中文网站
Nat Med | Multo-omics lähenemisviis integreeritud kasvaja, kolorektaalse vähi immuun- ja mikroobide maastiku kaardistamiseks näitab mikrobiomi interaktsiooni immuunsussüsteemiga
Ehkki primaarse käärsoolevähi biomarkereid on viimastel aastatel ulatuslikult uuritud, tuginevad praegused kliinilised juhised ainult tuumori-lümf-sõlme-metastaaside lavastamisele ja DNA ebakõla parandamise (MMR) defektide või mikrosatelliidi ebastabiilsuse (lisaks standardse patoloogia testimise määramiseks) tuvastamisele. Teadlased on märkinud, et Geeniekspressioonipõhiste immuunvastuste, mikroobsete profiilide ja tuumori strooma vaheline seotus vähi genoomi atlas (TCGA) kolorektaalse vähi kohordi ja patsientide ellujäämise vahel.
Uuringute edenedes on teatatud, et esmatasandi kolorektaalse vähi, sealhulgas vähiraku, immuunsuse, strooma või mikroobse olemuse, kvantitatiivsed omadused on oluliselt korrelatsioonis kliiniliste tulemustega, kuid endiselt on piiratud arusaam sellest, kuidas nende interaktsioonid mõjutavad patsientide tulemusi.
Fenotüüpse keerukuse ja tulemuse vahelise seose lahkamiseks töötas Katari Sidra meditsiiniliste uuringute instituudi teadlaste meeskond hiljuti välja ja valideeris integreeritud skoori (Microscore), mis tuvastab hea elulemuse määraga patsientide rühma, ühendades mikrobiomi karakteristikud ja immuunhülgamiskonstandid (ICR). Meeskond viis läbi 348 primaarse kolorektaalse vähiga patsiendi värskete külmutatud proovide põhjaliku genoomse analüüsi, sealhulgas kasvajate RNA järjestamine ja sobitatud terve kolorektaalse koe, terve eksome-sekveneerimine, sügav T-raku retseptor ja 16S bakteriaalne rRNA geeni sekveneerimine, mida täiendab täiendavat tuumori genoomi sekveneerimist. Uuring avaldati ajakirjas Nature Medicine kui „käärsoolevähi integreeritud kasvaja, immuun- ja mikrobiomi atlas”.
Artikkel avaldatud ajakirjas Nature Medicine
AC-ICAM-i ülevaade
Teadlased kasutasid ortogonaalset genoomset platvormi, et analüüsida värskeid külmutatud kasvajaproove ja sobitasid käärsoolevähi histoloogilise diagnoosiga patsientide külgneva terve käärsoolekoe (kasvaja-normaalpaarid) ilma süsteemse ravita. Terve-eksoomi sekveneerimise (WES), RNA-Seq andmete kvaliteedikontrolli ja kaasamise kriteeriumide sõeluuringute põhjal säilitati 348 patsiendi genoomsed andmed ja neid kasutati allavoolu analüüsiks, mille keskmine jälgimine oli 4,6 aastat. Uurimisrühm nimetas seda ressurssi Sidra-LUMC AC-ICAM: kaart ja juhend immuunvähi mikrobiomi interaktsioonide kohta (joonis 1).
Molekulaarne klassifikatsioon ICR abil
Jätkudes pideva vähi immunosurve jaoks immuungeneetiliste markerite moodulkomplekti, mida nimetatakse tagasilükkamise immuunskonstandiks (ICR), optimeeris uurimisrühm ICR, kondenseerides selle 20-geeni paneeli, mis hõlmab erinevaid vähid, sealhulgas melanoom, põievähk ja rinnavähk. ICR -i on seostatud ka immunoteraapia ravivastusega erinevatel vähititititildel, sealhulgas rinnavähk.
Esiteks valideerisid teadlased AC-ICAM-i kohordi ICR-signaali, kasutades kohordi klassifitseerimiseks kolmeks klastriks/immuunsumüübis ICR-i geenipõhist koostimismeetodit: kõrge ICR (kuumad kasvajad), keskmine ICR ja madal ICR (külm kasvajad) (joonis 1B). Teadlased iseloomustasid immuunkalduvust, mis on seotud konsensuse molekulaarsete alatüüpide (CMS), mis on käärsoolevähi transkriptoomipõhine klassifikatsioon. CMS -kategooriate hulka kuulusid CMS1/immuunsus, CMS2/Canonical, CMS3/metaboolne ja CMS4/mesenhüül. Analüüs näitas, et ICR skoorid olid negatiivselt korrelatsioonis teatavate vähiraku radadega kõigis CMS-i alatüüpides ning positiivseid korrelatsioone immunosupressiivse ja stroomaga seotud radadega täheldati ainult CMS4 kasvajate puhul.
Kõigis CMS -is oli loodusliku tapja (NK) raku- ja T -rakkude alamhulkade arvukus kõrgeim ICR -i kõrge immuunsuse alatüüpide korral, muutes leukotsüütide alamhulkades oli suurem varieeruvus (joonis 1C) .ICR immuunsubitüüpidel oli erinev OS -i ja PFS -i erinev OS ja PFS, järkjärgulise suurenemisega ICR -ist madalalt kõrgelt (joonis 1D).
Joonis 1. AC-ICAM uuringu kavandamine, immuunsusega seotud geenisignaal, immuun- ja molekulaarsed alatüübid ning ellujäämine.
ICR jäädvustab kasvajaga rikastatud, klonaalselt amplifitseeritud T-rakke
On teatatud, et ainult vähemusega T -rakkudest, mis infiltreeruvad kasvajakoes, on kasvaja antigeenide jaoks spetsiifilised (alla 10%). Seetõttu nimetatakse enamikku kasvajasisestest T-rakkudest kõrvalseisjate T-rakkudeks (kõrvalseisja T-rakkudeks). Kõige tugevamat korrelatsiooni produktiivsete TCR-dega tavaliste TC-rakkude arvuga täheldati stroomarakkude ja leukotsüütide alampopulatsioonides (tuvastatud RNA-seq abil), mida saab kasutada T-rakkude alampopulatsioonide hindamiseks (joonis 2A). ICR-klastrites (üldine ja CMS-i klassifikatsioon) täheldati immuunsuse kõrgeimat klonaalsust ICR-kõrgel ja CMS-i alatüübis CMS1/immuunrühmas (joonis 2C), millel oli suurim ICR-kõrgete kasvajate osakaal. Kasutades kogu transkriptoomi (18 270 geeni), olid kuus ICR -geeni (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA ja CXCL10) kümne parima geeni hulgas, mis olid positiivselt seotud TCR immuunse SEQ -kloonaga (joonis 2D). Immunoseq TCR klonaalsus korreleerus tugevamalt enamiku ICR-geenidega kui korrelatsioonid, mida täheldati kasvajale reageerivate CD8+ markerite abil (joonis 2F ja 2G). Kokkuvõtteks võib öelda, et ülaltoodud analüüs viitab sellele, et ICR-i allkiri kajastab kasvajaga rikastatud, klonaalselt võimendatud T-rakkude olemasolu ja võib selgitada selle prognostilisi tagajärgi.
Joonis 2. TCR mõõdikud ja korrelatsioon immuunsusega seotud geenide, immuun- ja molekulaarsete alatüüpidega.
Mikrobiomi koostis tervetes ja käärsoolevähi kudedes
Teadlased viisid läbi 16S rRNA sekveneerimise, kasutades 246 patsiendilt sobitatud kasvajast ekstraheeritud DNA -d ja terve käärsoole koe (joonis 3A). Valideerimiseks analüüsisid teadlased lisaks 16S rRNA geeni järjestamisandmeid täiendavate 42 kasvajaproovidelt, mis ei olnud analüüsimiseks kättesaadavad tavalise DNA -ga. Esiteks võrdlesid teadlased taimestiku suhtelist arvukust sobitatud kasvajate ja terve käärsoole kudede vahel. Clostridium perfringens suurenes kasvajate puhul märkimisväärselt võrreldes tervete proovidega (joonis 3A-3D). Tuumori ja tervete proovide vahel ei olnud olulist erinevust alfa-mitmekesisuses (liikide mitmekesisus ja arvukus ühes proovis) ning ICR-kõrgete kasvajate puhul täheldati mikroobide mitmekesisuse tagasihoidlikku vähenemist võrreldes ICR-madal kasvajate suhtes.
Kliiniliselt oluliste seoste tuvastamiseks mikroobsete profiilide ja kliiniliste tulemuste vahel püüdsid teadlased kasutada 16S rRNA geeni järjestamise andmeid mikrobiomi tunnuste tuvastamiseks, mis ennustavad ellujäämist. AC-ICAM246-l juhtisid teadlased OS-i Coxi regressioonimudelit, mis valis 41 nullist mitte-nullist koefitsienti (seotud erineva suremuse riskiga), mida nimetatakse MBR-i klassifikaatoriteks (joonis 3F).
Selles treeningkohtis (ICAM246) seostati madal MBR skoor (MBR <0, madal MBR) oluliselt madalama surmariskiga (85%). Teadlased kinnitasid seost madala MBR (risk) ja pikaajalise OS-i vahel kahes iseseisvalt valideeritud kohordis (ICAM42 ja TCGA-Coad). (Joonis 3) Uuring näitas tugevat seost endogastriliste COCCI ja MBR -i skooride vahel, mis olid sarnased kasvaja ja terve käärsoolekoe puhul.
Joonis 3. mikrobiome kasvaja ja tervete kudede ning seose ICR ja patsiendi ellujäämisega.
Järeldus
Selles uuringus kasutatud mitme omics lähenemisviis võimaldab kolorektaalvähi korral immuunvastuse molekulaarse signaali põhjalikku tuvastamist ja analüüsi ning näitab mikrobiomi ja immuunsussüsteemi vastastikmõju. Kasvaja ja tervete kudede sügav TCR järjestamine näitas, et ICR prognostiline toime võib olla tingitud selle võimest hõivata kasvajaga rikastatud ja võib-olla ka kasvaja antigeenispetsiifilised T-rakukloonid.
Analüüsides kasvaja mikrobiomi koostist, kasutades 16S rRNA geeni sekveneerimist AC-ICAM-i proovides, tuvastas meeskond tugeva prognostilise väärtusega mikrobiomi allkirja (MBR riskiskoor). Kuigi see signatuur saadi kasvajaproovidest, oli tervisliku koloremendi ja kasvaja MBR riski skoori vahel tugev korrelatsioon, mis viitab sellele, et see allkiri võib jäädvustada patsientide soolestiku mikrobiomi koostist. Kombineerides ICR ja MBR-i hinded, oli võimalik tuvastada ja valideerida mitmeotstarbelise õpilase biomarkeri, mis ennustab käärsoolevähiga patsientide ellujäämist. Uuringu multi-omiline andmestik pakub ressurssi käärsoolevähi bioloogia paremaks mõistmiseks ja isikupärastatud terapeutiliste lähenemisviiside leidmiseks.
Postiaeg: 15. juuni 20123
Privaatsuse sätted