中文网站
Nat Med | Pendekatan multi-omics untuk memetakan tumor terintegrasi, lanskap mikroba kanker kolorektal mengungkapkan interaksi microbiome dengan sistem kekebalan tubuh
Meskipun biomarker untuk kanker usus besar primer telah dipelajari secara luas dalam beberapa tahun terakhir, pedoman klinis saat ini hanya bergantung pada pementasan node-metastasis tumor-limph dan deteksi cacat DNA ketidakcocokan (MMR) atau ketidakstabilan mikrosatelit (MSI) (selain pengujian patologi standar) untuk menentukan rekomendasi pengobatan. Para peneliti telah mencatat kurangnya hubungan antara respon imun berbasis ekspresi gen, profil mikroba, dan stroma tumor dalam kohort kanker kolorektal genom kanker (TCGA) dan kelangsungan hidup pasien.
Karena penelitian telah berkembang, karakteristik kuantitatif kanker kolorektal primer, termasuk kanker seluler, kekebalan tubuh, stroma, atau sifat mikroba kanker, telah dilaporkan berkorelasi secara signifikan dengan hasil klinis, tetapi masih ada pemahaman yang terbatas tentang bagaimana interaksi mereka mempengaruhi hasil pasien.
Untuk membedah hubungan antara kompleksitas dan hasil fenotipik, tim peneliti dari Sidra Institute of Medical Research di Qatar baru -baru ini mengembangkan dan memvalidasi skor terintegrasi (Microscore) yang mengidentifikasi sekelompok pasien dengan tingkat kelangsungan hidup yang baik dengan menggabungkan karakteristik mikrobiom dan konstanta penolakan imun (ICR). Tim ini melakukan analisis genomik komprehensif sampel beku segar dari 348 pasien dengan kanker kolorektal primer, termasuk sekuensing RNA tumor dan mencocokkan jaringan kolorektal sehat, sekuensing exome seluruh, reseptor sel-T dalam dan sekuensing gen rRNA bakteri selanjutnya. Studi ini diterbitkan di Nature Medicine sebagai "tumor terintegrasi, kekebalan tubuh dan mikrobiom dari kanker usus besar".
Artikel yang diterbitkan di Nature Medicine
Tinjauan AC-ICAM
Para peneliti menggunakan platform genomik ortogonal untuk menganalisis sampel tumor beku segar dan mencocokkan jaringan kolon sehat yang berdekatan (pasangan tumor-normal) dari pasien dengan diagnosis histologis kanker usus besar tanpa terapi sistemik. Berdasarkan seluruh sekuensing exome (WES), kontrol kualitas data RNA-seq, dan skrining kriteria inklusi, data genomik dari 348 pasien dipertahankan dan digunakan untuk analisis hilir dengan rata-rata tindak lanjut 4,6 tahun. Tim peneliti menamai sumber daya ini Sidra-Lumc AC-ICAM: Peta dan Panduan untuk Interaksi Kanker-Kanker Imun (Gambar 1).
Klasifikasi Molekuler Menggunakan ICR
Menangkap serangkaian modular penanda genetik imun untuk imunosurveilans kanker berkelanjutan, yang disebut konstanta kekebalan (ICR), tim peneliti mengoptimalkan ICR dengan meringkasnya menjadi panel 20 gen yang mencakup berbagai jenis kanker, termasuk melanoma, kanker kandung kemih, dan kanker payudara. ICR juga telah dikaitkan dengan respons imunoterapi dalam berbagai jenis kanker, termasuk kanker payudara.
Pertama, para peneliti memvalidasi tanda tangan ICR dari kohort AC-ICAM, menggunakan pendekatan klasifikasi co berbasis gen ICR untuk mengklasifikasikan kohort menjadi tiga kelompok/subtipe kekebalan: ICR tinggi (tumor panas), ICR sedang dan ICR rendah (tumor dingin) (Gambar 1B). Para peneliti menandai kecenderungan kekebalan yang terkait dengan Subtipe Molekul Konsensus (CMS), klasifikasi kanker usus besar berbasis transkriptome. Kategori CMS termasuk CMS1/kekebalan tubuh, CMS2/Canonical, CMS3/Metabolik dan CMS4/mesenchymal. Analisis menunjukkan bahwa skor ICR berkorelasi negatif dengan jalur sel kanker tertentu di semua subtipe CMS, dan korelasi positif dengan jalur imunosupresif dan terkait stroma hanya diamati pada tumor CMS4.
In all CMS, the abundance of natural killer (NK) cell and T cell subsets was highest in ICR high immune subtypes, with greater variability in other leukocyte subsets (Figure 1c).ICR immune subtypes had different OS and PFS, with a progressive increase in ICR from low to high (Figure 1d), validating the prognostic role of ICR in colorectal cancer.
Gambar 1. Desain studi AC-ICAM, tanda tangan gen terkait kekebalan, subtipe kekebalan dan molekuler dan kelangsungan hidup.
ICR menangkap sel T yang diperkaya tumor, secara klonal
Hanya sebagian kecil dari sel T yang menginfiltrasi jaringan tumor yang dilaporkan spesifik untuk antigen tumor (kurang dari 10%). Oleh karena itu, sebagian besar sel T intra-tumor disebut sebagai sel T pengamat (sel T pengamat). Korelasi terkuat dengan jumlah sel T konvensional dengan TCR produktif diamati dalam sel stroma dan subpopulasi leukosit (terdeteksi oleh RNA-seq), yang dapat digunakan untuk memperkirakan subpopulasi sel T (Gambar 2A). Dalam kluster ICR (keseluruhan dan klasifikasi CMS), klonalitas tertinggi dari Seq TCR kekebalan tubuh diamati pada kelompok CMS1/kekebalan tubuh CMS1/CMS-tinggi dan CMS (Gambar 2C), dengan proporsi tertinggi tumor ICR-tinggi. Menggunakan seluruh transkriptome (18.270 gen), enam gen ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, dan CXCL10) adalah di antara sepuluh gen teratas yang secara positif terkait dengan klonalitas SEQ imun TCR (Gambar 2D). Klonalitas ImmunoseQ TCR berkorelasi lebih kuat dengan sebagian besar gen ICR daripada korelasi yang diamati menggunakan penanda CD8+ yang responsif tumor (Gambar 2F dan 2G). Sebagai kesimpulan, analisis di atas menunjukkan bahwa tanda tangan ICR menangkap adanya sel T yang diperkaya tumor, yang diamplifikasi secara klon dan dapat menjelaskan implikasi prognostiknya.
Gambar 2. Metrik TCR dan korelasi dengan gen yang berhubungan dengan kekebalan tubuh, subtipe kekebalan dan molekuler.
Komposisi mikrobiom dalam jaringan kanker sehat dan usus besar
Para peneliti melakukan sekuensing 16S rRNA menggunakan DNA yang diekstraksi dari tumor yang cocok dan jaringan usus besar yang sehat dari 246 pasien (Gambar 3A). Untuk validasi, para peneliti juga menganalisis data sekuensing gen 16S rRNA dari 42 sampel tumor tambahan yang tidak cocok dengan DNA normal yang tersedia untuk analisis. Pertama, para peneliti membandingkan kelimpahan relatif flora antara tumor yang cocok dan jaringan usus yang sehat. Clostridium perfringens secara signifikan meningkat pada tumor dibandingkan dengan sampel yang sehat (Gambar 3A-3D). Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam keragaman alfa (keanekaragaman dan kelimpahan spesies dalam sampel tunggal) antara tumor dan sampel yang sehat, dan pengurangan sederhana dalam keragaman mikroba diamati pada tumor tinggi ICR relatif terhadap tumor ICR-rendah.
Untuk mendeteksi hubungan yang relevan secara klinis antara profil mikroba dan hasil klinis, para peneliti bertujuan untuk menggunakan data sekuensing gen 16S RRNA untuk mengidentifikasi fitur mikrobioma yang memprediksi kelangsungan hidup. Pada AC-ICAM246, para peneliti menjalankan model regresi OS Cox yang memilih 41 fitur dengan koefisien non-nol (terkait dengan risiko kematian diferensial), yang disebut pengklasifikasi MBR (Gambar 3F).
Dalam kohort pelatihan ini (ICAM246), skor MBR rendah (MBR <0, MBR rendah) dikaitkan dengan risiko kematian yang jauh lebih rendah (85%). Para peneliti mengkonfirmasi hubungan antara MBR rendah (risiko) dan OS yang berkepanjangan dalam dua kohort yang divalidasi secara independen (ICAM42 dan TCGA-COAD). (Gambar 3) Studi ini menunjukkan korelasi yang kuat antara skor endogastrik Cocci dan MBR, yang serupa pada tumor dan jaringan usus yang sehat.
Gambar 3. Microbiome pada tumor dan jaringan sehat dan hubungan dengan ICR dan kelangsungan hidup pasien.
Kesimpulan
Pendekatan multi-omics yang digunakan dalam penelitian ini memungkinkan deteksi menyeluruh dan analisis tanda tangan molekuler dari respons imun pada kanker kolorektal dan mengungkapkan interaksi antara microbiome dan sistem kekebalan tubuh. Urutan TCR tumor dan jaringan sehat yang dalam mengungkapkan bahwa efek prognostik ICR mungkin disebabkan oleh kemampuannya untuk menangkap klon sel T spesifik antigen yang diperkaya tumor dan mungkin tumor.
Dengan menganalisis komposisi mikrobiome tumor menggunakan sekuensing gen 16S rRNA dalam sampel AC-ICAM, tim mengidentifikasi tanda tangan mikrobioma (skor risiko MBR) dengan nilai prognostik yang kuat. Meskipun tanda tangan ini berasal dari sampel tumor, ada korelasi yang kuat antara kolorektum yang sehat dan skor risiko MBR tumor, menunjukkan bahwa tanda tangan ini dapat menangkap komposisi mikrobioma usus pasien. Dengan menggabungkan skor ICR dan MBR, dimungkinkan untuk mengidentifikasi dan memvalidasi biomarker mahasiswa multi-omik yang memprediksi kelangsungan hidup pada pasien dengan kanker usus besar. Dataset multi-omik penelitian ini menyediakan sumber daya untuk lebih memahami biologi kanker usus besar dan membantu menemukan pendekatan terapi yang dipersonalisasi.
Waktu posting: Jun-15-2023
Pengaturan Privasi