中文网站
Nat Med | Pendekatan multi-omics kanggo pemetaan lanskap tumor, kekebalan, lan mikroba terpadu kanker kolorektal mbukak interaksi mikrobioma karo sistem kekebalan awak
Senajan biomarker kanggo kanker usus besar primer wis ditliti sacara ekstensif ing taun-taun pungkasan, pedoman klinis saiki mung gumantung marang pementasan metastasis kelenjar getah bening tumor lan deteksi cacat perbaikan ketidakcocokan DNA (MMR) utawa ketidakstabilan mikrosatelit (MSI) (saliyane tes patologi standar) kanggo nemtokake rekomendasi perawatan. Para peneliti wis nyathet kurang hubungan antarane respon imun adhedhasar ekspresi gen, profil mikroba, lan stroma tumor ing kohort kanker kolorektal Cancer Genome Atlas (TCGA) lan kaslametan pasien.
Nalika riset wis maju, karakteristik kuantitatif kanker kolorektal primer, kalebu sifat seluler, imun, stroma, utawa mikroba kanker, wis dilapurake duwe hubungan sing signifikan karo asil klinis, nanging isih ana pangerten sing winates babagan kepiye interaksi kasebut mengaruhi asil pasien.
Kanggo mbedah hubungan antarane kerumitan fenotipik lan asil, tim peneliti saka Sidra Institute of Medical Research ing Qatar bubar ngembangake lan mvalidasi skor terpadu (mICRoScore) sing ngenali klompok pasien kanthi tingkat kaslametan sing apik kanthi nggabungake karakteristik mikrobioma lan konstanta penolakan imun (ICR). Tim kasebut nindakake analisis genomik lengkap saka sampel beku seger saka 348 pasien kanker kolorektal primer, kalebu sekuensing RNA tumor lan jaringan kolorektal sehat sing cocog, sekuensing eksom utuh, reseptor sel T jero lan sekuensing gen rRNA bakteri 16S, sing ditambah karo sekuensing genom tumor utuh kanggo luwih nggambarake mikrobioma. Panliten iki diterbitake ing Nature Medicine minangka "Atlas tumor, imun lan mikrobioma terpadu kanker usus besar".
Artikel diterbitake ing Nature Medicine
Ringkesan AC-ICAM
Para peneliti nggunakake platform genomik ortogonal kanggo nganalisis sampel tumor beku seger lan cocogake jaringan usus besar sehat sing jejer (pasangan tumor-normal) saka pasien kanthi diagnosis histologis kanker usus besar tanpa terapi sistemik. Adhedhasar sekuensing eksom utuh (WES), kontrol kualitas data RNA-seq, lan skrining kriteria inklusi, data genomik saka 348 pasien disimpen lan digunakake kanggo analisis hilir kanthi tindak lanjut median 4,6 taun. Tim riset menehi jeneng sumber daya iki Sidra-LUMC AC-ICAM: Peta lan pandhuan kanggo interaksi imun-kanker-mikrobioma (Gambar 1).
Klasifikasi molekuler nggunakake ICR
Kanthi njupuk sakumpulan penanda genetik imun modular kanggo imunosurveilans kanker terus-terusan, sing diarani konstanta penolakan imun (ICR), tim riset ngoptimalake ICR kanthi nggabungake dadi panel 20 gen sing nyakup macem-macem jinis kanker, kalebu melanoma, kanker kandung kemih, lan kanker payudara. ICR uga wis digandhengake karo respon imunoterapi ing macem-macem jinis kanker, kalebu kanker payudara.
Kapisan, para peneliti ngevalidasi tandha ICR saka kohort AC-ICAM, nggunakake pendekatan ko-klasifikasi adhedhasar gen ICR kanggo nglasifikasikake kohort dadi telung kluster/subtipe imun: ICR dhuwur (tumor panas), ICR medium lan ICR endhek (tumor adhem) (Gambar 1b). Para peneliti njlentrehake kecenderungan imun sing ana gandhengane karo subtipe molekuler konsensus (CMS), klasifikasi kanker usus besar adhedhasar transkriptom. Kategori CMS kalebu CMS1/imun, CMS2/kanonik, CMS3/metabolik lan CMS4/mesenkim. Analisis nuduhake yen skor ICR berkorelasi negatif karo jalur sel kanker tartamtu ing kabeh subtipe CMS, lan korelasi positif karo jalur imunosupresif lan sing ana gandhengane karo stroma mung diamati ing tumor CMS4.
Ing kabeh CMS, akehe sel pembunuh alami (NK) lan subkumpulan sel T paling dhuwur ing subkumpulan kekebalan ICR sing dhuwur, kanthi variabilitas sing luwih gedhe ing subkumpulan leukosit liyane (Gambar 1c). Subkumpulan kekebalan ICR duwe OS lan PFS sing beda, kanthi peningkatan progresif ing ICR saka endhek nganti dhuwur (Gambar 1d), sing mbuktekake peran prognostik ICR ing kanker kolorektal.
Gambar 1. Desain panliten AC-ICAM, tandha gen sing ana gandhengane karo kekebalan, subtipe kekebalan lan molekuler, lan kaslametané.
ICR nangkep sel T sing diperkaya tumor lan diamplifikasi sacara klonal
Mung sawetara sel T sing nyusup ing jaringan tumor sing dilapurake spesifik kanggo antigen tumor (kurang saka 10%). Mulane, mayoritas sel T intra-tumor diarani sel T bystander (sel T bystander). Korelasi paling kuat karo jumlah sel T konvensional kanthi TCR produktif diamati ing subpopulasi sel stroma lan leukosit (dideteksi dening RNA-seq), sing bisa digunakake kanggo ngira-ngira subpopulasi sel T (Gambar 2a). Ing kluster ICR (klasifikasi sakabèhé lan CMS), klonalitas paling dhuwur saka TCR SEQ imun diamati ing klompok CMS1/imun subtipe ICR-dhuwur lan CMS (Gambar 2c), kanthi proporsi paling dhuwur saka tumor ICR-dhuwur. Nggunakake kabeh transkriptom (18.270 gen), enem gen ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, lan CXCL10) kalebu ing antarane sepuluh gen paling dhuwur sing ana gandhengane positif karo klonalitas SEQ imun TCR (Gambar 2d). Klonitas TCR ImmunoSEQ berkorelasi luwih kuat karo umume gen ICR tinimbang korelasi sing diamati nggunakake penanda CD8+ sing responsif tumor (Gambar 2f lan 2g). Kesimpulane, analisis ing ndhuwur nuduhake yen tandha tangan ICR nangkep anane sel T sing diperkaya tumor lan diamplifikasi sacara klonal lan bisa nerangake implikasi prognostik.
Gambar 2. Metrik TCR lan korelasi karo gen sing ana gandhengane karo kekebalan, subtipe kekebalan, lan molekuler.
Komposisi mikrobioma ing jaringan kanker usus besar lan sehat
Para peneliti nindakake sekuensing 16S rRNA nggunakake DNA sing diekstrak saka tumor sing cocog lan jaringan usus besar sing sehat saka 246 pasien (Gambar 3a). Kanggo validasi, para peneliti uga nganalisa data sekuensing gen 16S rRNA saka 42 sampel tumor tambahan sing ora cocog karo DNA normal sing kasedhiya kanggo dianalisis. Kapisan, para peneliti mbandhingake jumlah flora relatif antarane tumor sing cocog lan jaringan usus besar sing sehat. Clostridium perfringens tambah akeh ing tumor dibandhingake karo sampel sing sehat (Gambar 3a-3d). Ora ana bedane sing signifikan ing keragaman alfa (keragaman lan keragaman spesies ing siji sampel) antarane sampel tumor lan sehat, lan pengurangan sing sithik ing keragaman mikroba diamati ing tumor ICR-dhuwur relatif marang tumor ICR-rendah.
Kanggo ndeteksi asosiasi sing relevan sacara klinis antarane profil mikroba lan asil klinis, para peneliti ngarah nggunakake data sekuensing gen 16S rRNA kanggo ngenali fitur mikrobioma sing prédhiksi kaslametan. Ing AC-ICAM246, para peneliti mbukak model regresi OS Cox sing milih 41 fitur kanthi koefisien non-nol (sing ana gandhengane karo risiko kematian diferensial), sing diarani pengklasifikasi MBR (Gambar 3f).
Ing kohort latihan iki (ICAM246), skor MBR sing endhek (MBR<0, MBR endhek) digandhengake karo risiko kematian sing luwih murah (85%). Para peneliti ngonfirmasi hubungan antarane MBR endhek (risiko) lan OS sing berkepanjangan ing rong kohort sing divalidasi kanthi independen (ICAM42 lan TCGA-COAD). (Gambar 3) Panliten iki nuduhake korelasi sing kuwat antarane skor kokus endogastrik lan MBR, sing padha ing tumor lan jaringan usus besar sing sehat.
Gambar 3. Mikrobioma ing tumor lan jaringan sehat sarta gegayutane karo ICR lan kaslametané pasien.
Dudutan
Pendekatan multi-omics sing digunakake ing panliten iki nggampangake deteksi lan analisis lengkap babagan tandha molekuler respon imun ing kanker kolorektal lan mbukak interaksi antarane mikrobioma lan sistem imun. Urutan TCR sing jero saka tumor lan jaringan sehat mbukak yen efek prognostik ICR bisa uga amarga kemampuane kanggo nangkep klon sel T sing diperkaya tumor lan bisa uga spesifik antigen tumor.
Kanthi nganalisis komposisi mikrobioma tumor nggunakake sekuensing gen 16S rRNA ing sampel AC-ICAM, tim kasebut ngidentifikasi tandha mikrobioma (skor risiko MBR) kanthi nilai prognostik sing kuwat. Sanajan tandha iki dijupuk saka sampel tumor, ana korelasi sing kuwat antarane kolorektum sing sehat lan skor risiko MBR tumor, sing nuduhake manawa tandha iki bisa nangkep komposisi mikrobioma usus pasien. Kanthi nggabungake skor ICR lan MBR, bisa ngenali lan validasi biomarker mahasiswa multi-omik sing prédhiksi kaslametan ing pasien kanker usus besar. Dataset multi-omik panliten iki nyedhiyakake sumber daya kanggo luwih ngerti biologi kanker usus besar lan mbantu nemokake pendekatan terapeutik sing dipersonalisasi.
Wektu kiriman: 15 Juni 2023
Setelan privasi