中文网站
Нат Мед | Мультиомикальный подход к картированию интегрированного опухолевого, иммунного и микробного ландшафта колоректального рака выявляет взаимодействие микробиома с иммунной системой.
Хотя биомаркеры первичного рака толстой кишки широко изучались в последние годы, текущие клинические рекомендации полагаются только на стадию метастазирования опухоли в лимфатические узлы и выявление дефектов репарации несоответствия ДНК (MMR) или микросателлитной нестабильности (MSI) (в дополнение к стандартным патологоанатомическим исследованиям). ) для определения рекомендаций по лечению. Исследователи отметили отсутствие связи между иммунными ответами, основанными на экспрессии генов, микробными профилями и стромой опухоли в когорте колоректального рака Атласа генома рака (TCGA) и выживаемостью пациентов.
По мере продвижения исследований сообщалось, что количественные характеристики первичного колоректального рака, включая раково-клеточную, иммунную, стромальную или микробную природу рака, значительно коррелируют с клиническими исходами, но понимание того, как их взаимодействие влияет на исходы лечения пациентов, все еще ограничено. .
Чтобы проанализировать взаимосвязь между фенотипической сложностью и исходом, группа исследователей из Института медицинских исследований Сидра в Катаре недавно разработала и утвердила интегрированный показатель (mICRoScore), который идентифицирует группу пациентов с хорошими показателями выживаемости путем объединения характеристик микробиома и иммунного отторжения. константы (ICR). Команда провела комплексный геномный анализ свежезамороженных образцов от 348 пациентов с первичным колоректальным раком, включая секвенирование РНК опухолей и подходящей здоровой колоректальной ткани, секвенирование всего экзома, глубокое секвенирование Т-клеточного рецептора и секвенирование гена 16S бактериальной рРНК, дополненное всей опухолью. секвенирование генома для дальнейшей характеристики микробиома. Исследование было опубликовано в журнале Nature Medicine как «Интегрированный атлас опухолей, иммунитета и микробиома рака толстой кишки».
Статья опубликована в журнале Nature Medicine.
Обзор AC-ICAM
Исследователи использовали ортогональную геномную платформу для анализа свежезамороженных образцов опухолей и сопоставляли прилегающую здоровую ткань толстой кишки (пары опухоль-нормальная) у пациентов с гистологическим диагнозом рака толстой кишки без системной терапии. На основании секвенирования всего экзома (WES), контроля качества данных секвенирования РНК и скрининга критериев включения геномные данные от 348 пациентов были сохранены и использованы для последующего анализа со средним периодом наблюдения 4,6 года. Исследовательская группа назвала этот ресурс Sidra-LUMC AC-ICAM: карта и руководство по взаимодействию иммунитета, рака и микробиома (рис. 1).
Молекулярная классификация с использованием ICR
Собрав модульный набор иммунных генетических маркеров для непрерывного иммунонадзора за раком, называемый иммунной константой отторжения (ICR), исследовательская группа оптимизировала ICR, объединив его в панель из 20 генов, охватывающую различные типы рака, включая меланому, рак мочевого пузыря и рак мочевого пузыря. рак молочной железы. ICR также связан с ответом на иммунотерапию при различных типах рака, включая рак молочной железы.
Во-первых, исследователи проверили сигнатуру ICR когорты AC-ICAM, используя подход совместной классификации на основе генов ICR, чтобы разделить когорту на три кластера/подтипа иммунитета: высокий ICR (горячие опухоли), средний ICR и низкий ICR (холодные опухоли). опухоли) (рис. 1б). Исследователи охарактеризовали иммунную склонность, связанную с консенсусными молекулярными подтипами (CMS), классификацией рака толстой кишки, основанной на транскриптоме. категории CMS включали CMS1/иммунный, CMS2/канонический, CMS3/метаболический и CMS4/мезенхимальный. Анализ показал, что показатели ICR отрицательно коррелировали с определенными путями раковых клеток во всех подтипах CMS, а положительные корреляции с иммуносупрессивными и стромальными путями наблюдались только в опухолях CMS4.
Во всех CMS обилие естественных киллеров (NK) и подпопуляций Т-клеток было самым высоким в подтипах с высоким иммунитетом ICR, с большей вариабельностью в других подтипах лейкоцитов (рис. 1c). Иммунные подтипы ICR имели разные OS и PFS с прогрессирующим увеличением. в ICR от низкого к высокому (рис. 1d), подтверждая прогностическую роль ICR при колоректальном раке.
Рисунок 1. Дизайн исследования AC-ICAM, сигнатура генов, связанных с иммунитетом, иммунные и молекулярные подтипы и выживаемость.
ICR захватывает клонально амплифицированные Т-клетки, обогащенные опухолью.
Сообщается, что лишь небольшая часть Т-клеток, инфильтрирующих опухолевую ткань, специфична к опухолевым антигенам (менее 10%). Поэтому большинство внутриопухолевых Т-клеток называют Т-клетками-свидетелями (Т-клетками-свидетелями). Самая сильная корреляция с количеством обычных Т-клеток с продуктивными TCR наблюдалась в субпопуляциях стромальных клеток и лейкоцитов (обнаруженных с помощью RNA-seq), что можно использовать для оценки субпопуляций Т-клеток (рис. 2a). В кластерах ICR (общая классификация и классификация CMS) наибольшая клональность иммунных SEQ TCR наблюдалась в группах с высоким ICR и CMS подтипа CMS1/иммун (рис. 2c), с самой высокой долей опухолей с высоким ICR. Используя весь транскриптом (18 270 генов), шесть генов ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA и CXCL10) вошли в первую десятку генов, положительно связанных с клональностью TCR иммунной SEQ (рис. 2d). Клональность TCR ImmunoSEQ более сильно коррелировала с большинством генов ICR, чем корреляции, наблюдаемые с использованием опухолевых маркеров CD8+ (рис. 2f и 2g). В заключение, приведенный выше анализ предполагает, что сигнатура ICR фиксирует наличие клонально амплифицированных Т-клеток, обогащенных опухолью, и может объяснить ее прогностическое значение.
Рисунок 2. Показатели TCR и корреляция с генами, связанными с иммунитетом, иммунными и молекулярными подтипами.
Состав микробиома здоровых тканей и тканей рака толстой кишки
Исследователи выполнили секвенирование 16S рРНК, используя ДНК, выделенную из совпадающей опухоли и здоровой ткани толстой кишки у 246 пациентов (рис. 3а). Для проверки исследователи дополнительно проанализировали данные секвенирования гена 16S рРНК из дополнительных 42 образцов опухолей, которые не соответствовали нормальной ДНК, доступной для анализа. Во-первых, исследователи сравнили относительное обилие флоры между соответствующими опухолями и здоровой тканью толстой кишки. Уровень Clostridium perfringens в опухолях значительно увеличился по сравнению со здоровыми образцами (рис. 3a-3d). Не было значительной разницы в альфа-разнообразии (разнообразии и численности видов в одном образце) между опухолевыми и здоровыми образцами, а умеренное снижение микробного разнообразия наблюдалось в опухолях с высоким ICR по сравнению с опухолями с низким ICR.
Чтобы обнаружить клинически значимые связи между микробными профилями и клиническими исходами, исследователи стремились использовать данные секвенирования гена 16S рРНК для выявления особенностей микробиома, которые предсказывают выживаемость. На AC-ICAM246 исследователи использовали регрессионную модель OS Cox, которая выбрала 41 признак с ненулевыми коэффициентами (связанными с дифференциальным риском смертности), называемыми классификаторами MBR (рис. 3f).
В этой обучающей когорте (ICAM246) низкий показатель MBR (MBR<0, низкий MBR) был связан со значительно более низким риском смерти (85%). Исследователи подтвердили связь между низким MBR (риском) и длительной выживаемостью в двух независимо проверенных когортах (ICAM42 и TCGA-COAD). (Рисунок 3) Исследование показало сильную корреляцию между эндогастральными кокками и показателями MBR, которые были одинаковыми в опухолевой и здоровой тканях толстой кишки.
Рисунок 3. Микробиом в опухоли и здоровых тканях и связь с ICR и выживаемостью пациентов.
Заключение
Подход мультиомики, используемый в этом исследовании, позволяет тщательно выявлять и анализировать молекулярные характеристики иммунного ответа при колоректальном раке и выявляет взаимодействие между микробиомом и иммунной системой. Глубокое секвенирование TCR опухоли и здоровых тканей показало, что прогностический эффект ICR может быть обусловлен его способностью захватывать клоны Т-клеток, обогащенные опухолью и, возможно, специфичные для опухолевого антигена.
Анализируя состав опухолевого микробиома с использованием секвенирования гена 16S рРНК в образцах AC-ICAM, команда определила сигнатуру микробиома (оценка риска MBR) с сильной прогностической ценностью. Хотя эта сигнатура была получена из образцов опухоли, существовала сильная корреляция между здоровой колоректальной кишкой и показателем риска опухоли MBR, что позволяет предположить, что эта сигнатура может отражать состав микробиома кишечника пациентов. Объединив показатели ICR и MBR, удалось идентифицировать и подтвердить мультиомный биомаркер студента, который прогнозирует выживаемость пациентов с раком толстой кишки. Мультиомный набор данных исследования предоставляет ресурс для лучшего понимания биологии рака толстой кишки и помогает найти персонализированные терапевтические подходы.
Время публикации: 15 июня 2023 г.
Настройки конфиденциальности