中文网站 
Nat Med |Мультыамічны падыход да адлюстравання інтэграванага пухліннага, імуннага і мікробнага ландшафту колоректального рака паказвае ўзаемадзеянне мікрабіёма з імуннай сістэмай
Нягледзячы на тое, што біямаркеры першаснага рака тоўстай кішкі шырока вывучаліся ў апошнія гады, сучасныя клінічныя рэкамендацыі абапіраюцца толькі на вызначэнне стадыі метастазаў у пухлінах і лімфатычных вузлах і выяўленне дэфектаў аднаўлення неадпаведнасці ДНК (MMR) або мікрасатэлітнай нестабільнасці (MSI) (у дадатак да стандартнага тэставання на паталогію ), каб вызначыць рэкамендацыі па лячэнні.Даследчыкі адзначылі адсутнасць сувязі паміж заснаванымі на экспрэсіі генаў імуннымі рэакцыямі, мікробнымі профілямі і стромой пухліны ў кагорце колоректального рака Атласа геному рака (TCGA) і выжывальнасцю пацыентаў.
Па ходзе даследаванняў колькасныя характарыстыкі першаснага колоректального рака, у тым ліку ракавай клетачнай, імуннай, стромальной або мікробнай прыроды рака, як паведамлялася, істотна карэлююць з клінічнымі вынікамі, але па-ранейшаму існуе абмежаванае разуменне таго, як іх узаемадзеянне ўплывае на вынікі пацыентаў .
Каб разабраць сувязь паміж фенатыпічнае складанасцю і вынікам, група даследчыкаў з Інстытута медыцынскіх даследаванняў Сідра ў Катары нядаўна распрацавала і пацвердзіла інтэграваную ацэнку (mICRoScore), якая вызначае групу пацыентаў з добрым узроўнем выжывальнасці шляхам спалучэння характарыстык мікрабіёма і імуннага адрыньвання канстанты (ICR).Каманда правяла комплексны геномны аналіз свежазамарожаных узораў ад 348 пацыентаў з першасным колоректальным на рак, уключаючы секвенирование РНК пухлін і адпаведнай здаровай колоректальной тканіны, секвенирование цэлага экзома, глыбокага Т-клеткавага рэцэптара і секвенирование гена 16S бактэрыяльнай рРНК, дапоўненае цэлай пухлінай. секвенирование геному для далейшай характарыстыкі микробиома.Даследаванне было апублікавана ў Nature Medicine як «Інтэграваны пухлінны, імунны і мікрабіёмны атлас рака тоўстай кішкі».
Артыкул апублікаваны ў Nature Medicine
Агляд AC-ICAM
Даследчыкі выкарыстоўвалі артаганальную геномную платформу для аналізу свежазамарожаных узораў пухліны і супастаўлення прылеглай здаровай тканіны тоўстай кішкі (пухлінна-нармальных пар) ад пацыентаў з гістолагічным дыягназам рак тоўстай кішкі без сістэмнай тэрапіі.На аснове секвенирования цэлага экзома (WES), кантролю якасці дадзеных RNA-seq і скрынінга крытэрыяў уключэння геномныя дадзеныя 348 пацыентаў былі захаваны і выкарыстаны для далейшага аналізу з сярэднім перыядам назірання 4,6 года.Даследчая група назвала гэты рэсурс Sidra-LUMC AC-ICAM: карта і кіраўніцтва па ўзаемадзеянні імуннай сістэмы, рака і мікрабіёма (малюнак 1).
Малекулярная класіфікацыя з дапамогай ICR
Захапіўшы модульны набор імунных генетычных маркераў для бесперапыннага імуннага назірання за ракам, які называецца імуннай канстантай адрыньвання (ICR), даследчая група аптымізавала ICR, згусціўшы яго ў панэль з 20 генаў, якая ахоплівае розныя тыпы рака, у тым ліку меланому, рак мачавой бурбалкі і рак грудзей.ICR таксама быў звязаны з рэакцыяй на імунатэрапію пры розных тыпах раку, уключаючы рак малочнай залозы.
Спачатку даследчыкі пацвердзілі сігнатуру ICR кагорты AC-ICAM, выкарыстоўваючы падыход сумеснай класіфікацыі на аснове гена ICR, каб класіфікаваць кагорту на тры кластары/імунныя падтыпы: высокі ICR (гарачыя пухліны), сярэдні ICR і нізкі ICR (халодныя пухліны) (малюнак 1б).Даследчыкі ахарактарызавалі імунную схільнасць, звязаную з кансенсуснымі малекулярнымі падтыпамі (CMS), заснаванай на транскрыптах класіфікацыяй рака тоўстай кішкі.Катэгорыі CMS уключалі CMS1/імунны, CMS2/кананічны, CMS3/метабалічны і CMS4/мезенхімальны.Аналіз паказаў, што балы ICR адмоўна карэлююць з пэўнымі шляхамі ракавых клетак ва ўсіх падтыпах CMS, а станоўчая карэляцыя з імунасупрэсіўнымі і звязанымі са стромой шляхамі назіраецца толькі ў пухлінах CMS4.
Ва ўсіх CMS колькасць натуральных клетак-кілераў (NK) і Т-клетак было самым высокім у падтыпах ICR з высокім імунітэтам, з большай зменлівасцю ў іншых падгрупах лейкацытаў (малюнак 1c). Імунныя падтыпы ICR мелі розныя АС і ВБП з прагрэсіўным павелічэннем у ICR ад нізкага да высокага (малюнак 1d), што пацвярджае прагнастычную ролю ICR пры колоректальном раку.
Малюнак 1. Дызайн даследавання AC-ICAM, сігнатура генаў, звязаных з імуннай сістэмай, імунныя і малекулярныя падтыпы і выжывальнасць.
ICR захоплівае ўзбагачаныя пухлінай клонально ампліфікаваныя Т-клеткі
Паведамляецца, што толькі невялікая частка Т-клетак, якія інфільтруюць тканіна пухліны, з'яўляецца спецыфічнай для опухолевых антыгенаў (менш за 10%).Такім чынам, большасць унутрыпухлінных Т-клетак называюць пабочнымі Т-клеткамі (пабочныя Т-клеткі).Найбольш моцная карэляцыя з колькасцю звычайных Т-клетак з прадуктыўнымі TCR назіралася ў субпапуляцыях стромальных клетак і лейкацытаў (выяўлена з дапамогай RNA-seq), якія можна выкарыстоўваць для ацэнкі субпапуляцый Т-клетак (малюнак 2а).У кластарах ICR (агульная класіфікацыя і класіфікацыя CMS) найбольшая кланальнасць імунных SEQ TCR назіралася ў групах ICR-high і CMS падтыпу CMS1/імунных груп (малюнак 2c), з самай высокай доляй ICR-высокіх пухлін.З выкарыстаннем усяго транскрыптому (18 270 генаў) шэсць генаў ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA і CXCL10) увайшлі ў дзесятку лепшых генаў, станоўча звязаных з кланальнасцю TCR імуннай SEQ (малюнак 2d).Кланальнасць ImmunoSEQ TCR мацней карэлюе з большасцю генаў ICR, чым карэляцыі, якія назіраюцца пры выкарыстанні рэагуючых на пухліну маркераў CD8+ (малюнак 2f і 2g).У заключэнне, прыведзены вышэй аналіз дазваляе выказаць здагадку, што сігнатура ICR фіксуе наяўнасць узбагачаных пухлінай клонально амплифицированных Т-клетак і можа растлумачыць яго прагнастычныя наступствы.
Малюнак 2. Паказчыкі TCR і карэляцыя з генамі, звязанымі з імуннай сістэмай, імуннымі і малекулярнымі падтыпамі.
Склад мікрабіёмаў у здаровых і ракавых тканінах тоўстай кішкі
Даследчыкі правялі секвенирование 16S рРНК з выкарыстаннем ДНК, вынятай з супадаючай пухліны і здаровай тканіны тоўстай кішкі 246 пацыентаў (малюнак 3а).Для пацверджання даследчыкі дадаткова прааналізавалі дадзеныя секвенирования гена 16S рРНК з дадатковых 42 узораў пухлін, якія не супадалі з нармальнай ДНК, даступнай для аналізу.Спачатку даследчыкі параўналі адноснае багацце флоры паміж адпаведнымі пухлінамі і здаровай тканінай тоўстай кішкі.Clostridium perfringens было значна павялічана ў пухлінах у параўнанні са здаровымі ўзорамі (малюнак 3a-3d).Не было істотнай розніцы ў альфа-разнастайнасці (разнастайнасць і колькасць відаў у адным узоры) паміж пухліннымі і здаровымі ўзорамі, і сціплае памяншэнне мікробнай разнастайнасці назіралася ў пухлінах з высокім ICR у параўнанні з пухлінамі з нізкім ICR.
Каб выявіць клінічна важныя сувязі паміж мікробнымі профілямі і клінічнымі вынікамі, даследчыкі імкнуліся выкарыстаць дадзеныя секвенирования гена 16S рРНК для ідэнтыфікацыі асаблівасцяў мікрабіёма, якія прадказваюць выжыванне.У AC-ICAM246 даследчыкі запусцілі рэгрэсійную мадэль OS Cox, якая абрала 41 функцыю з ненулявымі каэфіцыентамі (звязанымі з дыферэнцыяльнай рызыкай смяротнасці), якія называюцца класіфікатарамі MBR (малюнак 3f).
У гэтай навучальнай кагорце (ICAM246) нізкі бал MBR (MBR<0, нізкі MBR) быў звязаны са значна меншым рызыкай смерці (85%).Даследчыкі пацвердзілі сувязь паміж нізкім MBR (рызыкай) і працяглым АС у дзвюх незалежна правераных кагортах (ICAM42 і TCGA-COAD).(Малюнак 3) Даследаванне паказала моцную карэляцыю паміж эндагастральнымі коккамі і баламі MBR, якія былі аднолькавымі ў пухліны і здаровай тканіны тоўстай кішкі.
Малюнак 3. Мікрабіём пухліны і здаровых тканін і сувязь з ICR і выжывальнасцю пацыентаў.
Заключэнне
Мульты-омічны падыход, які выкарыстоўваецца ў гэтым даследаванні, дазваляе старанна выяўляць і аналізаваць малекулярную сігнатуру імуннага адказу пры колоректальном раку і паказвае ўзаемадзеянне паміж мікрабіёмам і імуннай сістэмай.Глыбокае секвенирование TCR пухліны і здаровых тканін паказала, што прагнастычны эфект ICR можа быць абумоўлены яго здольнасцю захопліваць ўзбагачаныя пухлінай і, магчыма, спецыфічныя для пухліннага антыгена клоны Т-клетак.
Аналізуючы склад мікрабіёма пухліны з дапамогай секвенирования гена 16S рРНК ва ўзорах AC-ICAM, каманда вызначыла сігнатуру мікрабіёма (паказчык рызыкі MBR) з моцным прагнастычным значэннем.Нягледзячы на тое, што гэты прыкмета быў атрыманы з узораў пухліны, існуе моцная карэляцыя паміж здаровай прамой кішкай і паказчыкам рызыкі MBR пухліны, што сведчыць аб тым, што гэты прыкмета можа адлюстроўваць склад мікрабіёма кішачніка пацыентаў.Камбінуючы балы ICR і MBR, можна было вызначыць і пацвердзіць мультыомічны студэнцкі біямаркер, які прадказвае выжывальнасць пацыентаў з ракам тоўстай кішкі.Мульты-омічны набор дадзеных даследавання дае рэсурс для лепшага разумення біялогіі рака тоўстай кішкі і дапамагае знайсці персаналізаваныя тэрапеўтычныя падыходы.
Час публікацыі: 15 чэрвеня 2023 г