中文网站
Nat Med | Kolorektal kanserin entegre tümör, bağışıklık ve mikrobiyal yapısını 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 metastazı evrelemesine ve DNA uyumsuzluk onarımı (MMR) defektlerinin veya mikrosatellit instabilitesinin (MSI) tespitine (standart patoloji testlerine ek olarak) 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 olmadığını belirtmişlerdir.
Araştırmalar ilerledikçe, birincil kolorektal kanserin kantitatif özelliklerinin, kanserin hücresel, immün, stromal veya mikrobiyal doğası da dahil olmak üzere, klinik sonuçlarla önemli ölçüde ilişkili olduğu bildirilmiştir, ancak bunların etkileşimlerinin hasta sonuçlarını nasıl etkilediğine dair anlayış hala sınırlıdır.
Fenotipik karmaşıklık ve sonuç arasındaki ilişkiyi incelemek için Katar'daki Sidra Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nden bir araştırmacı ekibi, mikrobiyom özellikleri ve bağışıklık reddi sabitlerini (ICR) birleştirerek iyi sağkalım oranlarına sahip bir hasta grubunu tanımlayan entegre bir puan (mICRoScore) geliştirdi ve doğruladı. Ekip, primer kolorektal kanserli 348 hastadan alınan taze dondurulmuş örneklerde, tümörlerin ve eşleşen sağlıklı kolorektal dokunun RNA dizilimi, tüm ekzom dizilimi, derin T hücre reseptörü ve 16S bakteriyel rRNA gen dizilimi de dahil olmak üzere kapsamlı bir genomik analiz gerçekleştirdi ve mikrobiyomu daha da karakterize etmek için tüm tümör genom dizilimi ile desteklendi. Çalışma, Nature Medicine dergisinde "Kolon kanserinin entegre tümör, bağışıklık ve mikrobiyom atlası" başlığıyla yayınlandı.
Nature Medicine'de yayınlanan makale
AC-ICAM Genel Bakış
Araştırmacılar, sistemik tedavi olmaksızın histolojik olarak kolon kanseri tanısı almış hastalardan alınan taze dondurulmuş tümör örneklerini ve eşleşen bitişik sağlıklı kolon dokularını (tümör-normal çiftleri) analiz etmek için ortogonal bir genomik platform kullandılar. Tüm ekzom dizilemesi (WES), RNA-seq veri kalite kontrolü ve dahil etme kriterleri taramasına dayanarak, 348 hastadan alınan 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 dair bir harita ve rehber" adını verdi (Şekil 1).
ICR kullanılarak moleküler sınıflandırma
Sürekli kanser immün gözetimi için bağışıklık reddi sabiti (ICR) adı verilen modüler bir bağışıklık genetik belirteçleri kümesini yakalayan araştırma ekibi, ICR'yi melanom, mesane kanseri ve meme kanseri de dahil olmak üzere farklı kanser türlerini kapsayan 20 genlik bir panele yoğunlaştırarak optimize etti. ICR ayrıca meme kanseri de dahil olmak üzere çeşitli kanser türlerinde 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 CMS1/bağışıklık, CMS2/kanonik, CMS3/metabolik ve CMS4/mezenkimal'i içeriyordu. 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 gözlendiğini gösterdi.
Tüm CMS'lerde, doğal öldürücü (NK) hücre ve T hücresi 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 kanserdeki prognostik rolünü doğruladı.
Şekil 1. AC-ICAM çalışma tasarımı, bağışıklıkla 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 (%10'dan az) tümör antijenlerine özgü olduğu bildirilmiştir. Bu nedenle, tümör içi T hücrelerinin çoğunluğuna seyirci T hücreleri (bystander T cells) denir. Üretken TCR'leri olan konvansiyonel T hücrelerinin sayısıyla en güçlü korelasyon, T hücresi alt popülasyonlarını tahmin etmek için kullanılabilen stromal hücre ve lökosit alt popülasyonlarında (RNA-seq ile tespit edilmiştir) gözlenmiştir (Şekil 2a). ICR kümelerinde (genel ve CMS sınıflandırması), immün SEQ TCR'lerinin en yüksek klonalitesi, ICR-yüksek ve CMS alt tipi CMS1/immün gruplarında gözlenmiştir (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 klonalitesiyle pozitif ilişkili ilk on gen arasındaydı (Şekil 2d). ImmunoSEQ TCR klonalitesi, tümöre duyarlı CD8+ belirteçleri kullanılarak gözlemlenen korelasyonlardan daha güçlü bir şekilde çoğu ICR geniyle ilişkiliydi (Şekil 2f ve 2g). Sonuç olarak, yukarıdaki analiz, ICR imzasının tümörle zenginleştirilmiş, klonal olarak çoğaltılmış T hücrelerinin varlığını yakaladığını ve prognostik etkilerini açıklayabileceğini göstermektedir.
Şekil 2. TCR metrikleri 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 alınan DNA'yı kullanarak 16S rRNA dizilemesi gerçekleştirdi (Şekil 3a). Doğrulama için araştırmacılar, analiz için eşleşen normal DNA bulunmayan 42 tümör örneğinden alınan 16S rRNA gen dizileme verilerini de analiz etti. İlk olarak, araştırmacılar eşleşen tümörler ve sağlıklı kolon dokusu arasındaki floranın göreceli bolluğunu karşılaştırdı. Clostridium perfringens, tümörlerde sağlıklı örneklere kıyasla 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 değeri yüksek tümörlerde, ICR değeri düşük tümörlere göre mikrobiyal çeşitlilikte mütevazı bir azalma gözlendi.
Mikrobiyal profiller ve klinik sonuçlar arasındaki klinik açıdan önemli ilişkileri tespit etmek için araştırmacılar, hayatta kalmayı öngören mikrobiyom özelliklerini belirlemek amacıyla 16S rRNA gen dizileme verilerini kullanmayı amaçladılar. AC-ICAM246'da araştırmacılar, sıfır olmayan katsayılara sahip (farklı ölüm riskiyle ilişkili) 41 özelliği (MBR sınıflandırıcıları olarak adlandırılır) seçen bir OS Cox regresyon modeli çalıştırdılar (Şekil 3f).
Bu eğitim kohortunda (ICAM246), düşük MBR skoru (MBR<0, düşük MBR), anlamlı derecede daha düşük ölüm riskiyle (%85) ilişkilendirilmiştir. Araştırmacılar, düşük MBR (risk) ile uzun süreli OS arasındaki ilişkiyi bağımsız olarak doğrulanmış iki kohortta (ICAM42 ve TCGA-COAD) doğrulamıştır. (Şekil 3) Çalışma, endogastrik koklar ile tümör ve sağlıklı kolon dokusunda benzer olan MBR skorları arasında güçlü bir korelasyon olduğunu göstermiştir.
Şekil 3. Tümör ve sağlıklı dokulardaki mikrobiyom ve ICR ile hasta sağkalımı arasındaki ilişki.
Çözüm
Bu çalışmada kullanılan çoklu omik yaklaşımı, kolorektal kanserde bağışıklık tepkisinin moleküler imzasının kapsamlı bir şekilde tespit ve analizini sağlamakta ve mikrobiyom ile bağışıklık sistemi arasındaki etkileşimi ortaya koymaktadır. Tümör ve sağlıklı dokuların derin TCR dizilimi, ICR'nin prognostik etkisinin, tümörle zenginleştirilmiş ve muhtemelen tümör antijenine özgü T hücresi klonlarını yakalama yeteneğinden kaynaklanabileceğini ortaya koymuştur.
Ekip, AC-ICAM örneklerinde 16S rRNA gen dizilimi kullanarak tümör mikrobiyom kompozisyonunu analiz ederek, güçlü prognostik değere sahip bir mikrobiyom imzası (MBR risk skoru) belirledi. 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 yansıtabileceğini düşündürmektedir. ICR ve MBR skorlarını birleştirerek, kolon kanseri hastalarında sağkalımı öngören çoklu omik bir öğrenci biyobelirtecini belirlemek ve doğrulamak mümkün olmuştur. Çalışmanın çoklu omik veri seti, kolon kanseri biyolojisini daha iyi anlamak ve kişiselleştirilmiş tedavi yaklaşımlarını keşfetmeye yardımcı olmak için bir kaynak sunmaktadır.
Gönderi zamanı: 15 Haz 2023
Gizlilik ayarları