Nat Med | Интеграцияланған ісікті картаға түсіруге арналған мультиомикалы тәсіл

Nat Med | Тоқ ішек қатерлі ісігінің ісік, иммундық және микробтық ландшафтын біріктірілген картаға түсіруге арналған мультиомикалы тәсіл микробиомның иммундық жүйемен өзара әрекеттесуін көрсетеді.
Соңғы жылдары тоқ ішектің бастапқы қатерлі ісігінің биомаркерлері кеңінен зерттелгенімен, қазіргі клиникалық нұсқаулар емдеу бойынша ұсыныстарды анықтау үшін тек ісік-лимфа түйіні-метастаз сатысына және ДНҚ сәйкессіздігін қалпына келтіру (MMR) ақауларын немесе микросателлит тұрақсыздығын (MSI) анықтауға (стандартты патологиялық тестілеуден басқа) негізделген. Зерттеушілер қатерлі ісік геномының атласындағы (TCGA) тоқ ішек қатерлі ісігі когортасындағы ген экспрессиясына негізделген иммундық жауаптар, микробтық профильдер және ісік стромасы мен пациенттердің өмір сүруі арасында байланыстың жоқтығын атап өтті.

Зерттеулер дамыған сайын, қатерлі ісіктің жасушалық, иммундық, стромальды немесе микробтық табиғатын қоса алғанда, бастапқы тоқ ішек қатерлі ісігінің сандық сипаттамалары клиникалық нәтижелермен айтарлықтай өзара байланысты екені туралы хабарланды, бірақ олардың өзара әрекеттесуінің пациенттердің нәтижелеріне қалай әсер ететіні туралы түсінік әлі де шектеулі.
Фенотиптік күрделілік пен нәтиже арасындағы байланысты талдау үшін Катардағы Сидра медициналық зерттеулер институтының зерттеушілер тобы жақында микробиом сипаттамалары мен иммундық бас тарту константаларын (ICR) біріктіру арқылы жақсы өмір сүру деңгейі бар пациенттер тобын анықтайтын интеграцияланған баллды (mICRoScore) әзірлеп, тексерді. Топ бастапқы тоқ ішек қатерлі ісігімен ауыратын 348 пациенттің жаңа мұздатылған үлгілеріне кешенді геномдық талдау жүргізді, оның ішінде ісіктердің және сәйкес келетін сау тоқ ішек тінінің РНҚ секвенирлеуін, тұтас экзом секвенирлеуін, терең Т-жасуша рецепторын және 16S бактериялық рРНҚ генінің секвенирлеуін, микробиомды одан әрі сипаттау үшін ісік геномының тұтас секвенирлеуімен толықтырылды. Зерттеу Nature Medicine журналында «Тоқ ішек қатерлі ісігінің интеграцияланған ісік, иммундық және микробиом атласы» ретінде жарияланды.

Мақала Nature Medicine журналында жарияланған

AC-ICAM шолуы

Зерттеушілер жүйелік терапиясыз тоқ ішек қатерлі ісігінің гистологиялық диагнозы қойылған науқастардан алынған жаңа мұздатылған ісік үлгілерін және сәйкес келетін көршілес сау тоқ ішек тіндерін (ісік-қалыпты жұптар) талдау үшін ортогоналды геномдық платформаны пайдаланды. Толық экзомды секвенирлеу (WES), РНҚ-секвенирлеу деректерінің сапасын бақылау және қосу критерийлерін скринингтеу негізінде 348 науқастан алынған геномдық деректер сақталып, орташа бақылау 4,6 жылмен кейінгі талдау үшін пайдаланылды. Зерттеу тобы бұл ресурсты Sidra-LUMC AC-ICAM: Иммундық-қатерлі ісік-микробиом өзара әрекеттесуінің картасы мен нұсқаулығы деп атады (1-сурет).

ICR көмегімен молекулалық жіктеу

Зерттеу тобы қатерлі ісіктің үздіксіз иммундық бақылауына арналған иммундық генетикалық маркерлердің модульдік жиынтығын, яғни бас тартудың иммундық тұрақтысын (ICR) түсіріп, ICR-ді меланома, қуық обыры және сүт безі обырын қоса алғанда, әртүрлі қатерлі ісік түрлерін қамтитын 20 гендік панельге жинау арқылы оңтайландырды. ICR сонымен қатар сүт безі обырын қоса алғанда, әртүрлі қатерлі ісік түрлерінде иммунотерапиялық реакциямен байланысты болды.

Біріншіден, зерттеушілер AC-ICAM когортасының ICR қолтаңбасын тексеріп, когортаны үш кластерге/иммундық кіші түрге жіктеу үшін ICR геніне негізделген бірлескен жіктеу тәсілін қолданды: жоғары ICR (ыстық ісіктер), орташа ICR және төмен ICR (суық ісіктер) (1b-сурет). Зерттеушілер тоқ ішек қатерлі ісігінің транскриптомға негізделген жіктемесі болып табылатын консенсус молекулалық кіші түрлермен (CMS) байланысты иммундық бейімділікті сипаттады. CMS санаттарына CMS1/иммундық, CMS2/канондық, CMS3/метаболикалық және CMS4/мезенхималық кірді. Талдау ICR ұпайларының барлық CMS кіші түрлерінде белгілі бір қатерлі ісік жасушаларының жолдарымен теріс корреляцияланғанын және иммуносупрессивті және стромальды жолдармен оң корреляциялар тек CMS4 ісіктерінде байқалғанын көрсетті.

Барлық CMS-те табиғи киллер (NK) жасушалары мен Т жасушаларының ішкі жиынтықтарының көптігі ICR жоғары иммундық ішкі типтерінде ең жоғары болды, ал басқа лейкоциттердің ішкі жиынтықтарында үлкен өзгергіштік байқалды (1c-сурет). ICR иммундық ішкі типтерінде әртүрлі ОС және ПФС болды, ICR төменнен жоғарыға дейін прогрессивті түрде өсті (1d-сурет), бұл ICR-дің тоқ ішек қатерлі ісігіндегі болжамдық рөлін растайды.

1-сурет. AC-ICAM зерттеу дизайны, иммундық жүйеге қатысты гендік қолтаңба, иммундық және молекулалық кіші типтер және тіршілік ету ұзақтығы.
ICR ісікпен байытылған, клондық күшейтілген Т жасушаларын анықтайды
Ісік тініне енетін Т жасушаларының аз бөлігі ғана ісік антигендеріне тән екені хабарланған (10%-дан аз). Сондықтан ісік ішіндегі Т жасушаларының көпшілігі бақылаушы Т жасушалары (көзденетін Т жасушалары) деп аталады. Өнімді TCR бар дәстүрлі Т жасушаларының санымен ең күшті корреляция стромальды жасушалар мен лейкоциттердің субпопуляцияларында (РНҚ-секвенция арқылы анықталған) байқалды, оны Т жасушаларының субпопуляцияларын бағалау үшін пайдалануға болады (2a-сурет). ICR кластерлерінде (жалпы және CMS жіктемесі) иммундық SEQ TCR-лерінің ең жоғары клоналдылығы ICR-жоғары және CMS кіші типті CMS1/иммундық топтарда байқалды (2c-сурет), ICR-жоғары ісіктердің ең жоғары үлесі бар. Барлық транскриптомды (18 270 ген) пайдалана отырып, алты ICR гені (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA және CXCL10) TCR иммундық SEQ клоналдылығымен оң байланысты алғашқы он геннің қатарына кірді (2d-сурет). ImmunoSEQ TCR клоналдылығы ісікке сезімтал CD8+ маркерлерін пайдаланып байқалған корреляцияларға қарағанда көптеген ICR гендерімен күштірек корреляцияланды (2f және 2g суреттер). Қорытындылай келе, жоғарыда келтірілген талдау ICR қолтаңбасы ісікпен байытылған, клондық күшейтілген Т жасушаларының болуын көрсететінін және оның болжамдық салдарын түсіндіруі мүмкін екенін көрсетеді.

2-сурет. TCR көрсеткіштері және иммундық байланысты гендермен, иммундық және молекулалық кіші типтермен корреляциясы.
Сау және тоқ ішек қатерлі ісігінің тіндеріндегі микробиом құрамы
Зерттеушілер 246 пациенттің сәйкес ісік пен сау тоқ ішек тінінен алынған ДНҚ-ны пайдаланып, 16S рРНҚ секвенирлеуін жүргізді (3a-сурет). Валидация үшін зерттеушілер талдау үшін қолжетімді қалыпты ДНҚ-сы сәйкес келмейтін қосымша 42 ісік үлгісінен алынған 16S рРНҚ генінің секвенирлеу деректерін қосымша талдады. Алдымен зерттеушілер сәйкес ісіктер мен сау тоқ ішек тіндері арасындағы флораның салыстырмалы молдығын салыстырды. Clostridium perfringens сау үлгілермен салыстырғанда ісіктерде айтарлықтай өсті (3a-3d-сурет). Ісік пен сау үлгілер арасында альфа әртүрлілігінде (бір үлгідегі түрлердің әртүрлілігі және көптігі) айтарлықтай айырмашылық болған жоқ, ал ICR-төмен ісіктерге қарағанда ICR-жоғары ісіктерде микробтық әртүрліліктің аздап төмендеуі байқалды.
Микробтық профильдер мен клиникалық нәтижелер арасындағы клиникалық тұрғыдан маңызды байланыстарды анықтау үшін зерттеушілер 16S рРНҚ генінің секвенирлеу деректерін пайдаланып, өмір сүруді болжайтын микробиом ерекшеліктерін анықтауды мақсат етті. AC-ICAM246-да зерттеушілер MBR классификаторлары деп аталатын нөлдік емес коэффициенттері бар (өлім қаупінің дифференциалды қаупімен байланысты) 41 ерекшелікті таңдаған OS Cox регрессия моделін іске қосты (3f-сурет).
Бұл оқу когортасында (ICAM246) MBR көрсеткішінің төмен болуы (MBR<0, MBR төмен) өлім қаупінің айтарлықтай төмендігімен байланысты болды (85%). Зерттеушілер екі тәуелсіз тексерілген когортада (ICAM42 және TCGA-COAD) төмен MBR (тәуекел) мен ұзаққа созылған OS арасындағы байланысты растады. (3-сурет) Зерттеу эндогастриялық кокктар мен MBR көрсеткіштері арасында күшті корреляцияны көрсетті, олар ісік пен сау тоқ ішек тінінде ұқсас болды.

3-сурет. Ісік пен сау тіндердегі микробиом және ICR мен пациенттердің өмір сүру ұзақтығы арасындағы байланыс.
Қорытынды
Бұл зерттеуде қолданылған мультиомика тәсілі тоқ ішек қатерлі ісігіндегі иммундық жауаптың молекулалық қолтаңбасын мұқият анықтауға және талдауға мүмкіндік береді және микробиом мен иммундық жүйенің өзара әрекеттесуін анықтайды. Ісік пен сау тіндердің терең TCR секвенирлеуі ICR-дің болжамдық әсері оның ісікке бай және мүмкін ісік антигеніне тән Т жасушаларының клондарын ұстап алу қабілетіне байланысты болуы мүмкін екенін көрсетті.

AC-ICAM үлгілеріндегі 16S рРНҚ генінің секвенирлеуін қолдана отырып, ісік микробиомының құрамын талдау арқылы топ болжамдық мәні жоғары микробиом қолтаңбасын (MBR қауіп ұпайы) анықтады. Бұл қолтаңба ісік үлгілерінен алынғанымен, сау тоқ ішек пен ісік MBR қауіп ұпайы арасында күшті корреляция болды, бұл қолтаңба пациенттердің ішек микробиомының құрамын анықтауы мүмкін екенін көрсетеді. ICR және MBR ұпайларын біріктіру арқылы тоқ ішек қатерлі ісігімен ауыратын науқастардың өмір сүруін болжайтын көп омикалық студенттік биомаркерді анықтау және тексеру мүмкін болды. Зерттеудің көп омикалық деректер жиынтығы тоқ ішек қатерлі ісігінің биологиясын жақсы түсінуге және жеке терапиялық тәсілдерді ашуға көмектесетін ресурс ұсынады.

Сілтеме:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, EI et al. Тоқ ішек қатерлі ісігінің біріктірілген ісік, иммундық және микробиома атласы. Нат Мед 29, 1273–1286 (2023).