中文网站
Nat Med | Un enfoque multi-omics para mapear o tumor integrado, a paisaxe inmune e microbiana do cancro colorrectal revela a interacción do microbioma co sistema inmunitario
Aínda que os biomarcadores para o cancro de colon primario foron estudados extensamente nos últimos anos, as directrices clínicas actuais dependen só da estadía de metastas de ligas de tumor-linta e detección de defectos de reparación de desaxuste do ADN (MMR) (MSI) (ademais das probas de patoloxía estándar) para determinar recomendacións de tratamento. Os investigadores observaron a falta de asociación entre as respostas inmunes baseadas na expresión xénica, os perfís microbianos e o estroma do tumor na cohorte de cancro colorrectal do xenoma do xenoma do cancro (TCGA) e a supervivencia do paciente.
A medida que avanzou a investigación, as características cuantitativas do cancro colorrectal primario, incluída a natureza celular, inmune, estromal ou microbiana do cancro, informouse de correlacionarse significativamente cos resultados clínicos, pero aínda hai unha comprensión limitada de como afectan as súas interaccións os resultados do paciente.
Para diseccionar a relación entre a complexidade fenotípica e o resultado, un equipo de investigadores do Sidra Institute of Medical Research en Qatar desenvolveu recentemente e validou unha puntuación integrada (microscor) que identifica a un grupo de pacientes con boas taxas de supervivencia combinando características de microbioma e constantes de rexeitamento inmune (ICR). O equipo realizou unha análise xenómica completa de mostras conxeladas frescas de 348 pacientes con cancro colorrectal primario, incluída a secuenciación de ARN de tumores e o tecido colorectal saudable, a secuenciación de exomas enteiros, o receptor de células T profundas e a secuenciación de xenes bacterianos 16S, complementada por secuenciación de xenoma de tumor enteiro para caracterizar aínda máis o microbioma. O estudo foi publicado en Nature Medicine como "un tumor integrado, inmune e microbioma atlas de cancro de colon".
Artigo publicado en Nature Medicine
Visión xeral de AC-ICAM
Os investigadores empregaron unha plataforma xenómica ortogonal para analizar mostras de tumor conxelado fresco e combinaron o tecido de colon saudable adxacente (pares normais tumorales) de pacientes cun diagnóstico histolóxico de cancro de colon sen terapia sistémica. Con base na secuenciación de exomas enteiros (WES), o control de calidade de datos de ARN-seq e criterio de inclusión, os datos xenómicos de 348 pacientes foron conservados e usados para a análise descendente cun seguimento medio de 4,6 anos. O equipo de investigación nomeou este recurso SIDRA-LUMC AC-ICAM: un mapa e guía para as interaccións inmune-cancro-microbioma (Figura 1).
Clasificación molecular mediante ICR
Capturando un conxunto modular de marcadores xenéticos inmunes para a inmunosurveilancia continua do cancro, chamada 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. A ICR tamén estivo asociada á resposta á inmunoterapia en diversos tipos de cancro, incluído o cancro de mama.
En primeiro lugar, os investigadores validaron a firma ICR da cohorte de AC-ICAM, empregando un enfoque de cohorte baseado en xenes ICR para clasificar a cohorte en tres clústers/subtipos inmunes: ICR alto (tumores quentes), ICR medio e ICR baixo (tumores fríos) (Figura 1B). Os investigadores caracterizaron a propensión inmune asociada a subtipos moleculares de consenso (CMS), unha clasificación baseada no transcriptoma do cancro de colon. As categorías CMS incluían CMS1/Immune, CMS2/Canonical, CMS3/Metabólico e CMS4/Mesenchymy. A análise demostrou que as puntuacións de ICR foron correlacionadas negativamente con certas vías celulares cancerosas en todos os subtipos CMS e correlacións positivas con vías inmunosupresoras e relacionadas co estromal só se observaron en tumores CMS4.
En todos os CM, a abundancia de subconxuntos de células e células T de asasino natural (NK) foi máis alta en subtipos inmunes de alta ICR, con maior variabilidade noutros subconxuntos de leucocitos (Figura 1C) .IcR Subtipos inmunes tiña diferentes OS e PFs, cun aumento progresivo de CPR de cancro de baixo a alto (a figura 1D), validando o papel prognóstico de ICR en colorectal.
Figura 1. Deseño de estudo AC-ICAM, firma xénica relacionada coa inmunidade, subtipos inmunes e moleculares e supervivencia.
ICR capta células T enriquecidas en tumor, clonalmente amplificadas
Só se informou que unha minoría de células T que se infiltran no tecido tumoral son específicas para os antíxenos tumorales (menos do 10%). Polo tanto, a maioría das células T intra-tumor son denominadas células T bystander (células T bystander). A correlación máis forte co número de células T convencionais con TCR produtivas foi observada en subpoblacións de células estromais e leucocitos (detectada por ARN-seq), que se pode usar para estimar as subpoblacións de células T (Figura 2A). Nos clústers ICR (clasificación global e CMS), a maior clonalidade dos TCRs de SEQ inmunes foi observada nos grupos CMS1/inmunes do subtipo de alto CMS e CMS (Figura 2C), coa maior proporción de tumores de alta ICR. Usando todo o transcriptoma (18.270 xenes), seis xenes ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA e CXCL10) estiveron entre os dez primeiros xenes positivamente asociados á clonalidade SEQ inmune TCR (Figura 2D). A clonalidade do TCR inmunoseq correlacionouse con máis forza coa maioría dos xenes ICR que as correlacións observadas mediante marcadores CD8+ sensibles ao tumor (Figura 2F e 2G). En conclusión, a análise anterior suxire que a firma ICR capta a presenza de células T enriquecidas polo tumor, clonalmente e poden explicar as súas implicacións prognósticas.
Figura 2. Métricas de TCR e correlación con xenes relacionados coa inmunidade, subtipos inmunes e moleculares.
Composición de microbiomas en tecidos de cancro saudable e de colon
Os investigadores realizaron secuenciación de ARNr 16S usando ADN extraído do tumor correspondente e do tecido de colon saudable de 246 pacientes (Figura 3A). Para a validación, os investigadores analizaron ademais datos de secuenciación de xenes de ARNs 16S de 42 mostras de tumor adicionais que non tiñan un ADN normal dispoñible para a súa análise. En primeiro lugar, os investigadores compararon a abundancia relativa de flora entre tumores correspondentes e tecido de colon saudable. Clostridium perfringens aumentou significativamente nos tumores en comparación coas mostras saudables (Figura 3A-3D). Non houbo diferenzas significativas na diversidade alfa (diversidade e abundancia de especies nunha soa mostra) entre o tumor e as mostras saudables, e unha modesta redución da diversidade microbiana foi observada en tumores altos con ICR en relación aos tumores de ICR.
Para detectar asociacións clínicamente relevantes entre perfís microbianos e resultados clínicos, os investigadores teñen como obxectivo usar datos de secuenciación de xenes de ARNr 16S para identificar as características do microbioma que predicen a supervivencia. En AC-ICAM246, os investigadores executaron un modelo de regresión de Cox OS que seleccionou 41 características con coeficientes non cero (asociados a risco de mortalidade diferencial), chamados clasificadores MBR (Figura 3F).
Nesta cohorte de formación (ICAM246), unha puntuación MBR baixa (MBR <0, MBR baixa) asociouse cun risco significativamente menor de morte (85%). Os investigadores confirmaron a asociación entre MBR baixo (risco) e SO prolongado en dúas cohortes validadas de forma independente (ICAM42 e TCGA-COAD). (Figura 3) O estudo mostrou unha forte correlación entre as puntuacións endogástricas de Cocci e MBR, que foron similares no tumor e no tecido de colon saudable.
Figura 3. Microbioma en tumor e tecidos sans e a relación coa ICR e a supervivencia do paciente.
Conclusión
O enfoque multi-omics empregado neste estudo permite unha detección e análise exhaustivas da firma molecular da resposta inmune no cancro colorrectal e revela a interacción entre o microbioma e o sistema inmunitario. A secuenciación profunda de TCR de tumor e tecidos sans revelou que o efecto prognóstico da ICR pode deberse á súa capacidade para capturar clons de células T específicas de antíxeno tumoral e posiblemente tumorales.
Analizando a composición do microbioma tumoral mediante secuenciación de xenes de ARN 16S en mostras de AC-ICAM, o equipo identificou unha firma de microbioma (puntuación de risco MBR) cun forte valor prognóstico. Aínda que esta firma derivou de mostras de tumor, houbo unha forte correlación entre o colorectum saudable e a puntuación de risco de MBR do tumor, o que suxire que esta firma pode captar a composición do microbioma intestinal dos pacientes. Ao combinar as puntuacións ICR e MBR, foi posible identificar e validar un biomarcador de estudantes multi-é que prevé a supervivencia en pacientes con cancro de colon. O conxunto de datos multi-iMic do estudo proporciona un recurso para comprender mellor a bioloxía do cancro de colon e axudar a descubrir enfoques terapéuticos personalizados.
Tempo de publicación: 15-2023 de xuño
Configuración de privacidade