Çince karakterler
Nat Med | Kolorektal kanserin entegre tümör, bağışıklık ve mikrobiyal manzarasını haritalamaya yönelik çoklu omik yaklaşımı, mikrobiyomun bağışıklık sistemiyle etkileşimini ortaya koyuyor
Son yıllarda primer kolon kanseri için biyobelirteçler kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, mevcut klinik kılavuzlar tedavi önerilerini belirlemek için yalnızca tümör-lenf nodu-metastaz evrelemesine ve DNA uyumsuzluk onarımı (MMR) defektlerinin veya mikrosatellit instabilitesinin (MSI) (standart patoloji testine ek olarak) tespitine dayanmaktadır. Araştırmacılar, Kanser Genom Atlası (TCGA) kolorektal kanser kohortunda gen ekspresyonuna dayalı bağışıklık tepkileri, mikrobiyal profiller ve tümör stroması ile hasta sağkalımı arasında bir ilişki eksikliği olduğunu belirtmişlerdir.
Araştırmalar ilerledikçe, birincil kolorektal kanserinin kantitatif özelliklerinin, kanserin hücresel, immün, stromal veya mikrobiyal doğası dahil olmak üzere, klinik sonuçlarla önemli ölçüde ilişkili olduğu bildirilmiştir, ancak bunların etkileşimlerinin hasta sonuçlarını nasıl etkilediğine dair anlayış hala sınırlıdır.
Fenotipik karmaşıklık ile sonuç arasındaki ilişkiyi incelemek için Katar'daki Sidra Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nden bir araştırmacı ekibi yakın zamanda mikrobiyom özellikleri ve bağışıklık reddi sabitlerini (ICR) birleştirerek iyi sağkalım oranlarına sahip bir grup hastayı tanımlayan entegre bir puan (mICRoScore) geliştirdi ve doğruladı. Ekip, tümörlerin ve eşleşen sağlıklı kolorektal dokunun RNA dizilimi, tüm ekzom dizilimi, derin T hücre reseptörü ve 16S bakteriyel rRNA gen dizilimi dahil olmak üzere birincil kolorektal kanserli 348 hastadan alınan taze dondurulmuş örneklerin kapsamlı bir genomik analizini gerçekleştirdi ve mikrobiyomu daha fazla karakterize etmek için tüm tümör genom dizilimi ile desteklendi. Çalışma Nature Medicine'de "Kolon kanserinin entegre bir tümör, bağışıklık ve mikrobiyom atlası" başlığıyla yayınlandı.
Nature Medicine'de yayınlanan makale
AC-ICAM Genel Bakış
Araştırmacılar, sistemik tedavi olmaksızın histolojik kolon kanseri tanısı almış hastalardan taze dondurulmuş tümör örneklerini ve eşleşen bitişik sağlıklı kolon dokusunu (tümör-normal çiftler) analiz etmek için ortogonal bir genomik platform kullandılar. Tüm ekzom dizilimine (WES), RNA-seq veri kalite kontrolüne ve dahil etme kriterleri taramasına dayanarak, 348 hastadan alınan genomik veriler saklandı ve ortalama 4,6 yıllık takip süresiyle akış aşağı analiz için kullanıldı. Araştırma ekibi bu kaynağa Sidra-LUMC AC-ICAM: Bağışıklık-kanser-mikrobiyom etkileşimlerine yönelik bir harita ve kılavuz adını verdi (Şekil 1).
ICR kullanılarak moleküler sınıflandırma
Sürekli kanser immün gözetimi için immün genetik belirteçlerin modüler bir setini yakalayan araştırma ekibi, reddin immün sabiti (ICR) olarak adlandırılan, ICR'yi melanom, mesane kanseri ve meme kanseri dahil olmak üzere farklı kanser tiplerini kapsayan 20 genlik bir panele yoğunlaştırarak optimize etti. ICR ayrıca meme kanseri dahil olmak üzere çeşitli kanser tiplerinde immünoterapi yanıtıyla ilişkilendirilmiştir.
İlk olarak araştırmacılar, kohortu üç kümeye/bağışıklık alt tipine sınıflandırmak için ICR gen tabanlı bir eş sınıflandırma yaklaşımı kullanarak AC-ICAM kohortunun ICR imzasını doğruladılar: yüksek ICR (sıcak tümörler), orta ICR ve düşük ICR (soğuk tümörler) (Şekil 1b). Araştırmacılar, kolon kanserinin transkriptom tabanlı bir sınıflandırması olan konsensüs moleküler alt tipleri (CMS) ile ilişkili bağışıklık eğilimini karakterize ettiler. CMS kategorileri arasında CMS1/bağışıklık, CMS2/kanonik, CMS3/metabolik ve CMS4/mezenkimal vardı. Analiz, ICR puanlarının tüm CMS alt tiplerinde belirli kanser hücre yollarıyla negatif korelasyonlu olduğunu ve immünosüpresif ve stromal ilişkili yollarla pozitif korelasyonların yalnızca CMS4 tümörlerinde gözlemlendiğini gösterdi.
Tüm CMS'lerde, doğal öldürücü (NK) hücre ve T hücre alt gruplarının bolluğu, ICR yüksek bağışıklık alt tiplerinde en yüksekti ve diğer lökosit alt gruplarında daha fazla değişkenlik vardı (Şekil 1c). ICR bağışıklık alt tiplerinde farklı OS ve PFS vardı ve ICR'de düşükten yükseğe doğru ilerleyici bir artış vardı (Şekil 1d), bu da ICR'nin kolorektal kanser üzerindeki prognostik rolünü doğruladı.
Şekil 1. AC-ICAM çalışma tasarımı, bağışıklık ile ilişkili gen imzası, bağışıklık ve moleküler alt tipler ve sağ kalım.
ICR tümör açısından zenginleştirilmiş, klonal olarak çoğaltılmış T hücrelerini yakalar
Tümör dokusuna sızan T hücrelerinin yalnızca bir azınlığının tümör antijenlerine özgü olduğu bildirilmiştir (%10'dan az). Bu nedenle, tümör içi T hücrelerinin çoğunluğu seyirci T hücreleri (bystander T hücreleri) olarak adlandırılır. Üretken TCR'leri olan geleneksel T hücrelerinin sayısıyla en güçlü korelasyon, T hücresi alt popülasyonlarını tahmin etmek için kullanılabilen stromal hücre ve lökosit alt popülasyonlarında (RNA-seq tarafından tespit edilmiştir) gözlemlenmiştir (Şekil 2a). ICR kümelerinde (genel ve CMS sınıflandırması), immün SEQ TCR'lerinin en yüksek klonalitesi ICR-yüksek ve CMS alt tipi CMS1/immün gruplarında gözlemlenmiştir (Şekil 2c), en yüksek ICR-yüksek tümör oranına sahiptir. Tüm transkriptomu (18.270 gen) kullanarak, altı ICR geni (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA ve CXCL10) TCR immün SEQ klonalitesi ile pozitif ilişkili ilk on gen arasındaydı (Şekil 2d). ImmunoSEQ TCR klonalitesi, tümöre yanıt veren CD8+ belirteçleri kullanılarak gözlemlenen korelasyonlardan daha güçlü bir şekilde çoğu ICR geniyle korelasyon gösterdi (Şekil 2f ve 2g). Sonuç olarak, yukarıdaki analiz ICR imzasının tümörle zenginleştirilmiş, klonal olarak çoğaltılmış T hücrelerinin varlığını yakaladığını ve prognostik çıkarımlarını açıklayabileceğini öne sürmektedir.
Şekil 2. TCR ölçümleri ve bağışıklık ile ilişkili genler, bağışıklık ve moleküler alt tiplerle korelasyonu.
Sağlıklı ve kolon kanseri dokularındaki mikrobiyom kompozisyonu
Araştırmacılar, 246 hastadan eşleşen tümör ve sağlıklı kolon dokusundan çıkarılan DNA'yı kullanarak 16S rRNA dizilimi gerçekleştirdiler (Şekil 3a). Doğrulama için, araştırmacılar ayrıca analiz için eşleşen normal DNA'sı olmayan ek 42 tümör örneğinden 16S rRNA gen dizilimi verilerini analiz ettiler. İlk olarak, araştırmacılar eşleşen tümörler ve sağlıklı kolon dokusu arasındaki floranın göreceli bolluğunu karşılaştırdılar. Clostridium perfringens, sağlıklı örneklerle karşılaştırıldığında tümörlerde önemli ölçüde artmıştı (Şekil 3a-3d). Tümör ve sağlıklı örnekler arasında alfa çeşitliliğinde (tek bir örnekteki türlerin çeşitliliği ve bolluğu) önemli bir fark yoktu ve ICR-yüksek tümörlerde ICR-düşük tümörlere göre mikrobiyal çeşitlilikte mütevazı bir azalma gözlendi.
Mikrobiyal profiller ile klinik sonuçlar arasındaki klinik olarak ilgili ilişkileri saptamak için araştırmacılar, hayatta kalmayı öngören mikrobiyom özelliklerini belirlemek için 16S rRNA gen dizileme verilerini kullanmayı amaçladılar. AC-ICAM246'da araştırmacılar, sıfır olmayan katsayılara sahip (farklı ölüm riskiyle ilişkili) 41 özelliği seçen bir OS Cox regresyon modeli çalıştırdılar, bunlara MBR sınıflandırıcıları adı verildi (Şekil 3f).
Bu eğitim kohortunda (ICAM246), düşük MBR skoru (MBR<0, düşük MBR) önemli ölçüde daha düşük ölüm riskiyle ilişkilendirilmiştir (%85). Araştırmacılar, düşük MBR (risk) ile uzun süreli OS arasındaki ilişkiyi bağımsız olarak doğrulanmış iki kohortta (ICAM42 ve TCGA-COAD) doğruladılar. (Şekil 3) Çalışma, tümör ve sağlıklı kolon dokusunda benzer olan endogastrik koklar ile MBR skorları arasında güçlü bir korelasyon gösterdi.
Şekil 3. Tümör ve sağlıklı dokulardaki mikrobiyom ve ICR ve hasta sağkalımı ile ilişkisi.
Çözüm
Bu çalışmada kullanılan çoklu omik yaklaşımı, kolorektal kanserdeki bağışıklık tepkisinin moleküler imzasının kapsamlı bir şekilde tespit edilmesini ve analiz edilmesini sağlar ve mikrobiyom ile bağışıklık sistemi arasındaki etkileşimi ortaya çıkarır. Tümör ve sağlıklı dokuların derin TCR dizilimi, ICR'nin prognostik etkisinin tümörle zenginleştirilmiş ve muhtemelen tümör antijenine özgü T hücre klonlarını yakalama yeteneğinden kaynaklanabileceğini ortaya koydu.
AC-ICAM örneklerinde 16S rRNA gen dizilimini kullanarak tümör mikrobiyom kompozisyonunu analiz ederek ekip, güçlü prognostik değere sahip bir mikrobiyom imzası (MBR risk skoru) tanımladı. Bu imza tümör örneklerinden elde edilmiş olsa da sağlıklı kolorektum ile tümör MBR risk skoru arasında güçlü bir korelasyon vardı ve bu da bu imzanın hastaların bağırsak mikrobiyom kompozisyonunu yakalayabileceğini düşündürüyordu. ICR ve MBR skorlarını birleştirerek, kolon kanseri hastalarında sağkalımı tahmin eden çoklu omik bir öğrenci biyobelirtecini tanımlamak ve doğrulamak mümkün oldu. Çalışmanın çoklu omik veri seti, kolon kanseri biyolojisini daha iyi anlamak ve kişiselleştirilmiş tedavi yaklaşımlarını keşfetmeye yardımcı olmak için bir kaynak sağlıyor.
Gönderi zamanı: 15-Haz-2023
Gizlilik ayarları