Nat Med | Margmikil nálgun til að kortleggja samþætt æxli

Nat Med | Margmeðferðaraðferð til að kortleggja samþætt æxli, ónæmis- og örverulandslag krabbameins í ristli og ristli.
Þrátt fyrir að lífmerkir fyrir frumkrabbamein í ristli hafi verið rannsakaðir mikið undanfarin ár, treysta núverandi klínískar leiðbeiningar aðeins á stigun æxlis-Lymph hnúta-metastasis og uppgötvun DNA misræmisviðgerðar (MMR) galla eða óstöðugleika í smásjár (MSI) (til viðbótar við staðlaða meinafræðipróf) til að ákvarða ráðleggingar meðferðar. Vísindamenn hafa tekið fram skort á tengslum milli ónæmissvörunar á genum, örverusniðum og æxlisstróma í krabbameinsgenamenginu Atlas (TCGA) ristilkrabbameini og lifun sjúklinga.

Eftir því sem rannsóknir hafa þróast hefur verið greint frá megindlegum eiginleikum frumkrabbameins, þar með talið krabbameinsfrumu, ónæmum, stromal eða örverueinkenni krabbameins, verulega í samræmi við klínískar niðurstöður, en enn er takmarkaður skilningur á því hvernig samskipti þeirra hafa áhrif á niðurstöður sjúklinga.
Til að greina sambandið milli svipgerðar flækju og útkomu þróaði teymi vísindamanna frá Sidra Institute of Medical Research í Katar nýlega og staðfesti samþætt stig (smásjá) sem greinir hóp sjúklinga með góða lifunartíðni með því að sameina örverueinkenni og ónæmis höfnun (ICR). Liðið framkvæmdi yfirgripsmikla erfðagreiningu á ferskum frosnum sýnum frá 348 sjúklingum með aðal ristilkrabbamein, þar með talið RNA raðgreining æxla og samsvaraði heilbrigðum ristilvef, heila exome raðgreiningu, djúpum T-frumuviðtaka og 16S bakteríum rRNA gena, bætt við með allri æxlisgena röð til að einkenna örveruna. Rannsóknin var birt í náttúrulækningum sem „samþætt æxli, ónæmis- og örveruvökvi í ristilkrabbameini“.

Grein birt í náttúrulækningum

Yfirlit AC-Icam

Vísindamenn notuðu rétthyrndan erfðafræðilegan vettvang til að greina fersk frosin æxlisýni og samsvaraði aðliggjandi heilbrigðum ristilvef (æxlis-venjulegum pörum) frá sjúklingum með vefjafræðilega greiningu á ristilkrabbameini án almennrar meðferðar. Byggt á raðgreiningu í heild sinni (WES), RNA-Seq gæðaeftirlit og skimun á aðlögun aðgreiningar, var genagögnum frá 348 sjúklingum haldið og notað til greiningar á eftirliggjandi greiningu með miðgildi eftirfylgni 4,6 ár. Rannsóknarteymið nefndi þessa auðlind Sidra-LUMC AC-ICAM: kort og leiðbeiningar um ónæmis krabbamein-örbíóm milliverkanir (mynd 1).

Sameindaflokkun með ICR

Með því að ná mát mengi ónæmis erfðamerkja fyrir stöðugt ónæmismyndun krabbameins, kallað ónæmisstöðin höfnun (ICR), fínstillti rannsóknarhópinn ICR með því að þétta það í 20 gena spjaldið sem nær yfir mismunandi krabbameinsgerðir, þar á meðal sortuæxli, krabbamein í þvagblöðru og brjóstakrabbameini. ICR hefur einnig verið tengt ónæmismeðferðarsvörun í ýmsum krabbameinsgerðum, þar með talið brjóstakrabbameini.

Í fyrsta lagi staðfestu vísindamennirnir ICR undirskrift AC-ICAM árgangsins, með því að nota ICR genatengd sam-flokkunaraðferð til að flokka árganginn í þrjá þyrpingar/ónæmis undirgerðir: High ICR (Hot Tumors), Medium ICR og lágt ICR (kalt æxli) (mynd 1B). Vísindamenn einkenndu ónæmishneigðina í tengslum við sameinda undirtegundir samsetningar (CMS), transkriptome-undirstaða flokkun ristilkrabbameins. CMS flokkarnir innihéldu CMS1/Immune, CMS2/Canonical, CMS3/MetaBiolic og CMS4/Mesenchymal. Greining sýndi að ICR stig voru neikvæð tengd við ákveðnar krabbameinsfrumur í öllum CMS undirtegundum og jákvæðar fylgni við ónæmisbælandi og stromal tengd leið sáust aðeins í CMS4 æxlum.

Í öllum CMS var gnægð náttúrulegra morðingja (NK) frumna og T frumu undirhópa mest í ICR háum ónæmisgerðum, með meiri breytileika í öðrum hvítfrumu undirhópum (mynd 1C). ICR ónæmisgerðir voru með mismunandi stýrikerfi og PF, með framsækinni aukningu á ICR frá lágu til háu (mynd 1D), sem staðfesti spáhlutverk ICR í ristilkrabbameini.

Mynd 1. AC-ICAM rannsóknarhönnun, ónæmistengd gen undirskrift, ónæmis- og sameinda undirtegundir og lifun.
ICR fangar æxlis auðgað, klónað magnað T frumur
Aðeins hefur verið greint frá minnihluta T -frumna sem síast inn í æxlisvef vera sértækur fyrir æxlis mótefnavaka (minna en 10%). Þess vegna er meirihluti T-frumna í æxli nefndur T-frumur standandi (standandi T frumur). Sterkasta fylgni við fjölda hefðbundinna T frumna með afkastamiklum TCR kom fram í stromal frumu og hvítfrumu undirflokkum (greind með RNA-seq), sem hægt er að nota til að meta T frumu undirflokka (mynd 2A). Í ICR þyrpingum (heildar- og CMS flokkun) sást hæsta klóna ónæmis SEQ TCR í ICR-háu og CMS undirgerð CMS1/ónæmishópum (mynd 2C), með hæsta hlutfall ICR-hára æxla. Með því að nota allt afritið (18.270 gen), voru sex ICR gen (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA og CXCL10) meðal tíu efstu genanna sem jákvætt tengt TCR ónæmis klónni (mynd 2D). Immunoseq TCR Clonality tengdist sterkari við flest ICR gen en fylgni sem sést með því að nota æxlisviðbragðs CD8+ merki (mynd 2F og 2G). Að lokum bendir ofangreind greining til þess að ICR undirskriftin fangi nærveru æxlis-auðgaðra, klónaðra T-frumna og gæti skýrt batahorfur þess.

Mynd 2. TCR mælikvarði og fylgni við ónæmistengd gen, ónæmis- og sameinda undirtegundir.
Samsetning örveru í heilbrigðum og ristilkrabbameinsvefjum
Vísindamennirnir gerðu 16S rRNA raðgreiningar með því að nota DNA dregið út úr samsvarandi æxli og heilbrigðum ristilvef frá 246 sjúklingum (mynd 3A). Til staðfestingar greindu vísindamennirnir að auki 16S rRNA genagreiningargögn úr 42 æxlisýni til viðbótar sem ekki höfðu samsvarað eðlilegu DNA tiltækt til greiningar. Í fyrsta lagi báru vísindamennirnir saman hlutfallslegt gnægð flóru milli samsvarandi æxla og heilbrigðs ristilvefja. Clostridium perfringens jókst marktækt í æxlum samanborið við heilbrigðu sýnin (mynd 3A-3D). Enginn marktækur munur var á fjölbreytileika alfa (fjölbreytni og gnægð tegunda í einu sýni) milli æxlis og heilbrigðra sýna og hófleg minnkun á örverubreytileika sást í ICR-háum æxlum miðað við ICR-lág æxli.
Til að greina klínískt viðeigandi tengsl milli örverusniðs og klínískra niðurstaðna miðuðu vísindamennirnir að því að nota 16S rRNA genagögn til að bera kennsl á örveruaðgerðir sem spá fyrir um lifun. Við AC-ICAM246 ráku vísindamennirnir OS Cox aðhvarfslíkan sem valdi 41 eiginleika með stuðul sem ekki voru núll (tengdir mismunadýraáhættu), kallaðir MBR flokkar (mynd 3F).
Í þessum þjálfunarhópi (ICAM246) tengdist lágt MBR stig (MBR <0, lágt MBR) verulega minni hættu á dauða (85%). Vísindamenn staðfestu tengslin milli lágs MBR (áhættu) og langvarandi OS í tveimur sjálfstætt staðfestum árgöngum (ICAM42 og TCGA-Coad). (Mynd 3) Rannsóknin sýndi sterka fylgni milli cocci og MBR stiga, sem voru svipuð í æxli og heilbrigðum ristilvef.

Mynd 3. Örveruvökvi í æxli og heilbrigðum vefjum og tengsl við ICR og lifun sjúklinga.
Niðurstaða
Marg-myndatækni sem notuð var í þessari rannsókn gerir kleift að greina og greina sameinda undirskrift ónæmissvörunar við krabbameini í ristli og endaþarmi og sýna samspil örveruefna og ónæmiskerfisins. Djúp TCR raðgreining á æxli og heilbrigðum vefjum leiddi í ljós að spááhrif ICR geta verið vegna getu þess til að ná æxlis auðgaðri og hugsanlega æxlis mótefnavaka-sértækum T frumu klónum.

Með því að greina samsetningu æxlis örveru með því að nota 16S rRNA gen raðgreiningu í AC-ICAM sýnum, benti teymið á örveru undirskrift (MBR áhættustig) með sterkt spágildi. Þrátt fyrir að þessi undirskrift hafi verið fengin úr æxlisýnum var sterk fylgni milli heilbrigðs ristils og æxlis MBR áhættustigs, sem bendir til þess að þessi undirskrift gæti náð örverusamsetningu sjúklinga. Með því að sameina ICR og MBR stig var mögulegt að bera kennsl á og staðfesta lífmerkja margra omískra nemenda sem spáir lifun hjá sjúklingum með ristilkrabbamein. Marg-omísk gagnapakka rannsóknarinnar veitir auðlind til að skilja betur líffræði í krabbameini í ristli og hjálpa til við að uppgötva persónulegar meðferðaraðferðir.

Tilvísun:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, Ei o.fl. Samþætt æxli, ónæmis- og örveruvökvi í ristilkrabbameini. Nat Med 29, 1273–1286 (2023).