Ik denk dat dit het geval is
Nat Med | Een multi-omics-benadering voor het in kaart brengen van het geïntegreerde tumor-, immuun- en microbiële landschap van colorectale kanker onthult de interactie van het microbioom met het immuunsysteem
Hoewel biomarkers voor primaire darmkanker de afgelopen jaren uitgebreid zijn bestudeerd, vertrouwen de huidige klinische richtlijnen alleen op de stadiëring van tumor-lymfekliermetastasen en de detectie van DNA-mismatch-reparatie (MMR)-defecten of microsatelliet-instabiliteit (MSI) (naast standaard pathologische testen ) om behandelaanbevelingen te bepalen. Onderzoekers hebben een gebrek aan associatie opgemerkt tussen op genexpressie gebaseerde immuunresponsen, microbiële profielen en tumor-stroma in het colorectale kankercohort van de Cancer Genome Atlas (TCGA) en de overleving van patiënten.
Naarmate het onderzoek vordert, is gerapporteerd dat kwantitatieve kenmerken van primaire colorectale kanker, waaronder de cellulaire, immuun-, stromale of microbiële aard van de kanker, significant correleren met klinische resultaten, maar er is nog steeds beperkt inzicht in hoe hun interacties de uitkomsten van de patiënt beïnvloeden. .
Om de relatie tussen fenotypische complexiteit en resultaat te ontleden, heeft een team van onderzoekers van het Sidra Institute of Medical Research in Qatar onlangs een geïntegreerde score (mICRoScore) ontwikkeld en gevalideerd die een groep patiënten met goede overlevingskansen identificeert door microbioomkenmerken en immuunafstoting te combineren. constanten (ICR). Het team voerde een uitgebreide genomische analyse uit van vers ingevroren monsters van 348 patiënten met primaire colorectale kanker, inclusief RNA-sequencing van tumoren en gematcht gezond colorectaal weefsel, hele exome-sequencing, diepe T-celreceptor en 16S bacteriële rRNA-gensequencing, aangevuld met volledige tumoranalyse. genoomsequencing om het microbioom verder te karakteriseren. De studie werd gepubliceerd in Nature Medicine als “Een geïntegreerde tumor-, immuun- en microbiome-atlas van darmkanker”.
Artikel gepubliceerd in Nature Medicine
AC-ICAM-overzicht
Onderzoekers gebruikten een orthogonaal genomisch platform om vers ingevroren tumormonsters te analyseren en aangrenzend gezond darmweefsel (tumor-normale paren) te matchen van patiënten met een histologische diagnose van darmkanker zonder systemische therapie. Op basis van Whole-Exome Sequencing (WES), RNA-seq-gegevenskwaliteitscontrole en screening op inclusiecriteria werden genomische gegevens van 348 patiënten bewaard en gebruikt voor downstream-analyse met een mediane follow-up van 4,6 jaar. Het onderzoeksteam noemde deze bron Sidra-LUMC AC-ICAM: een kaart en gids voor immuun-kanker-microbioominteracties (Figuur 1).
Moleculaire classificatie met behulp van ICR
Door een modulaire set immuun-genetische markers vast te leggen voor continue kanker-immunosurveillance, de immuunconstante van afstoting (ICR) genoemd, optimaliseerde het onderzoeksteam de ICR door deze samen te vatten in een panel van 20 genen dat verschillende soorten kanker bestrijkt, waaronder melanoom, blaaskanker en borstkanker. ICR is ook in verband gebracht met de respons op immunotherapie bij verschillende soorten kanker, waaronder borstkanker.
Ten eerste valideerden de onderzoekers de ICR-signatuur van het AC-ICAM-cohort, met behulp van een op ICR-gen gebaseerde co-classificatiebenadering om het cohort in drie clusters/immuunsubtypes te classificeren: hoge ICR (hete tumoren), gemiddelde ICR en lage ICR (koude tumoren). tumoren) (Figuur 1b). Onderzoekers karakteriseerden de immuunneiging geassocieerd met consensus moleculaire subtypes (CMS), een op transcriptoom gebaseerde classificatie van darmkanker. de CMS-categorieën omvatten CMS1/immuun, CMS2/canoniek, CMS3/metabolisch en CMS4/mesenchymaal. Analyse toonde aan dat ICR-scores negatief gecorreleerd waren met bepaalde kankercelroutes in alle CMS-subtypen, en positieve correlaties met immunosuppressieve en stromaalgerelateerde routes werden alleen waargenomen bij CMS4-tumoren.
In alle CMS was de overvloed aan subsets van natuurlijke killercellen (NK-cellen) en T-cellen het hoogst bij ICR-subtypen met een hoog immuungehalte, met een grotere variabiliteit in andere subsets van leukocyten (Figuur 1c). ICR-immuunsubtypen hadden verschillende OS en PFS, met een progressieve toename in ICR van laag naar hoog (Figuur 1d), waarmee de prognostische rol van ICR bij colorectale kanker wordt gevalideerd.
Figuur 1. AC-ICAM-onderzoeksopzet, immuungerelateerde gensignatuur, immuun- en moleculaire subtypen en overleving.
ICR vangt met tumoren verrijkte, klonaal geamplificeerde T-cellen op
Van slechts een minderheid van de T-cellen die tumorweefsel infiltreren, is gerapporteerd dat deze specifiek zijn voor tumorantigenen (minder dan 10%). Daarom wordt het merendeel van de intratumorale T-cellen omstander-T-cellen (omstander-T-cellen) genoemd. De sterkste correlatie met het aantal conventionele T-cellen met productieve TCR's werd waargenomen in subpopulaties van stromale cellen en leukocyten (gedetecteerd door RNA-seq), die kunnen worden gebruikt om subpopulaties van T-cellen te schatten (Figuur 2a). In de ICR-clusters (totale en CMS-classificatie) werd de hoogste klonaliteit van immuun-SEQ TCR's waargenomen in de ICR-hoge en CMS-subtype CMS1 / immuungroepen (Figuur 2c), met het hoogste percentage ICR-hoge tumoren. Met behulp van het volledige transcriptoom (18.270 genen) behoorden zes ICR-genen (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA en CXCL10) tot de top tien van genen die positief geassocieerd waren met TCR-immuun-SEQ-klonaliteit (Figuur 2d). De klonaliteit van ImmunoSEQ TCR correleerde sterker met de meeste ICR-genen dan de correlaties die werden waargenomen met behulp van tumor-responsieve CD8 + -markers (Figuur 2f en 2g). Concluderend suggereert de bovenstaande analyse dat de ICR-signatuur de aanwezigheid van tumorverrijkte, klonaal geamplificeerde T-cellen vastlegt en de prognostische implicaties ervan zou kunnen verklaren.
Figuur 2. TCR-statistieken en correlatie met immuungerelateerde genen, immuun- en moleculaire subtypen.
Microbioomsamenstelling in gezonde weefsels en darmkankerweefsels
De onderzoekers voerden 16S rRNA-sequencing uit met behulp van DNA dat was geëxtraheerd uit gematcht tumor- en gezond colonweefsel van 246 patiënten (Figuur 3a). Voor validatie analyseerden de onderzoekers bovendien 16S rRNA-gensequencinggegevens van nog eens 42 tumormonsters waarvoor geen gematcht normaal DNA beschikbaar was voor analyse. Eerst vergeleken de onderzoekers de relatieve overvloed aan flora tussen gematchte tumoren en gezond colonweefsel. Clostridium perfringens was significant verhoogd in de tumoren vergeleken met de gezonde monsters (Figuur 3a-3d). Er was geen significant verschil in alfa-diversiteit (diversiteit en overvloed aan soorten in een enkel monster) tussen tumor- en gezonde monsters, en een bescheiden vermindering van de microbiële diversiteit werd waargenomen bij ICR-hoge tumoren in vergelijking met ICR-lage tumoren.
Om klinisch relevante associaties tussen microbiële profielen en klinische uitkomsten te detecteren, probeerden de onderzoekers 16S rRNA-gensequentiegegevens te gebruiken om microbioomkenmerken te identificeren die de overleving voorspellen. Bij AC-ICAM246 voerden de onderzoekers een OS Cox-regressiemodel uit dat 41 kenmerken selecteerde met coëfficiënten die niet nul zijn (geassocieerd met differentieel sterfterisico), genaamd MBR-classificatoren (Figuur 3f).
In dit trainingscohort (ICAM246) was een lage MBR-score (MBR<0, lage MBR) geassocieerd met een significant lager risico op overlijden (85%). Onderzoekers bevestigden het verband tussen een laag MBR (risico) en langdurige OS in twee onafhankelijk gevalideerde cohorten (ICAM42 en TCGA-COAD). (Figuur 3) Het onderzoek toonde een sterke correlatie aan tussen endogastrische kokken en MBR-scores, die vergelijkbaar waren in tumor- en gezond colonweefsel.
Figuur 3. Microbioom in tumor- en gezonde weefsels en de relatie met ICR en overleving van de patiënt.
Conclusie
De multi-omics-aanpak die in deze studie wordt gebruikt, maakt een grondige detectie en analyse van de moleculaire signatuur van de immuunrespons bij colorectale kanker mogelijk en onthult de interactie tussen het microbioom en het immuunsysteem. Diepe TCR-sequencing van tumor- en gezonde weefsels onthulde dat het prognostische effect van ICR mogelijk te wijten is aan het vermogen ervan om tumorverrijkte en mogelijk tumorantigeen-specifieke T-celklonen te vangen.
Door de samenstelling van het tumormicrobioom te analyseren met behulp van 16S rRNA-gensequencing in AC-ICAM-monsters, identificeerde het team een microbioomsignatuur (MBR-risicoscore) met een sterke prognostische waarde. Hoewel deze signatuur was afgeleid van tumormonsters, was er een sterke correlatie tussen een gezonde colorectum en de MBR-risicoscore van de tumor, wat suggereert dat deze signatuur de samenstelling van het darmmicrobioom van patiënten zou kunnen weergeven. Door de ICR- en MBR-scores te combineren, was het mogelijk een multi-omic studentenbiomarker te identificeren en te valideren die de overleving bij patiënten met darmkanker voorspelt. De multi-omic dataset van het onderzoek biedt een hulpmiddel om de biologie van darmkanker beter te begrijpen en om gepersonaliseerde therapeutische benaderingen te helpen ontdekken.
Posttijd: 15 juni 2023
Privacy-instellingen