中文网站
Nat Med | E Multi-Omik-Usaz fir d'Kartographie vun der integréierter Tumor-, Immun- a mikrobieller Landschaft vum Darmkriibs weist d'Interaktioun vum Mikrobiom mam Immunsystem op.
Obwuel Biomarker fir primäre Colonkriibs an de leschte Jore extensiv ënnersicht goufen, baséieren déi aktuell klinesch Richtlinnen nëmmen op der Stadierung vun Tumor-Lymphknäppchen-Metastasen an dem Noweis vun DNA-Mismatch-Reparatur-Defekter (MMR) oder Mikrosatelliteninstabilitéit (MSI) (zousätzlech zu Standardpathologietester), fir Behandlungsempfehlungen ze bestëmmen. D'Fuerscher hunn e Manktem un enger Associatioun tëscht Immunantworten baséiert op Genexpression, mikrobiellen Profiler an Tumorstroma an der Cancer Genome Atlas (TCGA) Darmkriibskohort an dem Iwwerliewe vu Patienten festgestallt.
Wéi d'Fuerschung Fortschrëtter gemaach huet, gouf bericht, datt quantitativ Charakteristike vum primäre Darmkriibs, dorënner d'zellulär, immun, stromal oder mikrobiell Natur vum Kriibs, signifikant mat de klineschen Resultater korreléieren, awer et gëtt nach ëmmer limitéiert Verständnis doriwwer, wéi hir Interaktiounen d'Resultater vum Patient beaflossen.
Fir d'Bezéiung tëscht phenotypescher Komplexitéit an dem Resultat ze analyséieren, huet en Team vu Fuerscher vum Sidra Institute of Medical Research a Katar viru kuerzem en integréierte Score (mICRoScore) entwéckelt a validéiert, deen eng Grupp vu Patienten mat gudden Iwwerliewensquoten identifizéiert, andeems se Mikrobiomcharakteristiken an Immunofstoßkonstanten (ICR) kombinéiert. D'Team huet eng ëmfaassend genomesch Analyse vu frësch gefruerene Prouwe vun 348 Patienten mat primärem Darmkriibs duerchgefouert, dorënner RNA-Sequenzéierung vun Tumoren a vergläichtem gesondem Darmgewebe, ganz Exom-Sequenzéierung, déif T-Zellrezeptor- a 16S-bakteriell rRNA-Gen-Sequenzéierung, ergänzt duerch ganz Tumorgenom-Sequenzéierung fir de Mikrobiom weider ze charakteriséieren. D'Studie gouf an der Nature Medicine als "An integrated tumor, immune and microbiome atlas of colon cancer" publizéiert.
Artikel publizéiert an Nature Medicine
Iwwersiicht vun der AC-ICAM
D'Fuerscher hunn eng orthogonal genomesch Plattform benotzt fir frësch gefruer Tumorprouwen z'analyséieren an ugrenzend gesond Darmgewebe (Tumor-normal Pairen) vu Patienten mat enger histologescher Diagnos vun Darmkriibs ouni systemesch Therapie ze vergläichen. Baséierend op der Ganz-Exom-Sequenzéierung (WES), der Qualitéitskontroll vun RNA-Seq-Daten an dem Screening no Inklusiounskriterien, goufen genomesch Daten vun 348 Patienten erhalen a fir d'Downstream-Analyse mat enger medianer Follow-up-Zäit vu 4,6 Joer benotzt. D'Fuerschungsteam huet dës Ressource Sidra-LUMC AC-ICAM genannt: A map and guide to immune-cancer-microbiome interactions (Figur 1).
Molekular Klassifikatioun mat Hëllef vun ICR
D'Fuerschungsteam huet e modulare Set vun immungenesche Markéierer fir eng kontinuéierlech Kriibsimmuniwwerwaachung, genannt Immunkonstant vun der Ofstoussung (ICR), erfaasst an den ICR optimiséiert andeems en an e Panel mat 20 Genen kondenséiert gouf, deen ënnerschiddlech Kriibsarten ofdeckt, dorënner Melanom, Blasenkriibs a Broschtkriibs. ICR gouf och mat enger Immuntherapie-Äntwert bei verschiddene Kriibsarten, dorënner Broschtkriibs, a Verbindung bruecht.
Fir d'éischt hunn d'Fuerscher d'ICR-Signatur vun der AC-ICAM-Kohort validéiert, andeems se en ICR-Gen-baséierten Koklassifikatiounsusaz benotzt hunn, fir d'Kohort an dräi Cluster/Immun-Subtypen ze klassifizéieren: héijen ICR (waarmen Tumoren), mëttleren ICR an niddregen ICR (kalen Tumoren) (Figur 1b). D'Fuerscher hunn d'Immunpropensitéit charakteriséiert, déi mat Konsensusmolekularen Subtypen (CMS) assoziéiert ass, enger Transkriptom-baséierter Klassifikatioun vu Colonkriibs. D'CMS-Kategorien hunn CMS1/immun, CMS2/kanonesch, CMS3/metabolesch a CMS4/mesenchymal abegraff. D'Analyse huet gewisen, datt d'ICR-Scores negativ mat bestëmmte Kriibszellweeër an allen CMS-Subtypen korreléiert waren, a positiv Korrelatioune mat immunsuppressiven a stromal-verwandte Weeër goufen nëmmen a CMS4-Tumoren observéiert.
An allen CMS war d'Heefegkeet vun natierleche Killerzellen (NK-Zellen) an T-Zellen-Ënnergruppen am héchsten an den ICR-héichen Immunsubtypen, mat enger méi grousser Variabilitéit an anere Leukozyten-Ënnergruppen (Figur 1c). ICR-Immunsubtypen haten ënnerschiddlech OS a PFS, mat enger progressiver Erhéijung vun der ICR vun niddereg op héich (Figur 1d), wat d'prognostesch Roll vun der ICR bei Darmkriibs validéiert.
Figur 1. AC-ICAM Studiendesign, immunbezogen Gensignatur, immun- a molekular Subtypen an Iwwerliewe.
ICR erfaasst tumorangeräichert, klonal amplifizéiert T-Zellen
Nëmmen eng Minoritéit vun T-Zellen, déi Tumorgewebe infiltréieren, gouf als spezifesch fir Tumorantigenen gemellt (manner wéi 10%). Dofir ginn déi meescht intra-Tumor T-Zellen als Bystander T-Zellen (Bystander T-Zellen) bezeechent. Déi stäerkst Korrelatioun mat der Zuel vun konventionellen T-Zellen mat produktive TCRs gouf a Stromazell- a Leukozyten-Subpopulatiounen observéiert (detektéiert duerch RNA-seq), wat benotzt ka ginn fir T-Zell-Subpopulatiounen ze schätzen (Figur 2a). An den ICR-Cluster (Gesamt- a CMS-Klassifikatioun) gouf déi héchst Klonalitéit vun Immun-SEQ-TCRs an den ICR-héichen an CMS-Subtyp CMS1/Immungruppen observéiert (Figur 2c), mam héchsten Undeel vun ICR-héichen Tumoren. Mat dem ganze Transkriptom (18.270 Genen) waren sechs ICR-Genen (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA a CXCL10) zu den Top zéng Genen, déi positiv mat der TCR-Immun-SEQ-Klonalitéit assoziéiert waren (Figur 2d). D'Klonalitéit vum ImmunoSEQ TCR huet méi staark mat de meeschte ICR-Genen korreléiert wéi d'Korrelatiounen, déi mat tumorreaktive CD8+ Marker observéiert goufen (Figur 2f an 2g). Zesummefaassend weist déi uewe genannte Analyse drop hin, datt d'ICR-Signatur d'Präsenz vun tumorangeräicherte, klonal amplifizéierten T-Zellen erfaasst a seng prognostesch Implikatioune kéint erklären.
Figur 2. TCR-Metriken a Korrelatioun mat immunverwandte Genen, Immun- a molekulare Subtypen.
Mikrobiom-Zesummesetzung a gesondem a Darmkriibsgewebe
D'Fuerscher hunn 16S rRNA-Sequenzéierung mat Hëllef vun DNA duerchgefouert, déi aus passenden Tumor- a gesondem Darmgewebe vun 246 Patienten extrahéiert gouf (Figur 3a). Fir d'Validatioun hunn d'Fuerscher zousätzlech 16S rRNA-Gen-Sequenzéierungsdaten vun zousätzleche 42 Tumorprouwen analyséiert, déi keng passend normal DNA fir d'Analyse verfügbar haten. Als éischt hunn d'Fuerscher déi relativ Heefegkeet vu Flora tëscht passenden Tumoren a gesondem Darmgewebe verglach. Clostridium perfringens war an den Tumoren am Verglach mat de gesonde Prouwen signifikant erhéicht (Figur 3a-3d). Et gouf keen signifikanten Ënnerscheed an der Alpha-Diversitéit (Diversitéit an Heefegkeet vun Aarten an enger eenzeger Prouf) tëscht Tumor- a gesonde Prouwen, an eng moderat Reduktioun vun der mikrobieller Diversitéit gouf an Tumoren mat héijem ICR am Verglach zu Tumoren mat nidderegem ICR observéiert.
Fir klinesch relevant Associatiounen tëscht mikrobiellen Profiler a klineschen Resultater z'entdecken, wollten d'Fuerscher 16S rRNA Gensequenzéierungsdaten benotzen, fir Mikrobiom-Charakteristiken z'identifizéieren, déi d'Iwwerliewe viraussoen. Bei AC-ICAM246 hunn d'Fuerscher en OS Cox Regressiounsmodell duerchgefouert, dat 41 Charakteristiken mat Koeffizienten net-Null (a Verbindung mat engem differentiellen Mortalitéitsrisiko) ausgewielt huet, déi MBR-Klassifizéierer genannt ginn (Figur 3f).
An dëser Trainingskohort (ICAM246) war en niddregen MBR-Score (MBR<0, niddregen MBR) mat engem däitlech méi niddrege Risiko vum Doud (85%) assoziéiert. D'Fuerscher hunn den Zesummenhang tëscht engem niddregen MBR (Risiko) an enger verlängerter OS an zwou onofhängeg validéierte Kohorten (ICAM42 an TCGA-COAD) bestätegt. (Figur 3) D'Studie huet eng staark Korrelatioun tëscht endogastresche Kokken an MBR-Scores gewisen, déi ähnlech am Tumor- a gesondem Darmgewebe waren.
Figur 3. Mikrobiom an Tumoren a gesondem Gewief an d'Bezéiung mat ICR a Patienteniwwerliewe.
Conclusioun
De Multi-Omik-Usaz, deen an dëser Studie benotzt gouf, erméiglecht eng grëndlech Detektioun an Analyse vun der molekularer Signatur vun der Immunantwort bei Darmkriibs a weist d'Interaktioun tëscht dem Mikrobiom an dem Immunsystem op. Déif TCR-Sequenzéierung vun Tumor- a gesondem Gewief huet gewisen, datt de prognostischen Effekt vun ICR op seng Fäegkeet zréckzeféiere ka sinn, tumorangeräichert a méiglecherweis tumorantigenspezifesch T-Zellklonen z'erfänken.
Duerch d'Analyse vun der Zesummesetzung vum Tumor-Mikrobiom mat Hëllef vun der 16S rRNA-Gensequenzéierung an AC-ICAM-Prouwen huet d'Team eng Mikrobiomsignatur (MBR-Risiko-Score) mat engem staarke prognostesche Wäert identifizéiert. Obwuel dës Signatur vun Tumorprouwen ofgeleet gouf, gouf et eng staark Korrelatioun tëscht engem gesonde Kolorektum an dem Tumor-MBR-Risiko-Score, wat drop hiweist, datt dës Signatur d'Zesummesetzung vum Darm-Mikrobiom vu Patienten erfaasse kéint. Duerch d'Kombinatioun vun den ICR- an MBR-Scores war et méiglech, e multiomesche Studentebiomarker z'identifizéieren a ze validéieren, deen d'Iwwerliewe bei Patienten mat Darmkriibs viraussoet. De multiomesche Datesaz vun der Studie bitt eng Ressource fir d'Biologie vum Darmkriibs besser ze verstoen an personaliséiert therapeutesch Approchen z'entdecken.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 15. Juni 2023
Dateschutzastellungen