نات ميد | نهج متعدد الأطراف لرسم خرائط الورم المتكامل

نات ميد | إن نهج متعدد الأطراف لرسم خرائط للورم المتكامل والمناعة والميكروبات لسرطان القولون والمستقيم يكشف عن تفاعل الميكروبيوم مع الجهاز المناعي
على الرغم من أن المؤشرات الحيوية لسرطان القولون الأساسي قد تمت دراسة على نطاق واسع في السنوات الأخيرة ، إلا أن الإرشادات السريرية الحالية تعتمد فقط على انطلاق العيوب في عقدة الورم أو العيوب (MMR) أو عدم استقرار Microsatellite (بالإضافة إلى اختبارات علم الأمراض القياسية) لتحديد توصيات العلاج. لاحظ الباحثون عدم وجود ارتباط بين الاستجابات المناعية القائمة على التعبير الجيني ، والملفات التعليمية الميكروبية ، وسدادات الورم في أطلس جينوم السرطان (TCGA) مجموعة سرطان القولون والمريض والبقاء على قيد الحياة.

مع تقدم الأبحاث ، تم الإبلاغ عن الخصائص الكمية لسرطان القولون والمستقيم الأولي ، بما في ذلك الطبيعة الخلوية السرطانية أو المناعة أو اللحمية أو الميكروبية للسرطان ، ارتباطًا كبيرًا بالنتائج السريرية ، ولكن لا يزال هناك فهم محدود لكيفية تأثير تفاعلاتهم على نتائج المريض.
لتشريح العلاقة بين التعقيد المظهري والنتائج ، قام فريق من الباحثين من معهد SIDRA للبحوث الطبية في قطر مؤخرًا بتطوير ونتيجة متكاملة (Microscore) التي تحدد مجموعة من المرضى الذين يعانون من معدلات البقاء على قيد الحياة الجيدة من خلال الجمع بين خصائص الميكروبيوم وثوابت رفض المناعة (ICR). أجرى الفريق تحليلًا شاملًا للجينوم للعينات المجمدة الطازجة من 348 مريضًا يعانون من سرطان القولون والمستقيم الأولي ، بما في ذلك تسلسل الحمض النووي الريبي للأورام والأنسجة القولون والمستقيم المتطابق ، وتسلسل Exome الكامل ، ومستقبلات الخلايا التائية العميقة وتسلسل الجينات البكتيرية 16S ، وتسلق التسلسل الكامل لتتميز بتخصيص الميكروبات. تم نشر الدراسة في طب الطبيعة باعتبارها "ورم متكامل ، أطلس المناعة والميكروبيوم لسرطان القولون".

مقال نشر في طب الطبيعة

نظرة عامة على AC-ICAM

استخدم الباحثون منصة جينومية متعامدة لتحليل عينات الورم المتجمدة الطازجة وتتطابق مع أنسجة القولون الصحية المجاورة (الأزواج غير الطبيعية للورم) من المرضى الذين يعانون من تشخيص نسيجي لسرطان القولون دون علاج جهازي. استنادًا إلى التسلسل الكامل (WES) ، ومراقبة جودة بيانات RNA-SEQ ، وفحص معايير التضمين ، تم الاحتفاظ بالبيانات الجينية من 348 مريضًا واستخدامها لتحليل المصب مع متابعة متوسطة قدرها 4.6 سنوات. قام فريق الأبحاث بتسمية هذا المورد SIDRA-LUMC AC-ICAM: خريطة ودليل لتفاعلات السرطان المناعي الميكروبيوم (الشكل 1).

التصنيف الجزيئي باستخدام ICR

عند التقاط مجموعة معيارية من العلامات الوراثية المناعية لمحاكاة المناعة المستمرة للسرطان ، والتي تسمى الثابت المناعي للرفض (ICR) ، قام فريق البحث بتحسين ICR من خلال تكثيفه في لوحة 20 جينات تغطي أنواعًا مختلفة من السرطان ، بما في ذلك سرطان الجلد وسرطان المثانة وسرطان الثدي. ارتبط ICR أيضًا بالاستجابة للعلاج المناعي في مجموعة متنوعة من أنواع السرطان ، بما في ذلك سرطان الثدي.

أولاً ، قام الباحثون بالتحقق من صحة توقيع ICR لفوج AC-ICAM ، باستخدام نهج التصنيف المشترك القائم على الجينات ICR لتصنيف الفوج إلى ثلاث مجموعات/أنواع فرعية مناعية: ICR عالية (الأورام الساخنة) ، ICR متوسطة و ICR منخفضة (الأورام الباردة) (الشكل 1B). وصف الباحثون الميل المناعي المرتبط بالأنواع الفرعية الجزيئية للإجماع (CMS) ، وهو تصنيف قائم على نسبة الإصابة بسرطان القولون. شملت فئات CMS CMS1/IMMUNE ، CMS2/CANONICAL ، CMS3/METABLOCIT و CMS4/MESENCHYMAL. أظهر التحليل أن درجات ICR كانت مرتبطة سلبًا بمسارات خلايا سرطان معينة في جميع الأنواع الفرعية CMS ، وقد لوحظت ارتباطات إيجابية مع مسارات مثبطة للمناعة ومرتبطة فقط في أورام CMS4.

في جميع CMS ، كانت وفرة مجموعات خلايا الخلايا والخلايا الطبيعية (NK) الأعلى في الأنواع الفرعية المناعية العالية ICR ، مع وجود تباين أكبر في مجموعات الكريات البيض الأخرى (الشكل 1C). كانت الأنواع الفرعية المناعية ICR لديها OS و PFS مختلفة ، مع زيادة تدريجية في ICR من انخفاض إلى ارتفاع (الشكل 1D) ، تم التحقق من صحة الدور المبرمج في ICR.

الشكل 1. تصميم دراسة AC-ICAM ، توقيع الجينات المرتبطة بالمناعة ، الأنواع الفرعية المناعية والجزيئية والبقاء.
يلتقط ICR خلايا T المخصبة للورم ،
تم الإبلاغ فقط عن أقلية من الخلايا التائية التي تتسلل إلى أنسجة الورم الخاصة بمستضدات الورم (أقل من 10 ٪). لذلك ، يشار إلى غالبية الخلايا التائية داخل الورم على أنها خلايا T المتابعة (الخلايا التائية المارة). وقد لوحظ أقوى ارتباط مع عدد الخلايا التائية التقليدية مع TCRs إنتاجية في الخلايا اللحمية والكريات البيض الفرعية (التي تم اكتشافها بواسطة RNA-seq) ، والتي يمكن استخدامها لتقدير المجموعات السكانية الفرعية للخلايا التائية (الشكل 2A). في مجموعات ICR (بشكل عام وتصنيف CMS) ، لوحظت أعلى استنساخ من TCRs المناعي في مجموعات CMS1/IMMUNE من نوع ICR و CMS (الشكل 2C) ، مع أعلى نسبة من أورام ICR عالية. باستخدام النص بأكمله (18،270 جينًا) ، كانت ستة جينات ICR (IFNG ، STAT1 ، IRF1 ، CCL5 ، GZMA ، و CXCL10) من بين أفضل عشرة جينات مرتبطة بشكل إيجابي مع استنساخ TCR المناعي (الشكل 2D). ترتبط استنساخ TCR Immunoseq بقوة أكبر مع معظم جينات ICR من الارتباطات التي لوحظت باستخدام علامات CD8+ المستجيبة للورم (الشكل 2F و 2G). في الختام ، يشير التحليل أعلاه إلى أن توقيع ICR يلتقط وجود الخلايا التائية المخصبة للورم ، وقد يفسر آثاره النذير.

الشكل 2.
تكوين الميكروبيوم في أنسجة سرطان القولون الصحي
أجرى الباحثون تسلسل رنا الريباسي 16S باستخدام الحمض النووي المستخرج من الورم المتطابق وأنسجة القولون الصحي من 246 مريضا (الشكل 3A). للتحقق من الصحة ، قام الباحثون أيضًا بتحليل بيانات تسلسل الجينات 16S RRNA من 42 عينة من الورم الإضافية التي لم تتطابق مع الحمض النووي الطبيعي المتاحة للتحليل. أولاً ، قارن الباحثون الوفرة النسبية للنباتات بين الأورام المتطابقة وأنسجة القولون الصحية. تم زيادة clostridium perfringens بشكل كبير في الأورام مقارنة بالعينات الصحية (الشكل 3A-3D). لم يكن هناك فرق كبير في تنوع ألفا (تنوع ووفرة الأنواع في عينة واحدة) بين الورم والعينات الصحية ، ولوحظ انخفاضًا متواضعًا في التنوع الميكروبي في أورام ICR عالية نسبة إلى أورام ICR-LOW.
للكشف عن الارتباطات ذات الصلة سريريًا بين الملامح الميكروبية والنتائج السريرية ، يهدف الباحثون إلى استخدام بيانات تسلسل الجينات الرنا الريباسي 16S لتحديد ميزات الميكروبيوم التي تتوقع البقاء على قيد الحياة. في AC-ICAM246 ، قام الباحثون بإدارة نموذج انحدار OS Cox الذي اختار 41 ميزات مع معاملات غير صفرية (مرتبطة بمخاطر الوفيات التفاضلية) ، تسمى مصنفات MBR (الشكل 3F).
في هذه المجموعة التدريبية (ICAM246) ، ارتبطت درجة MBR منخفضة (MBR <0 ، منخفضة MBR) مع مخاطر أقل بكثير من الوفاة (85 ٪). أكد الباحثون الارتباط بين انخفاض MBR (المخاطر) ونظام التشغيل الطويل في اثنين من الأفواج التي تم التحقق من صحتها بشكل مستقل (ICAM42 و TCGA-COAD). (الشكل 3) أظهرت الدراسة وجود علاقة قوية بين درجات الكوكشي و MBR ، والتي كانت متشابهة في أنسجة القولون والورم.

الشكل 3. الميكروبيوم في الورم والأنسجة الصحية والعلاقة مع ICR وبقاء المريض.
خاتمة
يتيح نهج Multi-Omics المستخدم في هذه الدراسة الكشف الشامل وتحليل التوقيع الجزيئي للاستجابة المناعية في سرطان القولون والمستقيم ويكشف التفاعل بين الميكروبيوم والجهاز المناعي. كشف تسلسل TCR العميق للورم والأنسجة الصحية أن التأثير النذير لـ ICR قد يكون بسبب قدرته على التقاط استنساخات T المحددة من مستضد الورم وربما مستضد الورم.

من خلال تحليل تكوين الميكروبيوم الورم باستخدام تسلسل الجينات الرنا الريباسي 16S في عينات AC-ICAM ، حدد الفريق توقيع الميكروبيوم (درجة مخاطر MBR) ذات قيمة النذير القوية. على الرغم من أن هذا التوقيع قد تم اشتقاقه من عينات الورم ، إلا أنه كان هناك علاقة قوية بين كوندجال موزى صحية ودرجة مخاطر MBR للورم ، مما يشير إلى أن هذا التوقيع قد يلتقط تكوين الميكروبيوم الأمعاء للمرضى. من خلال الجمع بين درجات ICR و MBR ، كان من الممكن تحديد والتحقق من صحة العلامات الحيوية للطلاب متعددة الأوبئة التي تتوقع البقاء على قيد الحياة في المرضى الذين يعانون من سرطان القولون. توفر مجموعة البيانات المتعددة الأميين للدراسة مورداً لفهم بيولوجيا سرطان القولون بشكل أفضل والمساعدة في اكتشاف الأساليب العلاجية المخصصة.

مرجع:
Roelands ، J. ، Kuppen ، PJK ، Ahmed ، Ei et al. ورم متكامل ، أطلس المناعة والميكروبيوم من سرطان القولون. Nat Med 29 ، 1273–1286 (2023).