Nat Med | Integratsiyalashgan o'smani xaritalashda multi-omik yondashuv

Nat Med | Yo'g'on ichak saratonining integratsiyalashgan o'sma, immun va mikrobial landshaftini xaritalashda multi-omik yondashuv mikrobiomning immun tizimi bilan o'zaro ta'sirini ochib beradi.
So'nggi yillarda birlamchi yo'g'on ichak saratonining biomarkerlari keng o'rganilgan bo'lsa-da, amaldagi klinik ko'rsatmalar davolash bo'yicha tavsiyalarni aniqlash uchun faqat o'sma-limfa tuguni-metastaz bosqichiga va DNK mos kelmasligini tiklash (MMR) nuqsonlarini yoki mikrosatellit beqarorligini (MSI) aniqlashga (standart patologiya testlaridan tashqari) tayanadi. Tadqiqotchilar Saraton Genom Atlasi (TCGA) kolorektal saraton kohortasida gen ekspressiyasiga asoslangan immun javoblari, mikrobial profillar va o'sma stromasi va bemorlarning omon qolishi o'rtasida bog'liqlik yo'qligini ta'kidladilar.

Tadqiqotlar rivojlanib borishi bilan, birlamchi kolorektal saratonning miqdoriy xususiyatlari, jumladan, saraton hujayrali, immun, stromal yoki mikrobial tabiati klinik natijalar bilan sezilarli darajada bog'liqligi haqida xabar berilgan, ammo ularning o'zaro ta'siri bemorlarning natijalariga qanday ta'sir qilishi haqida hali ham cheklangan tushuncha mavjud.
Fenotipik murakkablik va natija o'rtasidagi bog'liqlikni tahlil qilish uchun Qatardagi Sidra Tibbiyot Tadqiqotlari Instituti tadqiqotchilari jamoasi yaqinda mikrobiom xususiyatlari va immunitetni rad etish konstantalarini (ICR) birlashtirish orqali yaxshi omon qolish darajasiga ega bemorlar guruhini aniqlaydigan integral ballni (mICRoScore) ishlab chiqdi va tasdiqladi. Jamoa birlamchi kolorektal saraton kasalligiga chalingan 348 bemordan olingan yangi muzlatilgan namunalarning keng qamrovli genomik tahlilini o'tkazdi, jumladan, o'smalarning RNK ketma-ketligi va mos keladigan sog'lom kolorektal to'qima, butun ekzom ketma-ketligi, chuqur T-hujayra retseptorlari va 16S bakterial rRNK gen ketma-ketligi, mikrobiomni yanada tavsiflash uchun butun o'sma genom ketma-ketligi bilan to'ldirildi. Tadqiqot Nature Medicine jurnalida "Yo'g'on ichak saratonining integrallashgan o'sma, immun va mikrobiom atlasi" nomi bilan nashr etildi.

Maqola Nature Medicine jurnalida chop etilgan

AC-ICAM haqida umumiy ma'lumot

Tadqiqotchilar tizimli terapiyasiz yo'g'on ichak saratoni gistologik tashxisi qo'yilgan bemorlardan yangi muzlatilgan o'sma namunalarini va mos keladigan qo'shni sog'lom yo'g'on ichak to'qimasini (o'sma-normal juftliklar) tahlil qilish uchun ortogonal genomik platformadan foydalanganlar. Butun ekzom ketma-ketligi (WES), RNK-seqment ma'lumotlari sifatini nazorat qilish va inklyuziya mezonlari skriningi asosida 348 bemordan olingan genomik ma'lumotlar saqlanib qoldi va o'rtacha 4,6 yil kuzatuv bilan keyingi tahlil uchun ishlatildi. Tadqiqot guruhi ushbu resursni Sidra-LUMC AC-ICAM: Immun-saraton-mikrobiom o'zaro ta'siri xaritasi va qo'llanmasi deb nomladi (1-rasm).

ICR yordamida molekulyar tasniflash

Tadqiqot guruhi saraton kasalligining uzluksiz immunnazorati uchun immun genetik markerlarning modulli to'plamini, ya'ni rad etishning immun konstantasi (ICR) ni qo'lga kiritib, ICR ni melanoma, siydik pufagi saratoni va ko'krak bezi saratoni kabi turli xil saraton turlarini qamrab oluvchi 20 genli panelga jamlash orqali optimallashtirdi. ICR shuningdek, ko'krak bezi saratoni kabi turli xil saraton turlarida immunoterapiya javobi bilan bog'liq.

Birinchidan, tadqiqotchilar AC-ICAM kohortasining ICR imzosini tasdiqladilar, ICR geniga asoslangan birgalikda tasniflash usulidan foydalanib, kohortani uchta klaster/immun subtiplarga ajratdilar: yuqori ICR (issiq o'smalar), o'rtacha ICR va past ICR (sovuq o'smalar) (1b-rasm). Tadqiqotchilar yo'g'on ichak saratonining transkriptomga asoslangan tasnifi bo'lgan konsensus molekulyar subtiplari (CMS) bilan bog'liq immunitetga moyillikni tavsifladilar. CMS toifalariga CMS1/immun, CMS2/kanonik, CMS3/metabolik va CMS4/mezenximal kiradi. Tahlillar shuni ko'rsatdiki, ICR ballari barcha CMS subtiplarida ma'lum saraton hujayralari yo'llari bilan salbiy bog'liq va immunosupressiv va stromal bilan bog'liq yo'llar bilan ijobiy bog'liqliklar faqat CMS4 o'smalarida kuzatilgan.

Barcha CMSlarda tabiiy qotil (NK) hujayralari va T hujayralari kichik guruhlarining ko'pligi ICR yuqori immunitetli kichik guruhlarida eng yuqori bo'lgan, boshqa leykotsitlar kichik guruhlarida esa katta o'zgaruvchanlik kuzatilgan (1c-rasm). ICR immun kichik guruhlari turli xil OS va PFSga ega bo'lib, ICR pastdan yuqoriga progressiv ravishda o'sib borgan (1d-rasm), bu esa ICR ning yo'g'on ichak saratonida prognostik rolini tasdiqlaydi.

1-rasm. AC-ICAM tadqiqot dizayni, immunitet bilan bog'liq gen imzosi, immun va molekulyar subtiplar va omon qolish.
ICR o'sma bilan boyitilgan, klonik ravishda kuchaytirilgan T hujayralarini ushlaydi
O'sma to'qimalariga infiltratsiya qiluvchi T hujayralarining faqat oz qismi o'sma antigenlari uchun o'ziga xos ekanligi haqida xabar berilgan (10% dan kam). Shuning uchun, o'sma ichidagi T hujayralarining aksariyati kuzatuvchi T hujayralari (bystander T hujayralari) deb ataladi. Mahsuldor TCRlarga ega an'anaviy T hujayralari soni bilan eng kuchli korrelyatsiya stromal hujayra va leykotsit subpopulyatsiyalarida (RNK-seq bilan aniqlangan) kuzatildi, bu esa T hujayra subpopulyatsiyalarini baholash uchun ishlatilishi mumkin (2a-rasm). ICR klasterlarida (umumiy va CMS tasnifi) immun SEQ TCRlarining eng yuqori klonalligi ICR-yuqori va CMS subtip CMS1/immun guruhlarida kuzatildi (2c-rasm), ICR-yuqori o'smalarning eng yuqori ulushi bilan. Butun transkriptomdan (18270 gen) foydalanib, oltita ICR geni (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA va CXCL10) TCR immun SEQ klonalligi bilan ijobiy bog'liq bo'lgan eng yaxshi o'nta gen qatoriga kirdi (2d-rasm). ImmunoSEQ TCR klonalligi o'sma bilan bog'liq CD8+ markerlari yordamida kuzatilgan korrelyatsiyalarga qaraganda ko'pgina ICR genlari bilan kuchliroq bog'liq edi (2f va 2g-rasm). Xulosa qilib aytganda, yuqoridagi tahlil shuni ko'rsatadiki, ICR imzosi o'sma bilan boyitilgan, klonik ravishda kuchaytirilgan T hujayralarining mavjudligini aniqlaydi va uning prognostik ta'sirini tushuntirishi mumkin.

2-rasm. TCR ko'rsatkichlari va immunitet bilan bog'liq genlar, immun va molekulyar subtiplar bilan korrelyatsiyasi.
Sog'lom va yo'g'on ichak saratoni to'qimalarida mikrobiom tarkibi
Tadqiqotchilar 246 bemordan mos keladigan o'sma va sog'lom yo'g'on ichak to'qimasidan olingan DNK yordamida 16S rRNK ketma-ketligini o'tkazdilar (3a-rasm). Tasdiqlash uchun tadqiqotchilar qo'shimcha ravishda tahlil qilish uchun mavjud bo'lgan normal DNKga ega bo'lmagan qo'shimcha 42 ta o'sma namunalaridan olingan 16S rRNK gen ketma-ketligi ma'lumotlarini tahlil qilishdi. Birinchidan, tadqiqotchilar mos keladigan o'smalar va sog'lom yo'g'on ichak to'qimasi o'rtasidagi floraning nisbiy ko'pligini taqqoslashdi. Sog'lom namunalarga nisbatan o'smalarda Clostridium perfringens sezilarli darajada ko'paygan (3a-3d-rasm). O'sma va sog'lom namunalar o'rtasida alfa xilma-xilligida (bitta namunadagi turlarning xilma-xilligi va ko'pligi) sezilarli farq yo'q edi va ICR-past o'smalarga nisbatan ICR-yuqori o'smalarda mikrobial xilma-xillikning ozgina kamayishi kuzatildi.
Mikrobial profillar va klinik natijalar o'rtasidagi klinik jihatdan muhim bog'liqlikni aniqlash uchun tadqiqotchilar 16S rRNA gen ketma-ketligi ma'lumotlaridan foydalanib, omon qolishni bashorat qiluvchi mikrobiom xususiyatlarini aniqlashni maqsad qilishdi. AC-ICAM246 da tadqiqotchilar MBR klassifikatorlari deb nomlangan nol bo'lmagan koeffitsientlarga (differentsial o'lim xavfi bilan bog'liq) ega 41 ta xususiyatni tanlagan OS Cox regressiya modelini ishga tushirishdi (3f-rasm).
Ushbu o'quv kohortasida (ICAM246) past MBR balli (MBR<0, past MBR) o'lim xavfining sezilarli darajada pastligi bilan bog'liq edi (85%). Tadqiqotchilar ikkita mustaqil ravishda tasdiqlangan kohortada (ICAM42 va TCGA-COAD) past MBR (xavf) va uzoq muddatli OS o'rtasidagi bog'liqlikni tasdiqladilar. (3-rasm) Tadqiqot endogastrik kokklar va MBR ballari o'rtasida kuchli korrelyatsiyani ko'rsatdi, ular o'sma va sog'lom yo'g'on ichak to'qimasida o'xshash edi.

3-rasm. O'sma va sog'lom to'qimalardagi mikrobiom va ICR hamda bemorning omon qolishi bilan bog'liqlik.
Xulosa
Ushbu tadqiqotda qo'llanilgan multi-omik yondashuv yo'g'on ichak saratonida immun javobining molekulyar imzosini batafsil aniqlash va tahlil qilish imkonini beradi va mikrobiom va immun tizimi o'rtasidagi o'zaro ta'sirni ochib beradi. O'sma va sog'lom to'qimalarning chuqur TCR ketma-ketligi ICR ning prognostik ta'siri uning o'sma bilan boyitilgan va ehtimol o'sma antigeniga xos T hujayrali klonlarini ushlash qobiliyatiga bog'liq bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi.

AC-ICAM namunalarida 16S rRNA gen ketma-ketligi yordamida o'sma mikrobiomi tarkibini tahlil qilish orqali jamoa kuchli prognostik qiymatga ega mikrobiom imzosini (MBR xavf balli) aniqladi. Garchi bu imzo o'sma namunalaridan olingan bo'lsa-da, sog'lom kolorektal va o'sma MBR xavf balli o'rtasida kuchli bog'liqlik mavjud edi, bu esa ushbu imzo bemorlarning ichak mikrobiomi tarkibini aniqlashi mumkinligini ko'rsatadi. ICR va MBR ballarini birlashtirish orqali yo'g'on ichak saratoni bilan og'rigan bemorlarda omon qolishni bashorat qiluvchi ko'p omik talaba biomarkerini aniqlash va tasdiqlash mumkin bo'ldi. Tadqiqotning ko'p omik ma'lumotlar to'plami yo'g'on ichak saratoni biologiyasini yaxshiroq tushunish va shaxsiylashtirilgan terapevtik yondashuvlarni kashf etishga yordam beradigan resursni taqdim etadi.

Malumotnoma:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmad, EI va boshqalar. Yo'g'on ichak saratonining integratsiyalashgan o'sma, immun va mikrobioma atlasi. Nat Med 29, 1273–1286 (2023).