中文网站
Nat Med | Un enfocament multi-omic per mapejar el paisatge integrat del tumor, immune i microbià del càncer colorectal revela la interacció del microbioma amb el sistema immune
Tot i que els biomarcadors per al càncer de còlon primari s’han estudiat àmpliament en els darrers anys, les directrius clíniques actuals es basen només en la posada en escena de la metastasi de nodes del tumor-limfal i la detecció de defectes de reparació de desajustament d’ADN (MMR) o inestabilitat de microsatèl·lits (MSI) (a més de proves de patologia estàndard) per determinar les recomanacions del tractament. Els investigadors han notat una manca d’associació entre les respostes immunes basades en l’expressió gènica, els perfils microbians i l’estroma de tumor a la cohort de càncer colorectal del Genoma del Càncer (TCGA) i la supervivència del pacient.
A mesura que la investigació ha avançat, les característiques quantitatives del càncer colorectal primari, incloses 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 del pacient.
Per disseccionar la relació entre la complexitat fenotípica i el resultat, un equip d’investigadors de l’Institut Sidra de Recerca Mèdica de Qatar va desenvolupar recentment i va validar una puntuació integrada (microscore) que identifica un grup de pacients amb bones taxes de supervivència combinant característiques de microbioma i constants de rebuig immune (ICR). L’equip va realitzar una anàlisi genòmica integral de mostres congelades fresques de 348 pacients amb càncer colorectal primari, incloent la seqüenciació d’ARN de tumors i un teixit colorectal saludable, seqüenciat d’exomes senceres, el receptor de cèl·lules T profundes i la seqüenciació del gen bacterià bacterià 16S, complementada per la seqüenciació del genoma del tumor sencer per caracteritzar més el microbioma. L'estudi es va publicar a Nature Medicine com "un tumor integrat, un Atles immune i un microbioma del càncer de còlon".
Article publicat a Nature Medicine
Visió general de l’icam
Els investigadors van utilitzar una plataforma genòmica ortogonal per analitzar mostres de tumors congelats frescos i van coincidir amb el teixit de còlon saludable adjacent (parelles normals tumorals) de pacients amb un diagnòstic histològic de càncer de còlon sense teràpia sistèmica. A partir de la seqüenciació d'exomes sencers (WES), el control de qualitat de les dades de l'ARN-seq i el cribratge de criteris d'inclusió, es van conservar dades genòmiques de 348 pacients i es van utilitzar per a anàlisis aigües avall amb un seguiment mitjà de 4,6 anys. L’equip d’investigació va nomenar aquest recurs Sidra-Lumc Ac-Icam: un mapa i una guia per a les interaccions immune-càncer-microbioma (figura 1).
Classificació molecular mitjançant ICR
Capturant un conjunt modular de marcadors genètics immunitaris per a la immunosurveilància contínua contra el càncer, anomenada constant de rebuig immune (ICR), l’equip de recerca va optimitzar la ICR condensant-la en un panell de 20 genes que abasta diferents tipus de càncer, incloent melanoma, càncer de bufeta i càncer de mama. La ICR també s’ha associat a la resposta a la immunoteràpia en diversos tipus de càncer, inclòs el càncer 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 gen basat en gen per classificar la cohort en tres clústers/subtipus immunes: 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 basada en el transcriptoma del càncer de còlon. Les categories CMS incloïen CMS1/Immune, CMS2/Canonical, CMS3/Metabòlic i CMS4/mesenquimal. L'anàlisi va demostrar que les puntuacions de la ICR estaven correlacionades negativament amb certes vies de cèl·lules canceroses en tots els subtipus CMS i que es van observar correlacions positives amb les vies immunosupressores i relacionades amb l'estromal en tumors CMS4.
En tots els CMS, l’abundància de subconjunts de cèl·lules i cèl·lules T naturals (NK) va ser la més alta en subtipus immunes alts de l’ICR, amb una major variabilitat en altres subconjunts de leucòcits (figura 1C). L’ICR Immune Subtypes tenia diferents OS i PF, amb un augment progressiu de la ICR de baixa a alta (Figura 1D), validant el paper pronòstic del ICR en càncer colorectal.
Figura 1. Disseny de l'estudi AC-ICAM, signatura gènica relacionada amb la immunitat, subtipus immunes i moleculars i supervivència.
ICR capta cèl·lules T enriquides en tumor i amplificades clonalment
Només s'ha informat que una minoria de cèl·lules T que s'infiltrava al teixit tumoral és específic per als antígens tumorals (menys del 10%). Per tant, la majoria de cèl·lules T intra-tumoral es coneixen com a cèl·lules T de Stander (cèl·lules T de bystander). La correlació més forta amb el nombre de cèl·lules T convencionals amb TCR productives es va observar en les subpoblacions de cèl·lules estromals i de leucòcits (detectades per RNA-seq), que es poden utilitzar per estimar les subpoblacions de cèl·lules T (figura 2A). En els clústers ICR (classificació general i CMS), es va observar la clonalitat més alta de SEQ TCRS immune en els grups ICR-High i CMS Subtipus CMS1/Immune (figura 2C), amb la proporció més alta de tumors alts de la ICR. Utilitzant tot el transcriptoma (18.270 gens), sis gens ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA i CXCL10) es trobaven entre els deu gens més importants associats positivament amb la clonalitat SEQ immune TCR (Figura 2D). La clonalitat IMMUNOSEQ TCR es va correlacionar més fortament amb la majoria de 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 capta la presència de cèl·lules T amplificades clonalment enriquides en tumor i pot explicar les seves implicacions pronòstiques.
Figura. Mètrica TCR i correlació amb gens relacionats amb la immunitat, subtipus immunes i moleculars.
Composició de microbiomes en teixits de càncer saludable i de còlon
Els investigadors van realitzar una seqüenciació de rRNA 16S mitjançant ADN extret del tumor coincident i el teixit de còlon saludable de 246 pacients (figura 3A). Per a la validació, els investigadors també van analitzar dades de seqüenciació de genes de rRNA 16S a partir de 42 mostres de tumors addicionals que no van coincidir amb l'ADN normal disponible per a l'anàlisi. En primer lloc, els investigadors van comparar l’abundància relativa de flora entre els tumors coincidents i el teixit de còlon saludable. Clostridium perfringens es va incrementar significativament en els tumors en comparació amb les mostres saludables (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 saludables, i es va observar una modesta reducció de la diversitat microbiana en tumors alts de l’ICR en relació amb els tumors ICR-baixos.
Per detectar associacions clínicament rellevants entre els perfils microbians i els resultats clínics, els investigadors tenien com a objectiu utilitzar dades de seqüenciació de gens de rRNA 16S per identificar característiques de microbioma que prediuen la supervivència. A AC-ICAM246, els investigadors van executar un model de regressió de OS Cox que va seleccionar 41 funcions amb coeficients no zero (associats al risc de mortalitat diferencial), anomenat classificadors MBR (figura 3F).
En aquesta cohort d’entrenament (ICAM246), es va associar una puntuació baixa de MBR (MBR <0, baixa MBR) amb un risc significativament inferior de mort (85%). Els investigadors van confirmar l’associació entre 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 les puntuacions de cocci endogàstric i MBR, similars al tumor i al teixit de còlon saludable.
Figura.
Conclusió
L’enfocament multi-omic utilitzat en aquest estudi permet una detecció i anàlisi exhaustives de la signatura molecular de la resposta immune en càncer colorectal i revela la interacció entre el microbioma i el sistema immune. La seqüenciació profunda de TCR de tumors i teixits sans va revelar que l'efecte pronòstic de la ICR pot ser deguda a la seva capacitat de captar clons de cèl·lules T enriquides en tumor i possiblement tumores.
Analitzant la composició de microbiomes tumorals mitjançant la seqüenciació de gens RRNA 16S en mostres de AC-ICAM, l'equip va identificar una signatura de microbiomes (puntuació de risc de MBR) amb un fort valor pronòstic. Tot i que aquesta signatura es va derivar de mostres de tumors, hi va haver una forta correlació entre el colorectum saludable i la puntuació de risc del tumor MBR, cosa que suggereix que aquesta signatura pot capturar la composició del microbioma intestinal dels pacients. Combinant les puntuacions ICR i MBR, es va poder identificar i validar un biomarcador estudiantil multi-omic que prediu la supervivència en pacients amb càncer de còlon. El conjunt de dades multi-omic de l’estudi proporciona un recurs per comprendre millor la biologia del càncer de còlon i ajudar a descobrir enfocaments terapèutics personalitzats.
Post Horari: 15 de juny-2023
Configuració de privadesa