中文网站
Nat Med | Kolorektal kanserin bütünleşik tümör, bağışıklık ve mikrobiyal ortamını haritalamak için çoklu omik yaklaşım, 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 düğümü-metastaz evrelemesine ve DNA uyumsuzluk onarımı (MMR) kusurlarının veya mikrosatellit instabilitesinin (MSI) saptanmasına (standart patoloji testlerine ek olarak) dayanmaktadır. Araştırmacılar, Kanser Genom Atlası (TCGA) kolorektal kanser kohortunda gen ekspresyonuna dayalı immün yanıtlar, mikrobiyal profiller ve tümör stroması ile hasta sağkalımı arasında bir ilişki bulunmadığını belirtmişlerdir.
Araştırmalar ilerledikçe, primer kolorektal kanserin hücresel, immün, stromal veya mikrobiyal doğası da dahil olmak üzere kantitatif özelliklerinin klinik sonuçlarla önemli ölçüde ilişkili olduğu bildirilmiştir, ancak bunların etkileşimlerinin hasta sonuçlarını nasıl etkilediğine dair anlayış hala sınırlıdır.
Katar'daki Sidra Tıp Araştırma Enstitüsü'nden bir araştırma ekibi, fenotipik karmaşıklık ile sonuç arasındaki ilişkiyi incelemek amacıyla, mikrobiyom özelliklerini ve immün reddi sabitlerini (ICR) birleştirerek iyi hayatta kalma oranlarına sahip bir hasta grubunu belirleyen entegre bir skor (mICRoScore) geliştirdi ve doğruladı. Ekip, primer kolorektal kanserli 348 hastadan alınan taze dondurulmuş örneklerin kapsamlı bir genomik analizini gerçekleştirdi; bu analiz, tümörlerin ve eşleştirilmiş sağlıklı kolorektal dokunun RNA dizilemesini, tüm ekzom dizilemesini, derin T-hücre reseptörü ve 16S bakteriyel rRNA gen dizilemesini ve mikrobiyomu daha ayrıntılı karakterize etmek için tümörün genom dizilemesini içeriyordu. Çalışma, Nature Medicine dergisinde "Kolon kanserinin entegre tümör, immün ve mikrobiyom atlası" başlığıyla yayınlandı.
Nature Medicine'de yayınlanan makale
AC-ICAM Genel Bakış
Araştırmacılar, sistemik tedavi görmemiş, histolojik olarak kolon kanseri tanısı konmuş hastalardan alınan taze dondurulmuş tümör örneklerini ve bunlarla eşleştirilmiş bitişik sağlıklı kolon dokularını (tümör-normal çiftleri) analiz etmek için ortogonal bir genomik platform kullandılar. Tüm ekzom dizileme (WES), RNA-seq veri kalite kontrolü ve dahil etme kriterleri taramasına dayanarak, 348 hastadan elde edilen genomik veriler saklandı ve ortalama 4,6 yıllık takip süresiyle sonraki analizler için kullanıldı. Araştırma ekibi bu kaynağa Sidra-LUMC AC-ICAM: Bağışıklık-kanser-mikrobiyom etkileşimlerine bir harita ve kılavuz adını verdi (Şekil 1).
ICR kullanılarak moleküler sınıflandırma
Araştırma ekibi, sürekli kanser immünosürveyansı için modüler bir immün genetik belirteç seti olan immün ret sabiti (ICR)'ni yakalayarak, melanom, mesane kanseri ve meme kanseri de dahil olmak üzere farklı kanser türlerini kapsayan 20 genlik bir panele yoğunlaştırarak ICR'yi optimize etti. ICR ayrıca meme kanseri de dahil olmak üzere çeşitli kanser türlerinde immünoterapi yanıtıyla da ilişkilendirilmiştir.
Öncelikle, araştırmacılar AC-ICAM kohortunun ICR imzasını, kohortu üç küme/immün alt tipe ayırmak için ICR genine dayalı bir ortak sınıflandırma yaklaşımı kullanarak doğruladılar: yüksek ICR (sıcak tümörler), orta ICR ve düşük ICR (soğuk tümörler) (Şekil 1b). Araştırmacılar, kolon kanserinin transkriptom tabanlı bir sınıflandırması olan konsensus moleküler alt tipler (CMS) ile ilişkili immün yatkınlığı karakterize ettiler. CMS kategorileri CMS1/immün, CMS2/kanonik, CMS3/metabolik ve CMS4/mezenkimal idi. Analiz, ICR skorlarının tüm CMS alt tiplerinde belirli kanser hücresi yollarıyla negatif korelasyon gösterdiğini ve immün baskılayıcı ve stromal ile ilgili yollarla pozitif korelasyonların yalnızca CMS4 tümörlerinde gözlendiğini gösterdi.
Tüm CMS'lerde, doğal öldürücü (NK) hücre ve T hücre alt kümelerinin bolluğu, ICR yüksek bağışıklık alt tiplerinde en yüksek seviyedeydi ve diğer lökosit alt kümelerinde daha fazla değişkenlik gözlendi (Şekil 1c). ICR bağışıklık alt tipleri farklı OS ve PFS'ye sahipti ve ICR'de düşükten yükseğe doğru kademeli bir artış vardı (Şekil 1d), bu da ICR'nin kolorektal kanserdeki prognostik rolünü doğrulamaktadır.
Şekil 1. AC-ICAM çalışmasının tasarımı, bağışıklıkla ilgili gen imzası, bağışıklık ve moleküler alt tipleri ve sağkalım.
ICR, tümör açısından zenginleştirilmiş, klonal olarak çoğaltılmış T hücrelerini yakalar.
Tümör dokusuna sızan T hücrelerinin yalnızca küçük bir azınlığının (%10'dan az) tümör antijenlerine özgü olduğu bildirilmiştir. Bu nedenle, tümör içi T hücrelerinin çoğunluğuna "yan etki gösteren T hücreleri" (bystander T cells) adı verilir. Üretken TCR'lere sahip konvansiyonel T hücrelerinin sayısı ile en güçlü korelasyon, stromal hücre ve lökosit alt popülasyonlarında (RNA-seq ile tespit edilen) gözlemlenmiştir ve bu, T hücresi alt popülasyonlarını tahmin etmek için kullanılabilir (Şekil 2a). ICR kümelerinde (genel ve CMS sınıflandırması), immün SEQ TCR'lerinin en yüksek klonalliği, en yüksek ICR-yüksek tümör oranına sahip ICR-yüksek ve CMS alt tipi CMS1/immün gruplarında gözlemlenmiştir (Şekil 2c). Tüm transkriptomu (18.270 gen) kullanarak, altı ICR geni (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA ve CXCL10), TCR immün SEQ klonalliği ile pozitif olarak ilişkili ilk on gen arasında yer aldı (Şekil 2d). ImmunoSEQ TCR klonalliği, 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 tümörde zenginleşmiş, klonal olarak çoğalmış T hücrelerinin varlığını yakaladığını ve prognostik etkilerini açıklayabileceğini düşündürmektedir.
Şekil 2. TCR ölçümleri ve bağışıklıkla ilgili genler, bağışıklık ve moleküler alt tiplerle korelasyonu.
Sağlıklı ve kolon kanseri dokularındaki mikrobiyom bileşimi
Araştırmacılar, 246 hastadan alınan eşleştirilmiş tümör ve sağlıklı kolon dokusundan elde edilen DNA'yı kullanarak 16S rRNA dizilemesi gerçekleştirdiler (Şekil 3a). Doğrulama için, araştırmacılar ayrıca analiz için eşleştirilmiş normal DNA'sı bulunmayan 42 ek tümör örneğinden elde edilen 16S rRNA gen dizileme verilerini de analiz ettiler. İlk olarak, araştırmacılar eşleştirilmiş tümörler ve sağlıklı kolon dokusu arasındaki flora bolluğunu karşılaştırdılar. Clostridium perfringens, sağlıklı örneklere kıyasla tümörlerde önemli ölçüde artmıştı (Şekil 3a-3d). Tümör ve sağlıklı örnekler arasında alfa çeşitliliğinde (tek bir örnekteki türlerin çeşitliliği ve bolluğu) anlamlı bir fark yoktu ve ICR-yüksek tümörlerde ICR-düşük tümörlere göre mikrobiyal çeşitlilikte mütevazı bir azalma gözlemlendi.
Araştırmacılar, mikrobiyal profiller ile klinik sonuçlar arasında klinik olarak anlamlı ilişkileri tespit etmek için, hayatta kalmayı öngören mikrobiyom özelliklerini belirlemek amacıyla 16S rRNA gen dizileme verilerini kullanmayı hedeflediler. AC-ICAM246'da araştırmacılar, sıfır olmayan katsayılara sahip (farklı ölüm riskiyle ilişkili) 41 özelliği seçen bir OS Cox regresyon modeli çalıştırdılar; bu özelliklere MBR sınıflandırıcıları adı verildi (Şekil 3f).
Bu eğitim kohortunda (ICAM246), düşük MBR skoru (MBR<0, düşük MBR) önemli ölçüde daha düşük ölüm riskiyle (%85) ilişkilendirildi. Araştırmacılar, düşük MBR (risk) ile uzamış genel sağkalım arasındaki ilişkiyi iki bağımsız olarak doğrulanmış kohortta (ICAM42 ve TCGA-COAD) doğruladılar. (Şekil 3) Çalışma, endogastrik koklar ile MBR skorları arasında güçlü bir korelasyon olduğunu ve bu skorların tümör ve sağlıklı kolon dokusunda benzer olduğunu gösterdi.
Şekil 3. Tümör ve sağlıklı dokulardaki mikrobiyom ve ICR ile hasta sağkalımı arasındaki ilişki.
Çözüm
Bu çalışmada kullanılan çoklu omik yaklaşım, kolorektal kanserdeki bağışıklık yanıtının moleküler imzasının kapsamlı bir şekilde tespit edilmesini ve analizini sağlar ve mikrobiyom ile bağışıklık sistemi arasındaki etkileşimi ortaya koyar. Tümör ve sağlıklı dokuların derin TCR dizilemesi, ICR'nin prognostik etkisinin, tümörde zenginleşmiş ve muhtemelen tümör antijenine özgü T hücre klonlarını yakalama yeteneğinden kaynaklanabileceğini ortaya koymuştur.
Ekip, AC-ICAM örneklerinde 16S rRNA gen dizilemesi kullanarak tümör mikrobiyom bileşimini analiz ederek, güçlü prognostik değere sahip bir mikrobiyom imzası (MBR risk skoru) belirledi. Bu imza tümör örneklerinden elde edilmiş olmasına rağmen, sağlıklı kolorektum ile tümör MBR risk skoru arasında güçlü bir korelasyon vardı; bu da bu imzanın hastaların bağırsak mikrobiyom bileşimini yakalayabileceğini düşündürmektedir. ICR ve MBR skorlarını birleştirerek, kolon kanseri hastalarında sağkalımı tahmin eden çoklu omik bir Student biyobelirteci 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 sağlamaktadır.
Yayın tarihi: 15 Haz-2023
Gizlilik ayarları