中文网站 
Nat Med |Pendekatan multi-omics untuk memetakan lanskap tumor, imun, dan mikroba yang terintegrasi dari kanker kolorektal mengungkapkan interaksi mikrobioma dengan sistem kekebalan
Meskipun biomarker untuk kanker usus besar primer telah dipelajari secara ekstensif dalam beberapa tahun terakhir, pedoman klinis saat ini hanya mengandalkan stadium tumor-kelenjar getah bening-metastasis dan deteksi cacat DNA mismatch repair (MMR) atau ketidakstabilan mikrosatelit (MSI) (selain pengujian patologi standar ) untuk menentukan rekomendasi pengobatan.Para peneliti telah mencatat kurangnya hubungan antara respons imun berbasis ekspresi gen, profil mikroba, dan stroma tumor dalam kelompok kanker kolorektal Cancer Genome Atlas (TCGA) dan kelangsungan hidup pasien.
Seiring perkembangan penelitian, karakteristik kuantitatif kanker kolorektal primer, termasuk sel kanker, kekebalan tubuh, stroma, atau sifat mikroba dari kanker, telah dilaporkan secara signifikan berkorelasi dengan hasil klinis, tetapi pemahaman tentang bagaimana interaksi mereka mempengaruhi hasil pasien masih terbatas. .
Untuk membedah hubungan antara kompleksitas fenotipik dan hasil, 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 mikrobioma dan penolakan kekebalan. konstanta (ICR).Tim melakukan analisis genomik komprehensif sampel beku segar dari 348 pasien dengan kanker kolorektal primer, termasuk sekuensing RNA tumor dan jaringan kolorektal sehat yang cocok, seluruh sekuensing exome, reseptor sel T dalam dan sekuensing gen rRNA bakteri 16S, ditambah dengan seluruh tumor. pengurutan genom untuk lebih mengkarakterisasi microbiome.Studi ini dipublikasikan di Nature Medicine sebagai "Tumor terintegrasi, imun dan microbiome atlas kanker usus besar".
Artikel diterbitkan di Nature Medicine
Ikhtisar AC-ICAM
Para peneliti menggunakan platform genomik ortogonal untuk menganalisis sampel tumor beku segar dan mencocokkan jaringan usus sehat yang berdekatan (pasangan tumor-normal) dari pasien dengan diagnosis histologis kanker usus besar tanpa terapi sistemik.Berdasarkan whole-exome sequencing (WES), kontrol kualitas data RNA-seq, dan skrining kriteria inklusi, data genomik dari 348 pasien disimpan dan digunakan untuk analisis hilir dengan median tindak lanjut 4,6 tahun.Tim peneliti menamai sumber daya ini Sidra-LUMC AC-ICAM: Peta dan panduan untuk interaksi imunokanker-mikrobioma (Gambar 1).
Klasifikasi molekul menggunakan ICR
Menangkap satu set modular penanda genetik kekebalan untuk imunosurveilans kanker berkelanjutan, yang disebut konstanta penolakan kekebalan (ICR), tim peneliti mengoptimalkan ICR dengan memadatkannya menjadi panel 20 gen yang mencakup berbagai jenis kanker, termasuk melanoma, kanker kandung kemih, dan kanker kandung kemih. kanker payudara.ICR juga dikaitkan dengan respons imunoterapi pada berbagai jenis kanker, termasuk kanker payudara.
Pertama, para peneliti memvalidasi tanda tangan ICR dari kohort AC-ICAM, menggunakan pendekatan koklasifikasi berbasis gen ICR untuk mengklasifikasikan kohort menjadi tiga kelompok / subtipe kekebalan: ICR tinggi (tumor panas), ICR sedang, dan ICR rendah (dingin). tumor) (Gambar 1b).Para peneliti mengkarakterisasi kecenderungan kekebalan yang terkait dengan subtipe molekuler konsensus (CMS), klasifikasi kanker usus besar berbasis transkriptom.kategori CMS termasuk CMS1/imun, CMS2/kanonik, CMS3/metabolik dan CMS4/mesenkimal.Analisis menunjukkan bahwa skor ICR berkorelasi negatif dengan jalur sel kanker tertentu di semua subtipe CMS, dan korelasi positif dengan jalur terkait imunosupresif dan stroma hanya diamati pada tumor CMS4.
Dalam semua CMS, kelimpahan subset sel pembunuh alami (NK) dan sel T tertinggi pada subtipe imun tinggi ICR, dengan variabilitas yang lebih besar pada subset leukosit lainnya (Gambar 1c). Subtipe imun ICR memiliki OS dan PFS yang berbeda, dengan peningkatan progresif dalam ICR dari rendah ke tinggi (Gambar 1d), memvalidasi peran prognostik ICR pada kanker kolorektal.
Gambar 1. Desain studi AC-ICAM, tanda tangan gen terkait kekebalan, subtipe imun dan molekuler, serta kelangsungan hidup.
ICR menangkap sel T yang diperkaya tumor dan diamplifikasi secara klonal
Hanya sebagian kecil sel T yang menginfiltrasi jaringan tumor telah 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 pada subpopulasi sel stroma dan leukosit (terdeteksi oleh RNA-seq), yang dapat digunakan untuk memperkirakan subpopulasi sel T (Gambar 2a).Dalam kluster ICR (klasifikasi keseluruhan dan CMS), klonalitas tertinggi TCR SEQ imun diamati pada subtipe CMS1 / subtipe ICR-tinggi dan CMS (Gambar 2c), dengan proporsi tumor tinggi-ICR tertinggi.Menggunakan seluruh transkriptom (18.270 gen), enam gen ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, dan CXCL10) termasuk 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 terhadap tumor (Gambar 2f dan 2g).Sebagai kesimpulan, analisis di atas menunjukkan bahwa tanda tangan ICR menangkap keberadaan sel T yang diperkaya tumor dan diamplifikasi secara klonal dan dapat menjelaskan implikasi prognostiknya.
Gambar 2. Metrik TCR dan korelasi dengan gen terkait imun, subtipe imun dan molekuler.
Komposisi mikrobioma dalam jaringan sehat dan kanker usus besar
Para peneliti melakukan pengurutan 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 pengurutan gen 16S rRNA dari 42 sampel tumor tambahan yang tidak cocok dengan DNA normal yang tersedia untuk dianalisis.Pertama, para peneliti membandingkan kelimpahan relatif flora antara tumor yang cocok dan jaringan usus besar yang sehat.Clostridium perfringens meningkat secara signifikan pada tumor dibandingkan dengan sampel sehat (Gambar 3a-3d).Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam keragaman alfa (keanekaragaman dan kelimpahan spesies dalam satu sampel) antara tumor dan sampel sehat, dan pengurangan sederhana dalam keanekaragaman mikroba diamati pada tumor tinggi ICR relatif terhadap tumor rendah ICR.
Untuk mendeteksi hubungan yang relevan secara klinis antara profil mikroba dan hasil klinis, para peneliti bertujuan untuk menggunakan data pengurutan gen 16S rRNA untuk mengidentifikasi fitur mikrobioma yang memprediksi kelangsungan hidup.Di AC-ICAM246, para peneliti menjalankan model regresi OS Cox yang memilih 41 fitur dengan koefisien bukan nol (terkait dengan risiko kematian diferensial), yang disebut pengklasifikasi MBR (Gambar 3f).
Dalam kelompok pelatihan ini (ICAM246), skor MBR yang rendah (MBR<0, MBR rendah) dikaitkan dengan risiko kematian yang lebih rendah secara signifikan (85%).Para peneliti mengkonfirmasi hubungan antara MBR (risiko) rendah dan OS berkepanjangan dalam dua kohort yang divalidasi secara independen (ICAM42 dan TCGA-COAD).(Gambar 3) Studi ini menunjukkan korelasi kuat antara endogastric cocci dan skor MBR, yang serupa pada tumor dan jaringan usus besar yang sehat.
Gambar 3. Mikrobioma pada tumor dan jaringan sehat serta hubungannya dengan ICR dan kelangsungan hidup pasien.
Kesimpulan
Pendekatan multi-omics yang digunakan dalam penelitian ini memungkinkan deteksi dan analisis menyeluruh tanda tangan molekuler dari respon imun pada kanker kolorektal dan mengungkapkan interaksi antara mikrobioma dan sistem kekebalan.Pengurutan TCR yang dalam pada tumor dan jaringan sehat mengungkapkan bahwa efek prognostik ICR mungkin disebabkan oleh kemampuannya untuk menangkap klon sel T yang diperkaya tumor dan mungkin antigen spesifik tumor.
Dengan menganalisis komposisi mikrobioma tumor menggunakan pengurutan gen 16S rRNA dalam sampel AC-ICAM, tim mengidentifikasi tanda tangan mikrobioma (skor risiko MBR) dengan nilai prognostik yang kuat.Meskipun ciri khas ini berasal dari sampel tumor, ada korelasi 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 siswa multi-om yang memprediksi kelangsungan hidup pada pasien dengan kanker usus besar.Kumpulan data multi-omik dari studi ini menyediakan sumber daya untuk lebih memahami biologi kanker usus besar dan membantu menemukan pendekatan terapeutik yang dipersonalisasi.
Waktu posting: Jun-15-2023