中文网站
Nat Med | Un enfoque multiómico para mapear o panorama integrado de tumores, inmunidade e microbios do cancro colorrectal revela a interacción do microbioma co sistema inmunitario.
Aínda que os biomarcadores do cancro de colon primario foron estudados amplamente nos últimos anos, as guías clínicas actuais só se basean na estadificación da metástase do tumor-ganglio linfático e na detección de defectos de reparación do desaxuste de ADN (MMR) ou inestabilidade de microsatélites (MSI) (ademais das probas de patoloxía estándar) para determinar as recomendacións de tratamento. Os investigadores observaron unha falta de asociación entre as respostas inmunitarias baseadas na expresión xénica, os perfís microbianos e o estroma tumoral na cohorte de cancro colorrectal do Cancer Genome Atlas (TCGA) e a supervivencia dos pacientes.
A medida que avanzaba a investigación, informouse que as características cuantitativas do cancro colorrectal primario, incluíndo a natureza celular, inmune, estromal ou microbiana do cancro, teñen unha correlación significativa cos resultados clínicos, pero aínda hai unha comprensión limitada de como as súas interaccións afectan os resultados dos pacientes.
Para analizar a relación entre a complexidade fenotípica e o resultado, un equipo de investigadores do Instituto Sidra de Investigación Médica de Qatar desenvolveu e validou recentemente unha puntuación integrada (mICRoScore) que identifica un grupo de pacientes con boas taxas de supervivencia combinando as características do microbioma e as constantes de rexeitamento inmunitario (ICR). O equipo realizou unha análise xenómica completa de mostras frescas conxeladas de 348 pacientes con cancro colorrectal primario, incluíndo a secuenciación de ARN de tumores e tecido colorrectal saudable emparejado, a secuenciación do exoma completo, o receptor de células T profundas e a secuenciación do xenoma do ARNr bacteriano 16S, complementada coa secuenciación do xenoma do tumor completo para caracterizar aínda máis o microbioma. O estudo publicouse en Nature Medicine como "An integrated tumor, immune and microbiome atlas of colon cancer".
Artigo publicado en Nature Medicine
Visión xeral de AC-ICAM
Os investigadores utilizaron unha plataforma xenómica ortogonal para analizar mostras de tumores frescas conxeladas e combinaron o tecido de colon san adxacente (pares tumor-normais) de pacientes cun diagnóstico histológico de cancro de colon sen terapia sistémica. Con base na secuenciación de exomas completos (WES), o control de calidade dos datos de ARN-seq e a selección de criterios de inclusión, os datos xenómicos de 348 pacientes foron conservados e utilizados para a análise posterior cun seguimento medio de 4,6 anos. O equipo de investigación chamou a este recurso Sidra-LUMC AC-ICAM: A map and guide to immune-cancer-microbiome interactions (Figura 1).
Clasificación molecular mediante ICR
Capturando un conxunto modular de marcadores xenéticos inmunes para a inmunovixilancia continua do cancro, chamado constante inmune do rexeitamento (ICR), o equipo de investigación optimizou o ICR condensándoo nun panel de 20 xenes que abarca diferentes tipos de cancro, incluíndo melanoma, cancro de vexiga e cancro de mama. O ICR tamén se asociou coa resposta de inmunoterapia nunha variedade de tipos de cancro, incluído o cancro de mama.
En primeiro lugar, os investigadores validaron a sinatura ICR da cohorte AC-ICAM, utilizando un enfoque de co-clasificación baseado en xenes ICR para clasificar a cohorte en tres grupos/subtipos inmunes: ICR alto (tumores quentes), ICR medio e ICR baixo (tumores fríos) (Figura 1b). Os investigadores caracterizaron a propensión inmune asociada aos subtipos moleculares de consenso (CMS), unha clasificación do cancro de colon baseada no transcriptoma. as categorías CMS incluían CMS1/inmune, CMS2/canónico, CMS3/metabolic e CMS4/mesenquimal. A análise mostrou que as puntuacións ICR estaban correlacionadas negativamente con certas vías de células cancerosas en todos os subtipos de CMS, e só se observaron correlacións positivas coas vías inmunosupresoras e relacionadas co estroma só nos tumores CMS4.
En todos os CMS, a abundancia de células asasinas naturais (NK) e subconxuntos de células T foi maior nos subtipos inmunes altos ICR, cunha maior variabilidade noutros subconxuntos de leucocitos (Figura 1c). Os subtipos inmunes ICR tiñan diferentes OS e PFS, cun aumento progresivo da ICR de baixa a alta (Figura 1d), validando o papel do ICR no prognóstico do cancro coloré.
Figura 1. Deseño do estudo AC-ICAM, sinatura de xenes relacionados co sistema inmune, subtipos inmunes e moleculares e supervivencia.
ICR captura células T enriquecidas con tumores e amplificadas clonalmente
Só unha minoría das células T que se infiltran no tecido tumoral son específicas para os antíxenos tumorais (menos do 10 %). Polo tanto, a maioría das células T intratumorales denomínanse células T espectadoras (células T espectadoras). A correlación máis forte co número de células T convencionais con TCR produtivos observouse en subpoboacións de células estromales e leucocitos (detectadas por ARN-seq), que se poden usar para estimar as subpoboacións de células T (figura 2a). Nos clústeres ICR (clasificación xeral e CMS), a clonalidade máis alta dos TCR SEQ inmunes observouse nos grupos CMS1/inmunes do subtipo ICR-high e CMS (figura 2c), coa maior proporción de tumores ICR-high. Usando o transcriptoma completo (18.270 xenes), seis xenes ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA e CXCL10) estaban entre os dez xenes principais asociados positivamente coa clonalidade de SEQ inmune TCR (Figura 2d). A clonalidade de ImmunoSEQ TCR correlacionouse máis fortemente coa maioría dos xenes ICR que as correlacións observadas usando marcadores CD8+ sensibles ao tumor (figuras 2f e 2g). En conclusión, a análise anterior suxire que a sinatura ICR captura a presenza de células T enriquecidas con tumores e amplificadas clonalmente e pode explicar as súas implicacións pronósticas.
Figura 2. Métricas de TCR e correlación con xenes relacionados co sistema inmunitario, subtipos inmunes e moleculares.
Composición do microbioma en tecidos san e cancro de colon
Os investigadores realizaron a secuenciación de ARNr 16S utilizando ADN extraído de tumores coincidentes e tecido de colon san de 246 pacientes (figura 3a). Para a validación, os investigadores analizaron ademais os datos de secuenciación do xene de ARNr 16S de 42 mostras de tumor adicionais que non tiñan ADN normal dispoñible para a análise. En primeiro lugar, os investigadores compararon a abundancia relativa de flora entre os tumores coincidentes e o tecido de colon san. Clostridium perfringens aumentou significativamente nos tumores en comparación coas mostras sans (Figura 3a-3d). Non houbo diferenzas significativas na diversidade alfa (diversidade e abundancia de especies nunha única mostra) entre o tumor e as mostras sas, e observouse unha redución modesta da diversidade microbiana nos tumores con ICR alto en relación aos tumores con ICR baixo.
Para detectar asociacións clínicamente relevantes entre os perfís microbianos e os resultados clínicos, os investigadores pretenderon utilizar os datos de secuenciación do xene de ARNr 16S para identificar as características do microbioma que predicen a supervivencia. En AC-ICAM246, os investigadores executaron un modelo de regresión de OS Cox que seleccionou 41 características con coeficientes distintos de cero (asociados ao risco de mortalidade diferencial), chamados clasificadores MBR (Figura 3f).
Nesta cohorte de adestramento (ICAM246), unha puntuación de MBR baixa (MBR<0, MBR baixo) asociouse cun risco de morte significativamente menor (85%). Os investigadores confirmaron a asociación entre baixo MBR (risco) e SO prolongado en dúas cohortes validadas de forma independente (ICAM42 e TCGA-COAD). (Figura 3) O estudo mostrou unha forte correlación entre os cocos endogástricos e as puntuacións de MBR, que eran similares no tumor e no tecido san de colon.
Figura 3. Microbioma en tumores e tecidos sans e relación coa ICR e a supervivencia do paciente.
Conclusión
O enfoque multi-ómico utilizado neste estudo permite a detección e análise completa da sinatura molecular da resposta inmune no cancro colorrectal e revela a interacción entre o microbioma e o sistema inmunitario. A secuenciación profunda de TCR de tumores e tecidos sans revelou que o efecto pronóstico da ICR pode deberse á súa capacidade para capturar clons de células T enriquecidos en tumores e posiblemente específicos de antíxeno tumoral.
Ao analizar a composición do microbioma tumoral mediante a secuenciación do xene de ARNr 16S en mostras de AC-ICAM, o equipo identificou unha sinatura do microbioma (puntuación de risco MBR) cun forte valor pronóstico. Aínda que esta sinatura derivou de mostras de tumores, houbo unha forte correlación entre o colorrecto sa e a puntuación de risco de MBR do tumor, o que suxire que esta sinatura pode capturar a composición do microbioma intestinal dos pacientes. Ao combinar as puntuacións ICR e MBR, foi posible identificar e validar un biomarcador de estudantes multiómico que prevé a supervivencia en pacientes con cancro de colon. O conxunto de datos multiómicos do estudo proporciona un recurso para comprender mellor a bioloxía do cancro de colon e axudar a descubrir enfoques terapéuticos personalizados.
Hora de publicación: 15-Xun-2023
Configuración de privacidade