Nat Med | მრავალმხრივი მიდგომა ინტეგრირებული სიმსივნის რუქაზე

Nat Med | მრავალმხრივი მიდგომა ინტეგრირებული სიმსივნის, იმუნური და მიკრობული ლანდშაფტის რუქაზე, კოლორექტალური კიბოს შესახებ, ცხადყოფს მიკრობიუმის ურთიერთქმედებას იმუნურ სისტემასთან
მიუხედავად იმისა, რომ ბოლო წლების განმავლობაში ფართოდ იქნა შესწავლილი ბიომარკერები ფართოდ შესწავლილი, ამჟამინდელი კლინიკური სახელმძღვანელო პრინციპები ეყრდნობა მხოლოდ სიმსივნური-ლიმფ-მეტასტაზების დადგმას და დნმ-ის შეუსაბამობის შეკეთების (MMR) დეფექტების ან მიკროსატელიტური არასტაბილურობის (MSI) (MSI) გამოვლენას (სტანდარტული პათოლოგიის ტესტირების გარდა), მკურნალობის რეკომენდაციების დასადგენად. მკვლევარებმა აღნიშნეს, რომ ასოცირდება გენის გამოხატვაზე დაფუძნებული იმუნური პასუხები, მიკრობული პროფილები და სიმსივნის სტრომა კიბოს გენომის ატლასის (TCGA) კოლორექტალური კიბოს კოჰორტსა და პაციენტთა გადარჩენაში.

როგორც კვლევებმა პროგრესირა, პირველადი კოლორექტალური კიბოს რაოდენობრივი მახასიათებლები, მათ შორის კიბოს კიბოს უჯრედული, იმუნური, სტრომალური ან მიკრობული ხასიათი, აღინიშნა, რომ მნიშვნელოვნად არის დაკავშირებული კლინიკურ შედეგებთან, მაგრამ ჯერ კიდევ არსებობს შეზღუდული გაგება იმის შესახებ, თუ როგორ მოქმედებს მათი ურთიერთქმედება პაციენტის შედეგებზე.
ფენოტიპურ სირთულესა და შედეგს შორის ურთიერთობის გასანადგურებლად, ყატარის SIDRA სამედიცინო კვლევების ინსტიტუტის მკვლევართა ჯგუფმა ახლახანს შეიმუშავა და დაადასტურა ინტეგრირებული ქულა (მიკროსკარი), რომელიც განსაზღვრავს პაციენტთა ჯგუფს, რომელსაც აქვს კარგი გადარჩენის მაჩვენებელი, მიკრობიუმის მახასიათებლებისა და იმუნური უარის თქმის თანმიმდევრობით (ICR) აერთიანებს. გუნდმა შეასრულა ახალი გაყინული ნიმუშების ყოვლისმომცველი გენომიური ანალიზი 348 პაციენტიდან, რომელთაც აქვთ პირველადი კოლორექტალური კიბო, მათ შორის სიმსივნეების რნმ-ის თანმიმდევრობა და ჯანსაღი კოლორექტალური ქსოვილის, მთელი ეგზოტიკური თანმიმდევრობა, ღრმა T- უჯრედების რეცეპტორი და 16S ბაქტერიული rRNA გენის თანმიმდევრობა, რომელიც ავსებს მთლიანი სიმსივნის გენომის თანმიმდევრობით, მიკრობიომების შემდგომი რეალიზაციისთვის. კვლევა გამოიცა Nature Medicine- ში, როგორც ”ინტეგრირებული სიმსივნე, იმუნური და მიკრობიული ატლასი მსხვილი ნაწლავის კიბოს”.

სტატია გამოქვეყნებულია ბუნების მედიცინაში

AC-ICAM მიმოხილვა

მკვლევარებმა გამოიყენეს ორთოგონალური გენომიური პლატფორმა, რათა გაანალიზონ ახალი გაყინული სიმსივნის ნიმუშები და შეესაბამებოდნენ მიმდებარე ჯანსაღი მსხვილი ნაწლავის ქსოვილს (სიმსივნურ-ნორმალურ წყვილს) პაციენტებს, რომლებსაც აქვთ მსხვილი ნაწლავის კიბოს ჰისტოლოგიური დიაგნოზი, სისტემური თერაპიის გარეშე. მთელი ექსტრემალური თანმიმდევრობის (WES), RNA-Seq მონაცემთა ხარისხის კონტროლისა და ინკლუზიური კრიტერიუმების სკრინინგის საფუძველზე, 348 პაციენტიდან გენომიური მონაცემები შეინარჩუნეს და გამოიყენეს ქვემო დინების ანალიზისთვის, მედიცინებით 4.6 წლის განმავლობაში. სამეცნიერო ჯგუფმა დაასახელა ეს რესურსი Sidra-Lumc AC-ICAM: რუკა და სახელმძღვანელო იმუნური კიბოს მიკრობიური ურთიერთქმედებების შესახებ (სურათი 1).

მოლეკულური კლასიფიკაცია ICR– ის გამოყენებით

იმუნური გენეტიკური მარკერების მოდულური კომპლექტის დაპყრობა კიბოს უწყვეტი იმუნოსურვიზაციისთვის, რომელსაც უწოდებენ უარის თქმის იმუნურ მუდმივობას (ICR), კვლევის ჯგუფმა ოპტიმიზაცია მოახდინა ICR– ს მიერ 20 გენის პანელში კონდენსაციით, რომელიც მოიცავს სხვადასხვა კიბოს ტიპებს, მათ შორის მელანომას, ბუშტის კიბოს და ძუძუს კიბოს. ICR ასევე ასოცირდება იმუნოთერაპიის რეაგირებასთან კიბოს სხვადასხვა ტიპში, მათ შორის ძუძუს კიბოს ჩათვლით.

პირველ რიგში, მკვლევარებმა დაადასტურეს AC-ICAM კოჰორტის ICR ხელმოწერა, ICR გენის დაფუძნებული კოკლასიფიკაციის მიდგომის გამოყენებით, კოჰორტის სამ მტევანში/იმუნურ ქვეტიპებად კლასიფიკაციისთვის: მაღალი ICR (ცხელი სიმსივნეები), საშუალო ICR და დაბალი ICR (ცივი სიმსივნეები) (სურათი 1B). მკვლევარებმა დაასახელეს იმუნური მიდრეკილება, რომელიც დაკავშირებულია კონსენსუსის მოლეკულურ ქვეტიპებთან (CMS), მსხვილი ნაწლავის კიბოს ტრანსკრიპციული დაფუძნებული კლასიფიკაციით. CMS კატეგორიებში შედის CMS1/Immune, CMS2/Canonical, CMS3/მეტაბოლური და CMS4/Mesenchymal. ანალიზმა აჩვენა, რომ ICR ქულები უარყოფითად იყო დაკავშირებული კიბოს უჯრედების გარკვეულ გზებთან ყველა CMS ქვეტიპში, ხოლო დადებითი კორელაციები იმუნოსუპრესორულ და სტრომულთან დაკავშირებული გზებით დაფიქსირდა მხოლოდ CMS4 სიმსივნეებში.

ყველა CMS- ში, ბუნებრივი მკვლელი (NK) უჯრედისა და T უჯრედების ქვესისტემების სიმრავლე ყველაზე მაღალი იყო ICR მაღალი იმუნური ქვეტიპებში, უფრო მეტი ცვალებადობით სხვა ლეიკოციტების ქვესათაურებში (სურათი 1C) .ICR იმუნურ ქვეტიპებს ჰქონდათ სხვადასხვა OS და PFS, ICR– ის პროგრესული მატება დაბალი და მაღალი (სურათი 1D), რომელიც ახდენს ICR– ს პროკურტურ როლს.

სურათი 1. AC-ICAM შესწავლის დიზაინი, იმუნთან დაკავშირებული გენის ხელმოწერა, იმუნური და მოლეკულური ქვეტიპები და გადარჩენა.
ICR იპყრობს სიმსივნეზე გამდიდრებულ, კლონალურად გაძლიერებულ T უჯრედებს
T უჯრედების მხოლოდ უმცირესობამ, რომლებიც ახდენენ სიმსივნურ ქსოვილს, სპეციფიკურია სიმსივნის ანტიგენებისთვის (10%-ზე ნაკლები). ამრიგად, ინტრა-სიმსივნური T უჯრედების უმეტესი ნაწილი მოიხსენიება, როგორც შემსრულებელი T უჯრედები (გამანადგურებელი T უჯრედები). ყველაზე ძლიერი კორელაცია ჩვეულებრივი T უჯრედების რაოდენობას პროდუქტიული TCR– ით დაფიქსირდა სტრომულ უჯრედებსა და ლეიკოციტების ქვეპოპულაციებში (გამოვლენილია RNA-Seq– ით), რომელთა გამოყენება შესაძლებელია T უჯრედების ქვეპოპულაციების შესაფასებლად (სურათი 2 ა). ICR მტევანებში (საერთო და CMS კლასიფიკაცია), იმუნური SEQ TCR– ების ყველაზე მაღალი კლონალობა დაფიქსირდა ICR– ის მაღალი და CMS ქვეტიპის CMS1/იმუნური ჯგუფებში (სურათი 2C), ICR– ის მაღალი სიმსივნეების ყველაზე მაღალი პროპორციით. მთელი ტრანსკრიპციის (18,270 გენის) გამოყენებით, ექვსი ICR გენი (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA და CXCL10) იყო იმ ათეულთა შორის, რომელიც დადებითად არის დაკავშირებული TCR იმუნური SEQ კლონალობასთან (სურათი 2D). Immunoseq TCR კლონალობა უფრო მკაცრად უკავშირდება ICR- ს გენების უმეტესობას, ვიდრე კორელაციები, რომლებიც დაფიქსირდა სიმსივნური პასუხისმგებლობის CD8+ მარკერების გამოყენებით (სურათი 2F და 2G). დასკვნის სახით, ზემოხსენებული ანალიზით ვარაუდობენ, რომ ICR ხელმოწერა აღძრავს სიმსივნის გამდიდრებული, კლონალურად გაძლიერებული T უჯრედების არსებობას და შეიძლება აიხსნას მისი პროგნოზული შედეგები.

სურათი 2. TCR მეტრიკა და კორელაცია იმუნთან დაკავშირებულ გენებთან, იმუნურ და მოლეკულურ ქვეტიპებთან.
მიკრობიუმის შემადგენლობა ჯანმრთელ და მსხვილი ნაწლავის კიბოს ქსოვილებში
მკვლევარებმა შეასრულეს 16S rRNA თანმიმდევრობა, 246 პაციენტიდან შესაბამისი სიმსივნისა და ჯანსაღი მსხვილი ნაწლავის ქსოვილისგან მოპოვებული დნმ -ის გამოყენებით (სურათი 3 ა). დადასტურებისთვის, მკვლევარებმა დამატებით გაანალიზეს 16S rRNA გენის თანმიმდევრობის მონაცემები დამატებითი 42 სიმსივნის ნიმუშიდან, რომელსაც არ ჰქონდა შესაბამისი დნმ -ის ანალიზისთვის ხელმისაწვდომი. პირველ რიგში, მკვლევარებმა შეადარეს ფლორის შედარებით სიმრავლე შესაბამის სიმსივნეებსა და ჯანსაღი მსხვილი ნაწლავის ქსოვილს შორის. Clostridium perfringens მნიშვნელოვნად გაიზარდა სიმსივნეებში ჯანმრთელ ნიმუშებთან შედარებით (სურათი 3A-3D). სიმსივნესა და ჯანმრთელ ნიმუშებს შორის ალფა მრავალფეროვნებაში (მრავალფეროვნება და სახეობების მრავალფეროვნება და სიმრავლე) არ ყოფილა, ხოლო მიკრობული მრავალფეროვნების მოკრძალებული შემცირება დაფიქსირდა ICR- ის მაღალი სიმსივნეებით, ვიდრე ICR-დაბალი სიმსივნეები.
მიკრობული პროფილებსა და კლინიკურ შედეგებს შორის კლინიკურად შესაბამისი ასოციაციების გამოსავლენად, მკვლევარებმა მიზნად ისახეს 16S rRNA გენის თანმიმდევრობის მონაცემების გამოყენება მიკრობიუმის მახასიათებლების დასადგენად, რომლებიც პროგნოზირებენ გადარჩენას. AC-ICAM246- ში მკვლევარებმა მართეს OS კოქსის რეგრესიის მოდელი, რომელმაც შეარჩია 41 თვისება არა-ნულოვანი კოეფიციენტებით (ასოცირდება დიფერენციალური სიკვდილიანობის რისკთან), რომელსაც ეწოდება MBR კლასიფიკატორები (სურათი 3F).
ამ სასწავლო ჯგუფში (ICAM246), დაბალი MBR ქულა (MBR <0, დაბალი MBR) ასოცირდება სიკვდილის მნიშვნელოვნად დაბალ რისკთან (85%). მკვლევარებმა დაადასტურეს ასოციაცია დაბალ MBR (რისკის) და გახანგრძლივებულ OS- ს შორის, დამოუკიდებლად დამოწმებულ ჯგუფში (ICAM42 და TCGA- დატვირთვა). .

სურათი 3. მიკრობიომი სიმსივნისა და ჯანმრთელ ქსოვილებში და ურთიერთობა ICR- სთან და პაციენტის გადარჩენასთან.
დასკვნა
ამ კვლევაში გამოყენებული მრავალმხრივი მიდგომა საშუალებას იძლევა საფუძვლიანი გამოვლენა და ანალიზი კოლორექტალურ კიბოში იმუნური რეაქციის მოლეკულური ხელმოწერის შესახებ და ცხადყოფს მიკრობიომსა და იმუნურ სისტემას შორის ურთიერთქმედებას. სიმსივნისა და ჯანსაღი ქსოვილების ღრმა TCR თანმიმდევრობით გამოვლინდა, რომ ICR– ის პროგნოზული ეფექტი შეიძლება გამოწვეული იყოს სიმსივნის გამდიდრებული და შესაძლოა სიმსივნის ანტიგენის სპეციფიკური T უჯრედების კლონების ხელში ჩაგდების უნარით.

სიმსივნის მიკრობიუმის შემადგენლობის ანალიზით, AC-ICAM ნიმუშებში 16S rRNA გენის თანმიმდევრობის გამოყენებით, გუნდმა გამოავლინა მიკრობიუმის ხელმოწერა (MBR რისკის ქულა) ძლიერი პროგნოზული მნიშვნელობით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ხელმოწერა წარმოიშვა სიმსივნის ნიმუშებიდან, ძლიერი კორელაცია მოხდა ჯანმრთელ კოლორექტუმსა და სიმსივნის MBR რისკის ქულას შორის, ვარაუდობს, რომ ამ ხელმოწერამ შეიძლება დაიპყროს პაციენტების ნაწლავის მიკრობიუმის შემადგენლობა. ICR და MBR ქულების შერწყმით, შესაძლებელი გახდა მრავალმხრივი სტუდენტური ბიომარკერის იდენტიფიცირება და შემოწმება, რომელიც პროგნოზირებს გადარჩენას მსხვილი ნაწლავის კიბოს მქონე პაციენტებში. კვლევის მრავალმხრივი მონაცემთა ბაზა უზრუნველყოფს რესურსს მსხვილი ნაწლავის კიბოს ბიოლოგიის უკეთ გასაგებად და პერსონალიზირებული თერაპიული მიდგომების აღმოჩენაში.

მითითება:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, Ei et al. მსხვილი ნაწლავის კიბოს ინტეგრირებული სიმსივნე, იმუნური და მიკრობული ატლასი. Nat Med 29, 1273–1286 (2023).