中文网站
Nat Med | O abordare multi-OMIC pentru cartografierea tumorii integrate, a peisajului imun și microbian al cancerului colorectal relevă interacțiunea microbiomului cu sistemul imunitar
Deși biomarkerii pentru cancerul primar de colon au fost studiați pe scară largă în ultimii ani, orientările clinice actuale se bazează doar pe stadializarea nodului-metastazei cu dimensiuni ale tumorii și detectarea defectelor de reparație a nepotrivirii ADN-ului (MMR) sau a instabilității microsatelitei (MSI) (pe lângă testarea patologiei standard) pentru a determina recomandările tratamentului. Cercetătorii au remarcat o lipsă de asociere între răspunsurile imune bazate pe expresia genică, profilurile microbiene și stroma tumorală în cohorta de cancer colorectal a genomului cancerului (TCGA) și supraviețuirea pacientului.
Pe măsură ce cercetările au progresat, caracteristicile cantitative ale cancerului colorectal primar, incluzând natura celulară, imunitate, stromală sau microbiană a cancerului, au fost raportate că se corelează semnificativ cu rezultatele clinice, dar există încă o înțelegere limitată a modului în care interacțiunile lor afectează rezultatele pacientului.
Pentru a diseca relația dintre complexitatea fenotipică și rezultatul, o echipă de cercetători de la Institutul de Cercetări Medicale din Sidra din Qatar a dezvoltat și validat recent un scor integrat (microscore) care identifică un grup de pacienți cu rate de supraviețuire bune prin combinarea caracteristicilor microbiomului și a constantelor de respingere imunitară (ICR). Echipa a efectuat o analiză genomică cuprinzătoare a probelor proaspete congelate de la 348 de pacienți cu cancer colorectal primar, incluzând secvențarea ARN a tumorilor și țesut colorectal sănătos, secvențiere exome întregi, receptor profund al celulelor T și 16S bacteriene secvențiere a genei ARNm, suplimentat prin secvențiere a genomului tumoral întreg pentru a caracteriza în continuare microbiomul. Studiul a fost publicat în Nature Medicine ca „o tumoră integrată, atlasul imunitar și microbiom al cancerului de colon”.
Articol publicat în Nature Medicine
Prezentare generală AC-ICAM
Cercetătorii au utilizat o platformă genomică ortogonală pentru a analiza probe de tumori proaspete congelate și pentru a se potrivi cu țesutul de colon sănătos adiacent (perechi de tumori-normal) de la pacienții cu un diagnostic histologic de cancer de colon fără terapie sistemică. Pe baza secvențierii întregi exome (WES), controlul calității datelor ARN-seq și screeningul criteriilor de incluziune, datele genomice de la 348 de pacienți au fost păstrate și utilizate pentru analiza aval cu o monitorizare mediană de 4,6 ani. Echipa de cercetare a numit această resursă Sidra-Lumc AC-ICAM: o hartă și un ghid pentru interacțiunile imune-cancer-microbiom (figura 1).
Clasificare moleculară folosind ICR
Captând un set modular de markeri genetici imuni pentru imunosurveilance cu cancer continuu, numită constantă imună a respingerii (ICR), echipa de cercetare a optimizat ICR prin condensarea acestuia într-un panou de 20 de gene care acoperă diferite tipuri de cancer, inclusiv melanom, cancer de vezică și cancer de sân. ICR a fost, de asemenea, asociat cu răspunsul imunoterapiei într -o varietate de tipuri de cancer, inclusiv cancerul de sân.
În primul rând, cercetătorii au validat semnătura ICR a cohortei AC-ICAM, folosind o abordare de co-clasificare bazată pe gene ICR pentru a clasifica cohorta în trei clustere/subtipuri imune: ICR ridicat (tumori fierbinți), ICR mediu și ICR scăzut (tumori reci) (Figura 1B). Cercetătorii au caracterizat propensiunea imunitară asociată cu subtipuri moleculare de consens (CMS), o clasificare bazată pe transcriptom a cancerului de colon. Categoriile CMS au inclus CMS1/imun, CMS2/Canonical, CMS3/Metabolic și CMS4/mezenchimal. Analiza a arătat că scorurile ICR au fost corelate negativ cu anumite căi celulare canceroase în toate subtipurile CMS, iar corelațiile pozitive cu căile imunosupresoare și legate de stromale au fost observate doar în tumorile CMS4.
În toate CMS, abundența subseturilor de celule și celule T) ucigașe naturale (NK) a fost cea mai mare în subtipurile imune ridicate ICR, cu o variabilitate mai mare în alte subseturi de leucocite (Figura 1C) .icr subtipuri imune au avut diferite OS și PFS, cu o creștere progresivă a ICR de la Cancerul de la Coloractal.
Figura 1. Proiectarea studiului AC-ICAM, semnătura genei legate de imunitate, subtipuri imune și moleculare și supraviețuire.
ICR surprinde celulele T în îmbogățire tumorală, amplificată clonal
S -a raportat că doar o minoritate de celule T care infiltrează țesutul tumoral care se infiltrează specific pentru antigenele tumorale (mai puțin de 10%). Prin urmare, majoritatea celulelor T intra-tumorale sunt denumite celule T bystander (celule T bystander). Cea mai puternică corelație cu numărul de celule T convenționale cu TCR-uri productive a fost observată în subpopulațiile de celule stromale și leucocite (detectate de ARN-seq), care poate fi utilizată pentru a estima subpopulațiile celulelor T (Figura 2A). În grupurile ICR (clasificarea generală și CMS), a fost observată cea mai mare clonalitate a TCR-urilor SEQ imunitare în subtipul ICR și subtipul CMS CMS1/grupuri imune (Figura 2C), cu cea mai mare proporție de tumori înalte ICR. Folosind întregul transcriptom (18.270 de gene), șase gene ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA și CXCL10) au fost printre primele zece gene asociate pozitiv cu clonalitatea SEQ imunitară TCR (Figura 2D). Clonalitatea Immunoseq TCR s-a corelat mai puternic cu majoritatea genelor ICR decât corelațiile observate folosind markeri CD8+ sensibili la tumoră (Figura 2F și 2G). În concluzie, analiza de mai sus sugerează că semnătura ICR surprinde prezența celulelor T în îmbogățire tumoră, amplificată clonal și poate explica implicațiile sale prognostice.
Figura 2. Metricele TCR și corelația cu genele legate de imunitate, subtipuri imune și moleculare.
Compoziția microbiomului în țesuturile cancerului sănătos și de colon
Cercetătorii au efectuat secvențiere 16S ARNm folosind ADN extras din tumora potrivită și țesutul de colon sănătos de la 246 de pacienți (Figura 3A). Pentru validare, cercetătorii au analizat în plus datele de secvențiere a genelor 16S ARNr de la alte 42 de probe tumorale care nu au fost potrivite ADN -ului normal disponibil pentru analiză. În primul rând, cercetătorii au comparat abundența relativă de floră între tumorile potrivite și țesutul de colon sănătos. Clostridium perfringens a fost semnificativ crescut în tumori în comparație cu eșantioanele sănătoase (Figura 3A-3D). Nu a existat nicio diferență semnificativă în diversitatea alfa (diversitatea și abundența speciilor într-un singur eșantion) între eșantioanele tumorale și sănătoase, iar o reducere modestă a diversității microbiene a fost observată la tumorile înalte ICR în raport cu tumorile scăzute ICR.
Pentru a detecta asociații relevante din punct de vedere clinic între profilurile microbiene și rezultatele clinice, cercetătorii au urmărit să utilizeze date de secvențiere a genelor 16S ARNR pentru a identifica caracteristicile microbiomului care prezic supraviețuirea. La AC-ICAM246, cercetătorii au derulat un model de regresie OS Cox care a selectat 41 de caracteristici cu coeficienți non-zero (asociați cu riscul de mortalitate diferențială), numiți clasificatori MBR (Figura 3F).
În această cohortă de antrenament (ICAM246), un scor MBR scăzut (MBR <0, MBR scăzut) a fost asociat cu un risc semnificativ mai mic de deces (85%). Cercetătorii au confirmat asocierea dintre MBR scăzută (risc) și sistemul de operare prelungit în două cohorte validate independent (ICAM42 și TCGA-COLD). (Figura 3) Studiul a arătat o corelație puternică între cocci endogastric și scorurile MBR, care au fost similare în tumoră și țesut sănătos de colon.
Figura 3. Microbiom în tumoră și țesuturi sănătoase și relația cu ICR și supraviețuirea pacientului.
Concluzie
Abordarea multi-omică utilizată în acest studiu permite detectarea și analiza minuțioasă a semnăturii moleculare a răspunsului imun în cancerul colorectal și relevă interacțiunea dintre microbiom și sistemul imunitar. Secvențarea profundă a TCR a tumorii și țesuturilor sănătoase a relevat faptul că efectul prognostic al ICR se poate datora capacității sale de a capta clone de celule T specifice antigenului tumoral și, eventual, tumorale.
Analizând compoziția microbiomului tumoral folosind secvențarea genelor 16S ARNm în probele AC-ICAM, echipa a identificat o semnătură microbiom (scor de risc MBR) cu o valoare prognostică puternică. Deși această semnătură a fost derivată din eșantioane de tumori, a existat o corelație puternică între colorectul sănătos și scorul de risc MBR tumoral, ceea ce sugerează că această semnătură poate capta compoziția microbiomului intestinal al pacienților. Combinând scorurile ICR și MBR, a fost posibilă identificarea și validarea unui biomarker student multi-OMIC care prezice supraviețuirea la pacienții cu cancer de colon. Setul de date multi-OMIC al studiului oferă o resursă pentru a înțelege mai bine biologia cancerului de colon și pentru a ajuta la descoperirea abordărilor terapeutice personalizate.
Timpul post: 15-2023 iunie
Setări de confidențialitate