中文网站 
Нат Мед |Мультиомический 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 основаны только на стадировании метастазов опухоли в лимфатических узлах и обнаружении дефектов репарации несоответствия ДНК (MMR) или микросателлитной нестабильности (MSI) (в дополнение к стандартным тестам на патологию). ) для определения рекомендаций по лечению.Исследователи отметили отсутствие связи между иммунными реакциями, основанными на экспрессии генов, микробными профилями и стромой опухоли в когорте колоректального рака Атласа генома рака (TCGA) и выживаемостью пациентов.
По мере развития исследований количественные характеристики первичного колоректального рака, включая раковую клеточную, иммунную, стромальную или микробную природу рака, как сообщается, значительно коррелируют с клиническими исходами, но все еще существует ограниченное понимание того, как их взаимодействие влияет на исходы для пациентов. .
Чтобы проанализировать взаимосвязь между фенотипической сложностью и исходом, группа исследователей из Института медицинских исследований Сидра в Катаре недавно разработала и утвердила интегрированную шкалу (mICRoScore), которая идентифицирует группу пациентов с хорошими показателями выживаемости за счет сочетания характеристик микробиома и иммунного отторжения. константы (ICR).Команда провела всесторонний геномный анализ свежезамороженных образцов от 348 пациентов с первичным колоректальным раком, включая секвенирование РНК опухолей и соответствующей здоровой колоректальной ткани, секвенирование всего экзома, глубокое секвенирование Т-клеточного рецептора и бактериальной рРНК 16S, дополненное целой опухолью. секвенирование генома для дальнейшей характеристики микробиома.Исследование было опубликовано в журнале Nature Medicine под названием «Интегрированный атлас опухолей, иммунитета и микробиома рака толстой кишки».
Статья опубликована в Nature Medicine
Обзор AC-ICAM
Исследователи использовали ортогональную геномную платформу для анализа свежезамороженных образцов опухоли и сопоставили соседние здоровые ткани толстой кишки (пары опухоль-нормальная) от пациентов с гистологическим диагнозом рака толстой кишки без системной терапии.На основе полноэкзомного секвенирования (WES), контроля качества данных секвенирования РНК и скрининга критериев включения геномные данные 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 иммунной системы, рака и микробиома (рис. 1).
Молекулярная классификация с использованием ICR
Получив модульный набор иммунных генетических маркеров для непрерывного иммунного надзора 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. рак молочной железы.ICR также был связан с иммунотерапевтическим ответом при различных типах рака, включая рак молочной железы.
Во-первых, исследователи подтвердили сигнатуру ICR когорты AC-ICAM, используя подход ко-классификации на основе генов ICR, чтобы классифицировать когорту по трем кластерам / иммунным подтипам: высокий ICR (горячие опухоли), средний ICR и низкий ICR (холодный). опухоли) (рис. 1б).Исследователи охарактеризовали иммунную склонность, связанную с консенсусными молекулярными подтипами (CMS), классификацией рака толстой кишки на основе транскриптома.категории CMS включали CMS1/иммунный, CMS2/канонический, CMS3/метаболический и CMS4/мезенхимальный.Анализ показал, что баллы 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 количество подмножеств естественных киллеров (NK) и Т-клеток было самым высоким в высокоиммунных подтипах ICR с большей вариабельностью в других подмножествах лейкоцитов (рис. 1c). Иммунные подтипы ICR имели разные OS и PFS с прогрессивным увеличением. в ICR от низкого до высокого (рис. 1d), подтверждая прогностическую роль ICR при колоректальном раке.
Рисунок 1. Дизайн исследования AC-ICAM, сигнатура иммунных генов, иммунные и молекулярные подтипы и выживаемость.
ICR захватывает обогащенные опухолью клонально амплифицированные Т-клетки
Сообщалось, что только небольшая часть Т-клеток, инфильтрирующих опухолевую ткань, специфична к опухолевым антигенам (менее 10%).Поэтому большинство внутриопухолевых Т-клеток называют Т-клетками-свидетелями (bystander T-cells).Самая сильная корреляция с количеством обычных Т-клеток с продуктивными TCR наблюдалась в субпопуляциях стромальных клеток и лейкоцитов (обнаруженных с помощью РНК-сек), которые можно использовать для оценки субпопуляций Т-клеток (рис. 2а).В кластерах ICR (в целом и по классификации CMS) самая высокая клональность иммунных SEQ TCR наблюдалась в группах с высоким ICR и CMS подтипом CMS1/иммунных (рис. 2c) с наибольшей 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 опухолечувствительных маркеров CD8+ (рис. 2f и 2g).В заключение, приведенный выше анализ предполагает, что сигнатура ICR фиксирует присутствие обогащенных опухолью клонально амплифицированных Т-клеток и может объяснить его прогностические последствия.
Рисунок 2. Показатели TCR и корреляция с иммунными генами, иммунными и молекулярными подтипами.
Состав микробиома в здоровых тканях и тканях рака толстой кишки
Исследователи выполнили секвенирование 16S рРНК с использованием ДНК, выделенной из соответствующей опухоли и здоровой ткани толстой кишки 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 совпадающими опухолями и здоровой тканью толстой кишки.Количество Clostridium perfringens в опухолях было значительно увеличено по сравнению со здоровыми образцами (рис. 3a-3d).Не было существенной разницы в альфа-разнообразии (разнообразие и обилие 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 определения характеристик микробиома, которые предсказывают выживаемость.На AC-ICAM246 исследователи запустили регрессионную модель OS Cox, в которой была выбрана 41 характеристика с ненулевыми коэффициентами (связанными с дифференциальным риском смертности), называемые классификаторами MBR (рис. 3f).
В этой тренировочной когорте (ICAM246) низкий показатель MBR (MBR<0, низкий MBR) был связан со значительно более низким риском смерти (85%).Исследователи подтвердили связь между низким MBR (риск) и продолжительной ОВ в двух независимо проверенных когортах (ICAM42 и TCGA-COAD).(Рисунок 3) Исследование показало сильную корреляцию между эндогастральными кокками и баллами MBR, которые были одинаковыми в опухолевой и здоровой ткани толстой кишки.
Рисунок 3. Микробиом в опухолевых и здоровых тканях и связь с ICR и выживаемостью пациентов.
Заключение
Мультиомический подход, использованный в этом исследовании, позволяет тщательно выявлять и анализировать молекулярные признаки 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 связан с его способностью захватывать обогащенные опухолью и, возможно, специфичные к опухолевому антигену клоны Т-клеток.
Анализируя состав микробиома опухоли с помощью секвенирования гена 16S рРНК в образцах AC-ICAM, команда определила сигнатуру микробиома (показатель риска MBR) с сильным прогностическим значением.Хотя эта сигнатура была получена из образцов опухоли, существовала сильная корреляция между здоровой толстой кишкой и оценкой риска MBR опухоли, что позволяет предположить, что эта сигнатура может отражать состав микробиома кишечника пациентов.Путем объединения оценок ICR и MBR стало возможным идентифицировать и подтвердить мультиомный студенческий биомаркер, который предсказывает 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.