नेट मेड | एकीकृत ट्यूमर म्यापिङ गर्न बहु-ओमिक्स दृष्टिकोण

नेट मेड | कोलोरेक्टल क्यान्सरको एकीकृत ट्युमर, प्रतिरक्षा र माइक्रोबियल ल्यान्डस्केप म्यापिङ गर्न बहु-ओमिक्स दृष्टिकोणले प्रतिरक्षा प्रणालीसँग माइक्रोबायोमको अन्तरक्रियालाई प्रकट गर्दछ।
यद्यपि हालैका वर्षहरूमा प्राथमिक बृहदान्त्र क्यान्सरका लागि बायोमार्करहरू व्यापक रूपमा अध्ययन गरिएको छ, हालको क्लिनिकल दिशानिर्देशहरू ट्युमर-लिम्फ नोड-मेटास्टेसिस स्टेजिङ र DNA मिसमेच रिपेयर (MMR) दोष वा माइक्रोसेटलाइट अस्थिरता (MSI) (मानक रोगविज्ञान परीक्षणको अतिरिक्त) पत्ता लगाउन मात्र भर पर्छन्। ) उपचार सिफारिसहरू निर्धारण गर्न। अन्वेषकहरूले जीन अभिव्यक्तिमा आधारित प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाहरू, माइक्रोबियल प्रोफाइलहरू, र क्यान्सर जेनोम एटलस (TCGA) कोलोरेक्टल क्यान्सर कोहोर्ट र बिरामीको अस्तित्वमा ट्युमर स्ट्रोमा बीचको सम्बन्धको कमीलाई नोट गरेका छन्।

जसरी अनुसन्धान बढ्दै गएको छ, प्राथमिक कोलोरेक्टल क्यान्सरको मात्रात्मक विशेषताहरू, क्यान्सरको सेलुलर, प्रतिरक्षा, स्ट्रोमल, वा क्यान्सरको माइक्रोबियल प्रकृति सहित, क्लिनिकल परिणामहरूसँग महत्त्वपूर्ण रूपमा सहसंबद्ध भएको रिपोर्ट गरिएको छ, तर तिनीहरूको अन्तरक्रियाले बिरामीको परिणामहरूलाई कसरी असर गर्छ भन्ने बारे अझै सीमित बुझाइ छ। ।
फेनोटाइपिक जटिलता र परिणामहरू बीचको सम्बन्धलाई विच्छेद गर्न, कतारको सिड्रा इन्स्टिच्युट अफ मेडिकल रिसर्चका अनुसन्धानकर्ताहरूको टोलीले हालसालै एक एकीकृत स्कोर (mICroScore) को विकास र प्रमाणीकरण गरेको छ जसले माइक्रोबायोम विशेषताहरू र प्रतिरक्षा अस्वीकृति संयोजन गरेर राम्रो बाँच्ने दर भएका बिरामीहरूको समूह पहिचान गर्दछ। स्थिरांक (ICR)। टोलीले प्राथमिक कोलोरेक्टल क्यान्सर भएका 348 बिरामीहरूबाट ताजा फ्रोजन नमूनाहरूको विस्तृत जीनोमिक विश्लेषण गर्‍यो, जसमा ट्युमरहरूको आरएनए अनुक्रम र मिल्दो स्वस्थ कोलोरेक्टल टिस्यु, पूर्ण एक्सोम अनुक्रम, गहिरो टी-सेल रिसेप्टर र 16S ब्याक्टेरियल आरआरएनए जीन अनुक्रमण, ट्युमर पूर्ण रूपमा समावेश गरिएको थियो। थप विशेषता गर्न जीनोम अनुक्रम माइक्रोबायोम। यो अध्ययन नेचर मेडिसिनमा "एक एकीकृत ट्युमर, इम्यून एण्ड माइक्रोबायोम एटलस अफ कोलोन क्यान्सर" को रूपमा प्रकाशित भएको थियो।

प्रकृति चिकित्सा मा प्रकाशित लेख

AC-ICAM सिंहावलोकन

शोधकर्ताहरूले प्रणालीगत थेरापी बिना कोलोन क्यान्सरको हिस्टोलोजिक निदान भएका बिरामीहरूबाट ताजा जमे भएका ट्युमर नमूनाहरू र मिल्दोजुल्दो स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतक (ट्यूमर-सामान्य जोडीहरू) को विश्लेषण गर्न ओर्थोगोनल जीनोमिक प्लेटफर्म प्रयोग गरे। पूर्ण-एक्सोम सिक्वेन्सिङ (WES), RNA-seq डेटा गुणस्तर नियन्त्रण, र समावेशी मापदण्ड स्क्रीनिंगको आधारमा, 348 बिरामीहरूको जीनोमिक डेटा राखिएको थियो र 4.6 वर्षको मध्यवर्ती फलो-अपको साथ डाउनस्ट्रीम विश्लेषणको लागि प्रयोग गरियो। अनुसन्धान टोलीले यस स्रोतलाई Sidra-LUMC AC-ICAM: एक नक्सा र प्रतिरक्षा-क्यान्सर-माइक्रोबायोम अन्तरक्रियाको लागि गाइड (चित्र 1) नाम दियो।

आईसीआर प्रयोग गरेर आणविक वर्गीकरण

लगातार क्यान्सर प्रतिरक्षाको लागि प्रतिरक्षा आनुवंशिक मार्करहरूको एक मोड्युलर सेट कब्जा गर्दै, जसलाई इम्युन कन्स्टेन्ट अफ रिजेक्शन (ICR) भनिन्छ, अनुसन्धान टोलीले ICR लाई मेलानोमा, मूत्राशयको क्यान्सर, र विभिन्न प्रकारका क्यान्सरहरू कभर गर्ने 20-जीन प्यानलमा कन्डेन्स गरेर अनुकूलन गर्यो। स्तन क्यान्सर। आईसीआर पनि स्तन क्यान्सर सहित विभिन्न प्रकारका क्यान्सरहरूमा इम्युनोथेरापी प्रतिक्रियासँग सम्बन्धित छ।

पहिलो, अन्वेषकहरूले AC-ICAM कोहोर्टको ICR हस्ताक्षर प्रमाणित गरे, ICR जीन-आधारित सह-वर्गीकरण दृष्टिकोण प्रयोग गरी कोहोर्टलाई तीन क्लस्टर/प्रतिरक्षा उपप्रकारहरूमा वर्गीकृत गर्न: उच्च ICR (तातो ट्युमर), मध्यम ICR र कम ICR (चिसो। ट्यूमर) (चित्र 1b)। अन्वेषकहरूले कोलोन क्यान्सरको ट्रान्सक्रिप्टोम-आधारित वर्गीकरण, सहमति आणविक सबटाइपहरू (CMS) सँग सम्बन्धित प्रतिरक्षा प्रवृत्तिलाई चित्रण गरे। CMS कोटिहरूमा CMS1/immune, CMS2/canonical, CMS3/metabolic र CMS4/mesenchymal समावेश थियो। विश्लेषणले देखाएको छ कि ICR स्कोरहरू सबै CMS उपप्रकारहरूमा निश्चित क्यान्सर सेल मार्गहरूसँग नकारात्मक रूपमा सहसंबद्ध थिए, र इम्युनोसप्रेसिभ र स्ट्रोमल-सम्बन्धित मार्गहरूसँग सकारात्मक सम्बन्ध केवल CMS4 ट्युमरहरूमा अवलोकन गरिएको थियो।

सबै CMS मा, प्राकृतिक हत्यारा (NK) सेल र T सेल सबसेटहरूको प्रचुरता ICR उच्च प्रतिरक्षा उपप्रकारहरूमा उच्चतम थियो, अन्य ल्युकोसाइट सबसेटहरूमा अधिक परिवर्तनशीलताको साथ (चित्र 1c)। ICR प्रतिरक्षा उपप्रकारहरू फरक OS र PFS थिए, प्रगतिशील वृद्धिको साथ। ICR मा कम देखि उच्च (चित्र 1d), मा ICR को प्रोग्नोस्टिक भूमिका मान्य गर्दै कोलोरेक्टल क्यान्सर।

चित्र 1. AC-ICAM अध्ययन डिजाइन, प्रतिरक्षा-सम्बन्धित जीन हस्ताक्षर, प्रतिरक्षा र आणविक उपप्रकार र अस्तित्व।
ICR ले ट्युमर-समृद्ध, क्लोनली एम्प्लीफाइड टी कोशिकाहरू कब्जा गर्छ
ट्यूमर ऊतक घुसपैठ गर्ने टी कोशिकाहरूको अल्पसंख्यक मात्र ट्यूमर एन्टिजेन्स (१०% भन्दा कम) को लागि विशिष्ट भएको रिपोर्ट गरिएको छ। तसर्थ, इन्ट्रा-ट्यूमर टी कोशिकाहरूको बहुमतलाई बायस्ट्यान्डर टी कोशिकाहरू (बाइस्ट्यान्डर टी कोशिकाहरू) भनिन्छ। उत्पादक TCRs सँग परम्परागत टी कोशिकाहरूको संख्यासँग सबैभन्दा बलियो सम्बन्ध स्ट्रोमल सेल र ल्युकोसाइट उप-जनसंख्या (RNA-seq द्वारा पत्ता लगाइएको) मा अवलोकन गरिएको थियो, जुन T सेल उप-जनसंख्या अनुमान गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ (चित्र 2a)। ICR क्लस्टरहरूमा (समग्र र CMS वर्गीकरण), ICR-उच्च र CMS उपप्रकार CMS1/प्रतिरक्षा समूहहरू (चित्र 2c) मा ICR-उच्च ट्युमरहरूको उच्चतम अनुपातको साथ प्रतिरक्षा SEQ TCRs को उच्चतम क्लोनालिटी देखियो। सम्पूर्ण ट्रान्सक्रिप्टोम (18,270 जीन) को प्रयोग गरेर, छ ICR जीनहरू (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, र CXCL10) TCR प्रतिरक्षा SEQ क्लोनालिटी (चित्र 2d) सँग सकारात्मक रूपमा सम्बन्धित शीर्ष दस जीनहरू मध्ये थिए। ट्युमर-प्रतिक्रियाशील CD8+ मार्करहरू (चित्र 2f र 2g) प्रयोग गरेर अवलोकन गरिएको सहसंबंध भन्दा धेरै ICR जीनहरूसँग ImmunoSEQ TCR क्लोनालिटी बढी बलियोसँग सम्बन्धित छ। निष्कर्षमा, माथिको विश्लेषणले सुझाव दिन्छ कि आईसीआर हस्ताक्षरले ट्युमर-समृद्ध, क्लोनली एम्प्लीफाइड टी कोशिकाहरूको उपस्थिति कब्जा गर्दछ र यसको प्रोग्नोस्टिक प्रभावहरू व्याख्या गर्न सक्छ।

चित्र 2. TCR मेट्रिक्स र प्रतिरक्षा-सम्बन्धित जीनहरू, प्रतिरक्षा र आणविक उपप्रकारहरूसँगको सम्बन्ध।
स्वस्थ र कोलोन क्यान्सर ऊतकहरूमा माइक्रोबायोम संरचना
अन्वेषकहरूले 246 बिरामीहरू (चित्र 3a) बाट मिल्दो ट्युमर र स्वस्थ बृहदान्त्र तन्तुबाट निकालिएको DNA प्रयोग गरेर 16S rRNA अनुक्रमण प्रदर्शन गरे। प्रमाणीकरणको लागि, शोधकर्ताहरूले थप 42 ट्यूमर नमूनाहरूबाट 16S rRNA जीन अनुक्रमण डेटाको विश्लेषण गरे जुन विश्लेषणको लागि उपलब्ध सामान्य डीएनएसँग मेल खाएन। पहिलो, अन्वेषकहरूले मिल्दो ट्युमर र स्वस्थ बृहदान्त्र तन्तुहरू बीचको वनस्पतिको सापेक्षिक प्रशस्ततालाई तुलना गरे। क्लोस्ट्रिडियम परफ्रिन्जेन्स स्वस्थ नमूनाहरूको तुलनामा ट्युमरहरूमा उल्लेखनीय रूपमा बढेको थियो (चित्र 3a-3d)। ट्यूमर र स्वस्थ नमूनाहरू बीच अल्फा विविधता (एकल नमूनामा प्रजातिहरूको विविधता र प्रशस्तता) मा कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नता थिएन, र माइक्रोबियल विविधतामा मामूली कमी आईसीआर-कम ट्युमरहरूको सापेक्ष आईसीआर-उच्च ट्युमरहरूमा देखियो।
माइक्रोबियल प्रोफाइलहरू र क्लिनिकल नतिजाहरू बीच चिकित्सकीय रूपमा सान्दर्भिक सम्बन्धहरू पत्ता लगाउन, अन्वेषकहरूले 16S rRNA जीन अनुक्रमण डेटा प्रयोग गर्ने लक्ष्य राखेका थिए जसले अस्तित्वको भविष्यवाणी गर्ने माइक्रोबायोम सुविधाहरू पहिचान गर्छन्। AC-ICAM246 मा, अन्वेषकहरूले OS Cox regression मोडेल चलाए जसले MBR वर्गीकरणकर्ता (चित्र 3f) भनिने गैर-शून्य गुणांक (अन्तर मृत्यु जोखिमसँग सम्बद्ध) सहित 41 सुविधाहरू चयन गर्यो।
यस प्रशिक्षण समूह (ICAM246) मा, एक कम MBR स्कोर (MBR<0, कम MBR) मृत्युको कम जोखिम (85%) संग सम्बन्धित थियो। अन्वेषकहरूले कम MBR (जोखिम) र दुई स्वतन्त्र रूपमा मान्य कोहोर्टहरू (ICAM42 र TCGA-COAD) मा लामो समयसम्म ओएस बीचको सम्बन्ध पुष्टि गरे। (चित्र 3) अध्ययनले endogastric cocci र MBR स्कोरहरू बीचको बलियो सम्बन्ध देखाएको छ, जुन ट्युमर र स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतकमा समान थिए।

चित्र 3. ट्यूमर र स्वस्थ ऊतकहरूमा माइक्रोबायोम र आईसीआर र बिरामीको अस्तित्वसँगको सम्बन्ध।
निष्कर्ष
यस अध्ययनमा प्रयोग गरिएको बहु-ओमिक्स दृष्टिकोणले कोलोरेक्टल क्यान्सरमा प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाको आणविक हस्ताक्षरको पूर्ण पत्ता लगाउन र विश्लेषण गर्न सक्षम बनाउँछ र माइक्रोबायोम र प्रतिरक्षा प्रणाली बीचको अन्तरक्रियालाई प्रकट गर्दछ। ट्यूमर र स्वस्थ तन्तुहरूको गहिरो TCR अनुक्रमणले पत्ता लगायो कि ICR को प्रोग्नोस्टिक प्रभाव ट्युमर-समृद्ध र सम्भवतः ट्युमर एन्टिजेन-विशिष्ट टी सेल क्लोनहरू खिच्ने क्षमताको कारण हुन सक्छ।

AC-ICAM नमूनाहरूमा 16S rRNA जीन अनुक्रमण प्रयोग गरेर ट्युमर माइक्रोबायोम संरचनाको विश्लेषण गरेर, टोलीले बलियो प्रोग्नोस्टिक मानको साथ एक माइक्रोबायोम हस्ताक्षर (MBR जोखिम स्कोर) पहिचान गर्‍यो। यद्यपि यो हस्ताक्षर ट्यूमर नमूनाहरूबाट व्युत्पन्न गरिएको थियो, त्यहाँ स्वस्थ कोलोरेक्टम र ट्युमर MBR जोखिम स्कोर बीचको बलियो सम्बन्ध थियो, जसले सुझाव दिन्छ कि यो हस्ताक्षरले बिरामीहरूको पेटको माइक्रोबायोम संरचना कब्जा गर्न सक्छ। ICR र MBR स्कोरहरू संयोजन गरेर, बहु-ओमिक विद्यार्थी बायोमार्कर पहिचान गर्न र प्रमाणीकरण गर्न सम्भव थियो जसले कोलोन क्यान्सर भएका बिरामीहरूमा बाँच्नको भविष्यवाणी गर्दछ। अध्ययनको बहु-ओमिक डेटासेटले कोलोन क्यान्सर जीवविज्ञानलाई राम्रोसँग बुझ्न र व्यक्तिगत उपचारात्मक दृष्टिकोणहरू पत्ता लगाउन मद्दत गर्नको लागि स्रोत प्रदान गर्दछ।

सन्दर्भ:
Roelands, J., Kuppen, PJK, अहमद, EI et al। कोलोन क्यान्सरको एक एकीकृत ट्यूमर, प्रतिरक्षा र माइक्रोबायोम एटलस। नेट मेड २९, १२७३–१२८६ (२०२३)।