中文网站
Nat Med | Un enfocament multiòmic per cartografiar el paisatge integrat tumoral, immune i microbià del càncer colorectal revela la interacció del microbioma amb el sistema immunitari.
Tot i que els biomarcadors del càncer de còlon primari s'han estudiat àmpliament en els darrers anys, les directrius clíniques actuals es basen només en l'estadificació de la metàstasi del gangli tumoral i la detecció de defectes de reparació de desajustaments d'ADN (MMR) o inestabilitat de microsatèl·lits (MSI) (a més de les proves patològiques estàndard) per determinar recomanacions de tractament. Els investigadors han observat una manca d'associació entre les respostes immunes basades en l'expressió gènica, els perfils microbians i l'estroma tumoral a la cohort de càncer colorectal de l'Atles del genoma del càncer (TCGA) i la supervivència del pacient.
A mesura que la investigació ha avançat, s'ha informat que les característiques quantitatives del càncer colorectal primari, inclosa la naturalesa cel·lular, immune, estromal o microbiana del càncer, es correlacionen significativament amb els resultats clínics, però encara hi ha una comprensió limitada de com les seves interaccions afecten els resultats dels pacients.
Per disseccionar la relació entre la complexitat fenotípica i el resultat, un equip d'investigadors de l'Institut Sidra d'Investigació Mèdica de Qatar ha desenvolupat i validat recentment una puntuació integrada (mICRoScore) que identifica un grup de pacients amb bones taxes de supervivència mitjançant la combinació de característiques del microbioma i constants de rebuig immune (ICR). L'equip va realitzar una anàlisi genòmica completa de mostres fresques congelades de 348 pacients amb càncer colorectal primari, inclosa la seqüenciació de l'ARN de tumors i el teixit colorectal sa coincident, la seqüenciació de l'exoma complet, el receptor de cèl·lules T profundes i la seqüenciació del gen rRNA bacterià 16S, complementada amb la seqüenciació del genoma del tumor sencer per caracteritzar encara més el microbioma. L'estudi es va publicar a Nature Medicine com a "Un atles integrat de tumors, immunitat i microbioma del càncer de còlon".
Article publicat a Nature Medicine
Visió general de l'AC-ICAM
Els investigadors van utilitzar una plataforma genòmica ortogonal per analitzar mostres de tumors congelades fresques i fer coincidir el teixit de còlon sa adjacent (parells normals de tumor) de pacients amb un diagnòstic histològic de càncer de còlon sense teràpia sistèmica. A partir de la seqüenciació de l'exoma sencer (WES), el control de qualitat de les dades d'ARN-seq i el cribratge de criteris d'inclusió, les dades genòmiques de 348 pacients es van retenir i es van utilitzar per a l'anàlisi aigües avall amb un seguiment mitjà de 4,6 anys. L'equip d'investigació va anomenar aquest recurs Sidra-LUMC AC-ICAM: un mapa i una guia per a les interaccions immune-càncer-microbioma (figura 1).
Classificació molecular mitjançant ICR
Captant un conjunt modular de marcadors genètics immunitaris per a la immunovigilància contínua del càncer, anomenat constant immune de rebuig (ICR), l'equip d'investigació va optimitzar l'ICR condensant-lo en un panell de 20 gens que cobreix diferents tipus de càncer, incloent melanoma, càncer de bufeta i càncer de mama. L'ICR també s'ha associat amb la resposta d'immunoteràpia en diversos tipus de càncer, inclòs el de mama.
En primer lloc, els investigadors van validar la signatura ICR de la cohort AC-ICAM, utilitzant un enfocament de co-classificació basat en el gen ICR per classificar la cohort en tres grups / subtipus immunitaris: ICR alt (tumors calents), ICR mitjà i ICR baix (tumors freds) (Figura 1b). Els investigadors van caracteritzar la propensió immune associada als subtipus moleculars de consens (CMS), una classificació del càncer de còlon basada en el transcriptoma. les categories CMS incloïen CMS1/immune, CMS2/canònic, CMS3/metabòlic i CMS4/mesenquimal. L'anàlisi va demostrar que les puntuacions de l'ICR estaven correlacionades negativament amb determinades vies de cèl·lules canceroses en tots els subtipus de CMS, i que només es van observar correlacions positives amb vies immunosupressores i relacionades amb l'estroma en els tumors CMS4.
A tots els CMS, l'abundància de cèl·lules assassines naturals (NK) i subconjunts de cèl·lules T va ser més alta en els subtipus immunes alts d'ICR, amb una major variabilitat en altres subconjunts de leucòcits (Figura 1c).
Figura 1. Disseny de l'estudi AC-ICAM, signatura gènica relacionada amb el sistema immunitari, subtipus immune i molecular i supervivència.
ICR captura cèl·lules T enriquides amb tumors i amplificades clonalment
S'ha informat que només una minoria de cèl·lules T que infiltren el teixit tumoral són específiques per als antígens tumorals (menys del 10%). Per tant, la majoria de cèl·lules T intratumorals s'anomenen cèl·lules T espectadores (cèl·lules T espectadores). La correlació més forta amb el nombre de cèl·lules T convencionals amb TCR productius es va observar a les subpoblacions de cèl·lules estromals i leucòcits (detectades per RNA-seq), que es poden utilitzar per estimar subpoblacions de cèl·lules T (figura 2a). Als clústers ICR (classificació general i CMS), es va observar la clonalitat més alta de TCR SEQ immune als grups ICR-alt i CMS subtipus CMS1/immune (figura 2c), amb la proporció més alta de tumors ICR-alt. Utilitzant tot el transcriptoma (18.270 gens), sis gens ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA i CXCL10) es trobaven entre els deu gens principals associats positivament amb la clonalitat SEQ immune TCR (figura 2d). La clonalitat de TCR ImmunoSEQ es va correlacionar més fortament amb la majoria dels gens ICR que les correlacions observades mitjançant marcadors CD8 + sensibles al tumor (figura 2f i 2g). En conclusió, l'anàlisi anterior suggereix que la signatura ICR captura la presència de cèl·lules T enriquides amb tumors i amplificades clonalment i pot explicar les seves implicacions pronòstiques.
Figura 2. Mètriques de TCR i correlació amb gens, subtipus immunes i moleculars relacionats amb la immunitat.
Composició del microbioma en teixits sans i de càncer de còlon
Els investigadors van realitzar la seqüenciació d'ARNr 16S mitjançant ADN extret del tumor coincident i del teixit del còlon sa de 246 pacients (figura 3a). Per a la validació, els investigadors també van analitzar les dades de seqüenciació del gen de l'ARNr 16S a partir de 42 mostres de tumor addicionals que no coincideixen amb l'ADN normal disponible per a l'anàlisi. En primer lloc, els investigadors van comparar l'abundància relativa de flora entre tumors coincidents i teixit de còlon sa. Clostridium perfringens va augmentar significativament en els tumors en comparació amb les mostres sanes (figura 3a-3d). No hi va haver cap diferència significativa en la diversitat alfa (diversitat i abundància d'espècies en una sola mostra) entre el tumor i les mostres sanes, i es va observar una reducció modesta de la diversitat microbiana en els tumors amb ICR alt en relació amb els tumors amb ICR baix.
Per detectar associacions clínicament rellevants entre els perfils microbians i els resultats clínics, els investigadors pretenien utilitzar dades de seqüenciació del gen rRNA 16S per identificar les característiques del microbioma que prediuen la supervivència. A l'AC-ICAM246, els investigadors van executar un model de regressió OS Cox que va seleccionar 41 característiques amb coeficients diferents de zero (associats amb un risc de mortalitat diferencial), anomenats classificadors MBR (figura 3f).
En aquesta cohort de formació (ICAM246), una puntuació MBR baixa (MBR <0, MBR baix) es va associar amb un risc de mort significativament menor (85%). Els investigadors van confirmar l'associació entre un MBR baix (risc) i un sistema operatiu prolongat en dues cohorts validades de manera independent (ICAM42 i TCGA-COAD). (Figura 3) L'estudi va mostrar una forta correlació entre els cocs endogàstrics i les puntuacions MBR, que eren similars al tumor i al teixit del còlon sa.
Figura 3. Microbioma en tumors i teixits sans i la relació amb ICR i supervivència del pacient.
Conclusió
L'enfocament multiòmic utilitzat en aquest estudi permet una detecció i anàlisi exhaustiva de la signatura molecular de la resposta immune en càncer colorectal i revela la interacció entre el microbioma i el sistema immunitari. La seqüenciació profunda del TCR del tumor i dels teixits sans va revelar que l'efecte pronòstic de l'ICR pot ser degut a la seva capacitat per capturar clons de cèl·lules T enriquits en tumors i possiblement específics d'antigen tumoral.
Mitjançant l'anàlisi de la composició del microbioma tumoral mitjançant la seqüenciació del gen 16S rRNA en mostres AC-ICAM, l'equip va identificar una signatura del microbioma (puntuació de risc MBR) amb un fort valor pronòstic. Tot i que aquesta signatura es va derivar de mostres de tumor, hi va haver una forta correlació entre el colorecte sa i la puntuació de risc MBR del tumor, cosa que suggereix que aquesta signatura pot capturar la composició del microbioma intestinal dels pacients. Combinant les puntuacions ICR i MBR, va ser possible identificar i validar un biomarcador d'estudiant multiòmic que prediu la supervivència en pacients amb càncer de còlon. El conjunt de dades multiòmiques de l'estudi proporciona un recurs per entendre millor la biologia del càncer de còlon i ajudar a descobrir enfocaments terapèutics personalitzats.
Hora de publicació: 15-juny-2023
Configuració de privadesa