اللغة الصينية
نات ميد | نهج متعدد الأوميكس لرسم خريطة متكاملة للورم والمناعة والميكروبات في سرطان القولون والمستقيم يكشف عن تفاعل الميكروبيوم مع الجهاز المناعي
على الرغم من أن المؤشرات الحيوية لسرطان القولون الأولي خضعت لدراسات مكثفة في السنوات الأخيرة، إلا أن الإرشادات السريرية الحالية تعتمد فقط على تحديد مرحلة الورم والعقدة الليمفاوية والنقائل، والكشف عن عيوب إصلاح عدم تطابق الحمض النووي (MMR) أو عدم استقرار الساتل الدقيق (MSI) (بالإضافة إلى الاختبارات الباثولوجية القياسية) لتحديد توصيات العلاج. وقد لاحظ الباحثون عدم وجود ارتباط بين الاستجابات المناعية القائمة على التعبير الجيني، والأنماط الميكروبية، ونسيج الورم في مجموعة سرطان القولون والمستقيم في أطلس جينوم السرطان (TCGA) وبقاء المرضى على قيد الحياة.
مع تقدم الأبحاث، تم الإبلاغ عن أن الخصائص الكمية لسرطان القولون والمستقيم الأولي، بما في ذلك الطبيعة الخلوية أو المناعية أو النسيجية أو الميكروبية للسرطان، ترتبط بشكل كبير بالنتائج السريرية، ولكن لا يزال هناك فهم محدود لكيفية تأثير تفاعلاتها على نتائج المرضى.
لتحليل العلاقة بين التعقيد الظاهري والنتائج، قام فريق من الباحثين من معهد سدرة للبحوث الطبية في قطر مؤخرًا بتطوير وإثبات صحة مقياس متكامل (mICRoScore) يُحدد مجموعة من المرضى ذوي معدلات بقاء جيدة من خلال الجمع بين خصائص الميكروبيوم وثوابت الرفض المناعي (ICR). أجرى الفريق تحليلًا جينوميًا شاملًا لعينات طازجة مجمدة من 348 مريضًا مصابًا بسرطان القولون والمستقيم الأولي، بما في ذلك تسلسل الحمض النووي الريبوزي (RNA) للأورام وأنسجة القولون والمستقيم السليمة المطابقة، وتسلسل الإكسوم الكامل، وتسلسل مستقبلات الخلايا التائية العميقة، وتسلسل جينات الرنا الريبوزي البكتيري 16S، بالإضافة إلى تسلسل جينوم الورم الكامل لمزيد من توصيف الميكروبيوم. نُشرت الدراسة في مجلة Nature Medicine بعنوان "أطلس متكامل للأورام والمناعة والميكروبيوم لسرطان القولون".
مقالة نشرت في مجلة Nature Medicine
نظرة عامة على AC-ICAM
استخدم الباحثون منصة جينومية متعامدة لتحليل عينات أورام طازجة مجمدة، ومطابقة أنسجة القولون السليمة المجاورة (أزواج الورم والخلايا السليمة) من مرضى شُخِّصوا نسيجيًا بسرطان القولون دون علاج جهازي. واستنادًا إلى تسلسل الإكسوم الكامل (WES)، ومراقبة جودة بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-seq)، وفحص معايير الإدراج، تم الاحتفاظ بالبيانات الجينومية من 348 مريضًا واستخدامها للتحليل اللاحق، بمتوسط متابعة بلغ 4.6 سنوات. أطلق فريق البحث على هذا المورد اسم Sidra-LUMC AC-ICAM: خريطة ودليل لتفاعلات المناعة والسرطان والميكروبيوم (الشكل 1).
التصنيف الجزيئي باستخدام ICR
من خلال التقاط مجموعة معيارية من العلامات الجينية المناعية للمراقبة المناعية المستمرة للسرطان، تُسمى ثابت الرفض المناعي (ICR)، حسّن فريق البحث هذا الثابت بتكثيفه في لوحة من 20 جينًا تغطي أنواعًا مختلفة من السرطان، بما في ذلك الورم الميلانيني، وسرطان المثانة، وسرطان الثدي. كما ارتبط ثابت الرفض المناعي باستجابة العلاج المناعي في مجموعة متنوعة من أنواع السرطان، بما في ذلك سرطان الثدي.
أولاً، تحقق الباحثون من صحة بصمة ICR لمجموعة AC-ICAM، باستخدام نهج التصنيف المشترك القائم على جينات ICR لتصنيف المجموعة إلى ثلاث مجموعات/أنواع فرعية مناعية: ICR مرتفع (أورام ساخنة)، ICR متوسط، وICR منخفض (أورام باردة) (الشكل 1ب). وصف الباحثون الاستعداد المناعي المرتبط بالأنواع الفرعية الجزيئية المتفق عليها (CMS)، وهو تصنيف لسرطان القولون قائم على النسخ. شملت فئات CMS: CMS1/مناعي، وCMS2/تقليدي، وCMS3/أيضيّ، وCMS4/موسطي. أظهر التحليل أن درجات ICR كانت مرتبطة سلبًا بمسارات معينة لخلايا السرطان في جميع الأنواع الفرعية لـ CMS، ولم تُلاحظ ارتباطات إيجابية مع المسارات المثبطة للمناعة والمسارات المرتبطة بالنسيج الضام إلا في أورام CMS4.
في جميع حالات CMS، كانت وفرة الخلايا القاتلة الطبيعية (NK) ومجموعات الخلايا التائية أعلى في الأنواع الفرعية المناعية العالية ICR، مع تباين أكبر في مجموعات الكريات البيض الأخرى (الشكل 1 ج). كان لدى الأنواع الفرعية المناعية ICR متوسط عمر إجمالي مختلف ومعدل بقاء خالٍ من التقدم، مع زيادة تدريجية في ICR من منخفض إلى مرتفع (الشكل 1 د)، مما يؤكد الدور التنبؤي لـ ICR في سرطان القولون والمستقيم.
الشكل 1. تصميم دراسة AC-ICAM، والتوقيع الجيني المرتبط بالمناعة، والأنماط الفرعية المناعية والجزيئية والبقاء على قيد الحياة.
يلتقط ICR الخلايا التائية المخصبة بالورم والمضخمة استنساخيًا
أُفيد بأن نسبة قليلة فقط من الخلايا التائية المتسللة إلى أنسجة الورم تكون متخصصة لمستضدات الورم (أقل من 10%). لذلك، تُسمى غالبية الخلايا التائية داخل الورم بالخلايا التائية المتفرجة. لوحظ أقوى ارتباط بين عدد الخلايا التائية التقليدية ومستقبلات الخلايا التائية المنتجة في المجموعات الفرعية للخلايا السدوية وكريات الدم البيضاء (التي تم الكشف عنها بواسطة تسلسل الحمض النووي الريبي)، والذي يمكن استخدامه لتقدير المجموعات الفرعية للخلايا التائية (الشكل 2أ). في مجموعات ICR (التصنيف العام وتصنيف CMS)، لوحظ أعلى استنساخ لمستقبلات الخلايا التائية المناعية SEQ في المجموعات ذات ICR-high والنوع الفرعي CMS1/المناعي (الشكل 2ج)، مع أعلى نسبة للأورام ذات ICR-high. باستخدام كامل النسخ (18,270 جينًا)، كانت ستة جينات ICR (IFNG، STAT1، IRF1، CCL5، GZMA، وCXCL10) من بين الجينات العشرة الأولى المرتبطة ارتباطًا إيجابيًا باستنساخ التسلسل المناعي TCR (الشكل 2د). ارتبط استنساخ التسلسل المناعي TCR بمعظم جينات ICR بشكل أقوى من الارتباطات التي لوحظت باستخدام علامات CD8+ المستجيبة للورم (الشكلان 2و و2ز). ختامًا، يشير التحليل أعلاه إلى أن بصمة ICR تُظهر وجود خلايا تائية مُعززة بالورم ومُضخّمة استنساخيًا، وقد تُفسر آثارها التنبؤية.
الشكل 2. مقاييس TCR والارتباط بالجينات المرتبطة بالمناعة والأنواع الفرعية المناعية والجزيئية.
تكوين الميكروبيوم في الأنسجة السليمة وأنسجة سرطان القولون
أجرى الباحثون تسلسل الحمض النووي الريبوزي الريبوزي منقوص الأكسجين 16S باستخدام الحمض النووي المُستخلص من أنسجة ورم وسليمة مُتطابقة من 246 مريضًا (الشكل 3أ). وللتحقق من صحة النتائج، حلل الباحثون أيضًا بيانات تسلسل جين الحمض النووي الريبوزي الريبوزي منقوص الأكسجين 16S من 42 عينة ورم إضافية لم يتوفر لها حمض نووي طبيعي مُطابق للتحليل. أولًا، قارن الباحثون الوفرة النسبية للنباتات بين الأورام المُتطابقة وأنسجة القولون السليمة. لوحظت زيادة ملحوظة في بكتيريا كلوستريديوم بيرفرينجنز في الأورام مُقارنةً بالعينات السليمة (الشكل 3أ-3د). لم يُلاحظ فرق كبير في تنوع ألفا (تنوع ووفرة الأنواع في عينة واحدة) بين عينات الورم والعينات السليمة، ولوحظ انخفاض طفيف في التنوع الميكروبي في الأورام ذات معدل ICR المرتفع مُقارنةً بالأورام ذات معدل ICR المنخفض.
للكشف عن الارتباطات السريرية المهمة بين السمات الميكروبية والنتائج السريرية، سعى الباحثون إلى استخدام بيانات تسلسل جينات الرنا الريبوسومي 16S لتحديد سمات الميكروبيوم التي تُنبئ بالبقاء على قيد الحياة. في تجربة AC-ICAM246، استخدم الباحثون نموذج انحدار OS Cox الذي اختار 41 سمة ذات معاملات غير صفرية (مرتبطة باختلاف خطر الوفاة)، تُسمى مُصنِّفات MBR (الشكل 3و).
في هذه المجموعة التدريبية (ICAM246)، ارتبط انخفاض درجة MBR (MBR <0، MBR منخفض) بانخفاض ملحوظ في خطر الوفاة (85%). وأكد الباحثون العلاقة بين انخفاض MBR (خطر) وإطالة البقاء على قيد الحياة في مجموعتين تم التحقق من صحتهما بشكل مستقل (ICAM42 وTCGA-COAD). (الشكل 3) أظهرت الدراسة ارتباطًا قويًا بين المكورات المعوية ودرجات MBR، والتي كانت متشابهة في أنسجة القولون السرطانية والسليمة.
الشكل 3. الميكروبيوم في الورم والأنسجة السليمة والعلاقة بين معدل الاستجابة المناعية وبقاء المريض.
خاتمة
يُمكّن نهج التعددية الجينية المُستخدم في هذه الدراسة من الكشف والتحليل الدقيقين للبصمة الجزيئية للاستجابة المناعية في سرطان القولون والمستقيم، ويكشف عن التفاعل بين الميكروبيوم والجهاز المناعي. وقد كشف تسلسل مستقبلات الخلايا التائية العميقة (TCR) لأنسجة الورم والأنسجة السليمة أن التأثير التنبؤي لمستقبلات الخلايا التائية (ICR) قد يُعزى إلى قدرتها على التقاط نسخ الخلايا التائية المُخصبة للورم، وربما المُخصصة لمستضد الورم.
من خلال تحليل تركيبة ميكروبيوم الورم باستخدام تسلسل جين 16S rRNA في عينات AC-ICAM، حدد الفريق بصمة ميكروبيوم (درجة خطر MBR) ذات قيمة تشخيصية عالية. على الرغم من أن هذه البصمة مستمدة من عينات الأورام، إلا أن هناك ارتباطًا وثيقًا بين صحة القولون والمستقيم ودرجة خطر MBR للورم، مما يشير إلى أن هذه البصمة قد تعكس تركيبة ميكروبيوم الأمعاء لدى المرضى. من خلال الجمع بين درجتي ICR وMBR، أمكن تحديد وإثبات صحة مؤشر حيوي متعدد الأوميات للطلاب، والذي يتنبأ ببقاء مرضى سرطان القولون على قيد الحياة. توفر مجموعة بيانات الدراسة متعددة الأوميات موردًا لفهم بيولوجيا سرطان القولون بشكل أفضل، والمساعدة في اكتشاف مناهج علاجية مخصصة.
وقت النشر: ١٥ يونيو ٢٠٢٣
إعدادات الخصوصية