Larawan 3A). Para sa pagpapatunay, ang mga mananaliksik ay karagdagan na nasuri ang 16S rRNA gene na pagkakasunud -sunod ng data mula sa isang karagdagang 42 mga sample ng tumor na hindi naitugma sa normal na magagamit na DNA para sa pagsusuri. Una, inihambing ng mga mananaliksik ang kamag -anak na kasaganaan ng flora sa pagitan ng mga naitugmang mga bukol at malusog na tisyu ng colon. Ang Clostridium perfringens ay makabuluhang nadagdagan sa mga bukol kumpara sa malusog na mga sample (Larawan 3A-3D). Walang makabuluhang pagkakaiba sa pagkakaiba-iba ng alpha (pagkakaiba-iba at kasaganaan ng mga species sa isang solong sample) sa pagitan ng tumor at malusog na mga sample, at isang katamtaman na pagbawas sa pagkakaiba-iba ng microbial ay sinusunod sa mga tumor na may mataas na ICR na nauugnay sa mga bukol ng ICR.
Upang makita ang mga nauugnay na klinikal na mga asosasyon sa pagitan ng mga profile ng microbial at mga klinikal na kinalabasan, ang mga mananaliksik ay naglalayong gumamit ng data ng pagkakasunud -sunod ng 16S rRNA upang makilala ang mga tampok na microbiome na nahuhulaan ang kaligtasan. Sa AC-ICAM246, ang mga mananaliksik ay nagpatakbo ng isang modelo ng regresyon ng OS Cox na napili ng 41 na tampok na may mga koepisyentong hindi zero (nauugnay sa panganib na namamatay sa panganib), na tinatawag na MBR classifier (Larawan 3F).
Sa cohort na ito ng pagsasanay (ICAM246), ang isang mababang marka ng MBR (MBR <0, mababang MBR) ay nauugnay sa isang makabuluhang mas mababang panganib ng kamatayan (85%). Kinumpirma ng mga mananaliksik ang kaugnayan sa pagitan ng mababang MBR (panganib) at matagal na OS sa dalawang malayang napatunayan na cohorts (ICAM42 at TCGA-Coad). .
Larawan 3. Microbiome sa tumor at malusog na mga tisyu at ang relasyon sa ICR at kaligtasan ng pasyente.
Konklusyon
Ang diskarte sa multi-omics na ginamit sa pag-aaral na ito ay nagbibigay-daan sa masusing pagtuklas at pagsusuri ng molekular na lagda ng tugon ng immune sa colorectal cancer at inihayag ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng microbiome at immune system. Ang malalim na pagkakasunud-sunod ng TCR ng tumor at malusog na mga tisyu ay nagsiwalat na ang prognostic na epekto ng ICR ay maaaring dahil sa kakayahang makuha ang tumor-enriched at posibleng tumor antigen-specific T cell clones.
Sa pamamagitan ng pagsusuri ng komposisyon ng microbiome ng tumor gamit ang 16S rRNA gene na pagkakasunud-sunod sa mga sample ng AC-ICAM, kinilala ng koponan ang isang pirma ng microbiome (marka ng peligro ng MBR) na may malakas na halaga ng prognostic. Bagaman ang pirma na ito ay nagmula sa mga sample ng tumor, mayroong isang malakas na ugnayan sa pagitan ng malusog na colorectum at tumor MBR risk score, na nagmumungkahi na ang lagda na ito ay maaaring makuha ang gat microbiome na komposisyon ng mga pasyente. Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga marka ng ICR at MBR, posible na makilala at mapatunayan ang isang biomarker ng mag-aaral na multi-omic na hinuhulaan ang kaligtasan ng buhay sa mga pasyente na may kanser sa colon. Ang multi-omic dataset ng pag-aaral ay nagbibigay ng isang mapagkukunan upang mas maunawaan ang biology ng cancer sa colon at makakatulong na matuklasan ang mga isinapersonal na diskarte sa therapeutic.
Oras ng Mag-post: Hunyo-15-2023
Mga setting ng privacy