נאַט מעד | א מולטי-אָמיקס צוגאַנג צו מאַפּינג דעם אינטעגרירטן טומאָר

נאַט מעד | א מולטי-אָמיקס צוגאַנג צו מאַפּינג די אינטעגרירטע טומאָר, ימיון און מיקראָביאַל לאַנדשאַפט פון קאָלאָרעקטאַל ראַק אַנטפּלעקט די ינטעראַקשאַן פון די מיקראָביאָם מיט די ימיון סיסטעם
כאָטש ביאָמאַרקערס פֿאַר ערשטיק קאָלאָן ראַק זענען געוואָרן ברייט שטודירט אין די לעצטע יאָרן, די איצטיקע קלינישע גיידליינז פאַרלאָזן זיך בלויז אויף טומאָר-לימף נאָדע-מעטאַסטאַסיס סטאַגינג און דעטעקציע פון ​​DNA מיסמאַטש ריפּער (MMR) חסרונות אָדער מיקראָסאַטעליט ינסטאַביליטי (MSI) (אין אַדישאַן צו נאָרמאַל פּאַטאַלאַדזשי טעסטינג) צו באַשטימען באַהאַנדלונג רעקאָמענדאַציעס. פאָרשער האָבן באמערקט אַ מאַנגל פון פֿאַרבינדונג צווישן דזשין אויסדרוק-באזירט ימיון רעספּאָנסעס, מיקראָביאַל פּראָופיילז, און טומאָר סטראָמאַ אין די קאַנסער גענאָם אַטלאַס (TCGA) קאָלאָרעקטאַל ראַק קאָהאָרט און פּאַציענט ניצל.

ווי די פאָרשונג האט פּראָגרעסירט, קוואַנטיטאַטיווע קעראַקטעריסטיקס פון ערשטיק קאָלאָרעקטאַל ראַק, אַרייַנגערעכנט ראַק צעלולאַר, ימיון, סטראָמאַל, אָדער מיקראָביאַל נאַטור פון די ראַק, זענען געמאלדן צו באַדייטנד קאָראַלירן מיט קלינישע רעזולטאַטן, אָבער עס איז נאָך לימיטעד פארשטאנד פון ווי זייער ינטעראַקשאַנז ווירקן פּאַציענט רעזולטאַטן.
כדי צו אנאליזירן די באציאונג צווישן פענאטיפישער קאמפלעקסיטעט און רעזולטאט, האט א גרופע פארשער פון דעם סידרא אינסטיטוט פון מעדיצינישער פארשונג אין קאטאר לעצטנס אנטוויקלט און וואַלידירט אן אינטעגרירטן סקאָר (mICRoScore) וואס אידענטיפיצירט א גרופע פאציענטן מיט גוטע איבערלעבנס ראטעס דורך קאמבינירן מיקראביאום אייגנשאפטן און אימיון אפווארף קאנסטאנטן (ICR). די גרופע האט דורכגעפירט אן אויספירליכע גענאמישע אנאליז פון פרישע פארפרוירענע מוסטערן פון 348 פאציענטן מיט ערשטיקן קאלעקטראלע קענסער, אריינגערעכנט RNA סיקווענסינג פון טומארן און צוגעפאסטע געזונטע קאלעקטראלע געוועב, גאנצע עקסאם סיקווענסינג, טיף T-צעל רעצעפטאר און 16S באַקטיריעל rRNA גען סיקווענסינג, סופּלעמענטירט דורך גאנצע טומאר גענאם סיקווענסינג צו ווייטער כאראקטעריזירן דעם מיקראביאום. די שטודיע איז ארויסגעגעבן געווארן אין נאַטור מעדיצין אלס "אן אינטעגרירטער טומאר, אימיון און מיקראביאום אטלאס פון קאלון קענסער".

אַרטיקל פאַרעפֿנטלעכט אין נאַטור מעדיצין

AC-ICAM איבערבליק

פֿאָרשער האָבן גענוצט אַן אָרטאָגאָנאַלע גענאָמישע פּלאַטפאָרמע צו אַנאַליזירן פרישע פֿאַרפֿרוירענע טומאָר מוסטערן און צוגעפּאַסט שכנותדיקע געזונטע קאָלאָן געוועבן (טומאָר-נאָרמאַלע פּאָרן) פֿון פּאַציענטן מיט אַ היסטאָלאָגישער דיאַגנאָז פֿון קאָלאָן ראַק אָן סיסטעמישע טעראַפּיע. באַזירט אויף גאַנצע-עקסאָמע סיקוואַנסינג (WES), RNA-seq דאַטן קוואַליטעט קאָנטראָל, און אינקלוזשאַן קריטעריאַ סקרינינג, גענאָמישע דאַטן פֿון 348 פּאַציענטן זענען געווען ריטיינד און גענוצט פֿאַר דאַונסטרים אַנאַליז מיט אַ מעדיאַן פֿאָלג-אַפּ פֿון 4.6 יאָר. די פֿאָרשונג מאַנשאַפֿט האָט דעם מיטל געגעבן דעם נאָמען Sidra-LUMC AC-ICAM: א מאַפּע און גייד צו ימיון-ראַק-מיקראָביאָמע ינטעראַקשאַנז (פֿיגור 1).

מאָלעקולאַר קלאַסיפיקאַציע ניצן ICR

כאַפּנדיק אַ מאָדולאַר סכום פון אימונע גענעטישע מאַרקערס פֿאַר קאָנטינויִערלעכע ראַק אימונאָסורוועילאַנס, גערופן די אימונע קאָנסטאַנט פון אָפּוואַרף (ICR), האָט די פאָרשונג מאַנשאַפֿט אָפּטימיזירט די ICR דורך קאָנדענסינג עס אין אַ 20-גענע פּאַנעל וואָס דעקט פֿאַרשידענע ראַק טיפּן, אַרייַנגערעכנט מעלאַנאָמאַ, פּענכער ראַק און ברוסט ראַק. ICR איז אויך געווען פֿאַרבונדן מיט אימונאָטהעראַפּי רעאַקציע אין אַ פאַרשיידנקייט פון ראַק טיפּן, אַרייַנגערעכנט ברוסט ראַק.

ערשטנס, די פארשער האבן וואַלידירט די ICR אונטערשריפט פון די AC-ICAM קאָהאָרט, ניצנדיק אַן ICR גען-באַזירט קאָ-קלאַסיפיקאַציע צוגאַנג צו קלאַסיפיצירן די קאָהאָרט אין דריי קלאַסטערס/ימונע סובטיפּס: הויך ICR (הייסע טומאָרן), מיטל ICR און נידעריק ICR (קאַלטע טומאָרן) (פיגור 1ב). פארשער כאַראַקטעריזירן די ימונע נויגונג פארבונדן מיט קאָנסענסוס מאָלעקולאַרע סובטיפּס (CMS), אַ טראַנסקריפּטאָם-באַזירט קלאַסיפיקאַציע פון ​​קאָלאָן ראַק. די CMS קאַטעגאָריעס האָבן אַרייַנגענומען CMS1/ימונע, CMS2/קאַנאָניש, CMS3/מעטאַבאַליק און CMS4/מעסענטשימאַל. אַנאַליז האט געוויזן אַז ICR סקאָרז זענען נעגאַטיוו קאָרעלירט מיט זיכערע ראַק צעל פּאַטווייז אין אַלע CMS סובטיפּס, און פּאָזיטיווע קאָרעלאַציעס מיט ימונאָסאַפּרעסיוו און סטראָמאַל-פֿאַרבונדענע פּאַטווייז זענען באמערקט געוואָרן בלויז אין CMS4 טומאָרן.

אין אלע CMS, איז די שעפע פון ​​נאטירלעכע קיללער (NK) צעל און T צעל סובסעטן געווען העכסט אין ICR הויך ימיון סובטיפּס, מיט גרעסערע וועריאַביליטי אין אנדערע לויקאָציט סובטיפּס (פיגור 1c). ICR ימיון סובטיפּס האבן געהאט פארשידענע OS און PFS, מיט א פּראָגרעסיוו פאַרגרעסערונג אין ICR פון נידעריק צו הויך (פיגור 1d), וואַלידייטינג די פּראַגנאָסטישע ראָלע פון ​​ICR אין קאָלאָרעקטאַל ראַק.

פיגור 1. AC-ICAM שטודיע פּלאַן, ימיון-פֿאַרבונדענע גענע כסימע, ימיון און מאָלעקולאַר סובטיפּעס און ניצל.
ICR כאַפּט טומאָר-ענריטשט, קלאָנאַל אַמפּליפייד T סעלז
נאָר אַ מינאָריטעט פון ט צעלן וואָס אינפֿילטרירן טומאָר געוועב זענען געמאָלדן געוואָרן צו זיין ספּעציפֿיש פֿאַר טומאָר אַנטיגענס (ווייניקער ווי 10%). דעריבער, די מערהייט פון אינטראַ-טומאָר ט צעלן ווערן באַצייכנט ווי בייסטאַנדער ט צעלן (בייסטאַנדער ט צעלן). די שטאַרקסטע קאָרעלאַציע מיט דער צאָל פון קאַנווענשאַנאַל ט צעלן מיט פּראָדוקטיווע טקרס איז באמערקט געוואָרן אין סטראָמאַל צעל און לויקאָציט סובפּאָפּולאַציעס (דעטעקטעד דורך RNA-seq), וואָס קענען געניצט ווערן צו אָפּשאַצן ט צעל סובפּאָפּולאַציעס (פיגור 2a). אין די ICR קלאַסטערס (אַלגעמיין און CMS קלאַסיפֿיקאַציע), די העכסטע קלאָנאַליטעט פון ימיון SEQ טקרס איז באמערקט געוואָרן אין די ICR-הויך און CMS סובטיפּ CMS1/ימיון גרופּעס (פיגור 2c), מיט די העכסטע פּראָפּאָרציע פון ​​ICR-הויך טומאָרס. ניצנדיק דעם גאַנצן טראַנסקריפּטאָם (18,270 גענעס), זעקס ICR גענעס (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, און CXCL10) זענען געווען צווישן די שפּיץ צען גענעס פּאָזיטיוו פֿאַרבונדן מיט טקר ימיון SEQ קלאָנאַליטעט (פיגור 2d). ImmunoSEQ TCR קלאָנאַליטעט האָט שטאַרקער קאָרעלירט מיט רובֿ ICR גענעס ווי די קאָרעלאַציעס וואָס זענען באמערקט געוואָרן מיט טומאָר-רעספּאָנסיווע CD8+ מאַרקערס (פיגור 2f און 2g). אין מסקנא, די אויבן דערמאָנטע אַנאַליז פֿאָרשלאָגט אַז די ICR סיגנאַטור כאַפּט די בייַזייַן פון טומאָר-באַרייכערטע, קלאָנאַל אַמפּליפֿיצירטע T צעלן און קען דערקלערן אירע פּראָגנאָסטישע אימפּליקאַציעס.

פיגור 2. TCR מעטריקס און קארעלאציע מיט אימיון-פארבונדענע גענעס, אימיון און מאלעקולארע סובטיפן.
מיקראָביאָם קאָמפּאָזיציע אין געזונטע און קאָלאָן ראַק געוועבן
די פארשער האבן דורכגעפירט 16S rRNA סיקווענסינג ניצנדיק DNA עקסטראַקטירט פון פּאַסיקן טומאָר און געזונטן קאָלאָן געוועב פון 246 פּאַציענטן (פיגור 3a). פאר וואַלידאַציע, האבן די פארשער אויך אנאליזירט 16S rRNA גען סיקווענסינג דאַטן פון נאָך 42 טומאָר מוסטערן וואָס האבן נישט געהאט פּאַסיקן נאָרמאַלן DNA בנימצא פאר אנאליז. ערשטנס, האבן די פארשער פארגליכן די רעלאַטיווע שעפע פון ​​פלאָראַ צווישן פּאַסיקע טומאָרן און געזונטן קאָלאָן געוועב. קלאָסטרידיום פּערפרינגען איז געווען באַדייטנד געוואקסן אין די טומאָרן קאַמפּערד צו די געזונטע מוסטערן (פיגור 3a-3d). עס איז נישט געווען קיין באַדייטנדיקער אונטערשייד אין אַלפאַ דייווערסיטי (דייווערסיטי און שעפע פון ​​מינים אין איין מוסטער) צווישן טומאָר און געזונטע מוסטערן, און א באַשיידענע רעדוקציע אין מיקראָביאַלער דייווערסיטי איז באמערקט געוואָרן אין ICR-הויך טומאָרן קאַמפּערד צו ICR-נידעריק טומאָרן.
כדי צו דעטעקטירן קליניש באַטייַטיקע פֿאַרבינדונגען צווישן מיקראָביאַלע פּראָפֿילן און קלינישע רעזולטאַטן, האָבן די פֿאָרשער געצילט צו נוצן 16S rRNA דזשין סיקוואַנסינג דאַטן צו ידענטיפֿיצירן מיקראָביאָם פֿעיִקייטן וואָס פאָרויסזאָגן ניצל. ביי AC-ICAM246, האָבן די פֿאָרשער דורכגעפֿירט אַן OS Cox רעגרעסיע מאָדעל וואָס האָט אויסגעקליבן 41 פֿעיִקייטן מיט נישט-נול קאָעפֿיציענטן (פֿאַרבונדן מיט דיפֿערענציעל מאָרטאַליטעט ריזיקירן), גערופֿן MBR קלאַסיפֿיערס (פֿיגור 3f).
אין דעם טרענירונג קאָהאָרט (ICAM246), איז אַ נידעריק MBR כעזשבן (MBR<0, נידעריק MBR) געווען פֿאַרבונדן מיט אַ באַדייטנד נידעריקער ריזיקירן פון טויט (85%). פֿאָרשער האָבן באַשטעטיקט די פֿאַרבינדונג צווישן נידעריק MBR (ריזיקירן) און פאַרלענגערטע OS אין צוויי אומאָפּהענגיק וואַלידירטע קאָהאָרטן (ICAM42 און TCGA-COAD). (פֿיגור 3) די שטודיע האָט געוויזן אַ שטאַרקע קאָרעלאַציע צווישן ענדאָגאַסטריק קאָקסי און MBR כעזשבן, וואָס זענען געווען ענלעך אין טומאָר און געזונט קאָלאָן געוועב.

פיגור 3. מיקראָביאָם אין טומאָר און געזונטע געוועבן און די שייכות מיט ICR און פּאַציענט איבערלעבונג.
מסקנא
דער מולטי-אָמיקס צוגאַנג גענוצט אין דעם לערנען ערמעגליכט א גרינטלעכע דעטעקציע און אנאליז פון דער מאלעקולארער אונטערשריפט פון דער אימונער רעאקציע אין קאָלאָרעקטאַל ראַק און אַנטפּלעקט די אינטעראַקציע צווישן דעם מיקראָביאָם און דעם אימונער סיסטעם. טיפע TCR סיקווענסינג פון טומאָר און געזונטע געוועבן האט אַנטפּלעקט אַז דער פּראָגנאָסטישער ווירקונג פון ICR קען זיין רעכט צו זיין פיייקייט צו כאַפּן טומאָר-ענריטשט און מעגלעך טומאָר אַנטיגען-ספּעציפֿיש T צעל קלאָונז.

דורך אנאליזירן טומאָר מיקראָביאָם קאָמפּאָזיציע ניצן 16S rRNA דזשין סיקוואַנסינג אין AC-ICAM סאַמפּאַלז, האָט די מאַנשאַפֿט אידענטיפיצירט אַ מיקראָביאָם סיגנאַטור (MBR ריזיקירן כעזשבן) מיט שטאַרק פּראָגנאָסטישן ווערט. כאָטש די סיגנאַטור איז געווען דערייווד פון טומאָר סאַמפּאַלז, איז געווען אַ שטאַרקע קאָרעלאַציע צווישן געזונט קאָלאָרעקטום און טומאָר MBR ריזיקירן כעזשבן, וואָס סאַגדזשעסט אַז די סיגנאַטור קען כאַפּן די געדערעם מיקראָביאָם קאָמפּאָזיציע פון ​​פּאַטיענץ. דורך קאַמביינינג די ICR און MBR סקאָרז, איז געווען מעגלעך צו אידענטיפיצירן און וואַלידירן אַ מולטי-אָמיק סטודענט ביאָמאַרקער וואָס פאָרויסזאָגט ניצל אין פּאַטיענץ מיט קאָלאָן ראַק. די שטודיע ס מולטי-אָמיק דאַטאַסעט גיט אַ רעסורס צו בעסער פֿאַרשטיין קאָלאָן ראַק ביאָלאָגי און העלפֿן אַנטדעקן פּערסאַנאַלייזד טעראַפּיוטיק אַפּראָוטשיז.

רעפערענץ:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, EI et al. אַ ינאַגרייטיד אָנוווקס, ימיון און מיקראָביאָמע אַטלאַס פון צווייפּינטל ראַק. נאַט מעד 29, 1273-1286 (2023).