నాట్ మెడ్ | ఇంటిగ్రేటెడ్ ట్యూమర్‌ను మ్యాపింగ్ చేయడానికి బహుళ-ఓమిక్స్ విధానం

నాట్ మెడ్ | కొలొరెక్టల్ క్యాన్సర్ యొక్క ఇంటిగ్రేటెడ్ ట్యూమర్, రోగనిరోధక మరియు సూక్ష్మజీవుల ప్రకృతి దృశ్యాన్ని మ్యాపింగ్ చేయడానికి బహుళ-ఓమిక్స్ విధానం రోగనిరోధక వ్యవస్థతో మైక్రోబయోమ్ యొక్క పరస్పర చర్యను వెల్లడిస్తుంది
ప్రైమరీ కోలన్ క్యాన్సర్‌కు సంబంధించిన బయోమార్కర్‌లను ఇటీవలి సంవత్సరాలలో విస్తృతంగా అధ్యయనం చేసినప్పటికీ, ప్రస్తుత క్లినికల్ మార్గదర్శకాలు ట్యూమర్-లింఫ్ నోడ్-మెటాస్టాసిస్ స్టేజింగ్ మరియు DNA అసమతుల్యత మరమ్మత్తు (MMR) లోపాలు లేదా మైక్రోసాటిలైట్ అస్థిరత (MSI) (ప్రామాణిక పాథాలజీ పరీక్షతో పాటుగా) గుర్తించడంపై మాత్రమే ఆధారపడతాయి. ) చికిత్స సిఫార్సులను నిర్ణయించడానికి. క్యాన్సర్ జీనోమ్ అట్లాస్ (TCGA) కొలొరెక్టల్ క్యాన్సర్ కోహోర్ట్ మరియు రోగి మనుగడలో జన్యు వ్యక్తీకరణ-ఆధారిత రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనలు, సూక్ష్మజీవుల ప్రొఫైల్‌లు మరియు ట్యూమర్ స్ట్రోమా మధ్య సంబంధం లేకపోవడాన్ని పరిశోధకులు గుర్తించారు.

పరిశోధన పురోగమిస్తున్న కొద్దీ, క్యాన్సర్ సెల్యులార్, ఇమ్యూన్, స్ట్రోమల్ లేదా క్యాన్సర్ యొక్క సూక్ష్మజీవుల స్వభావంతో సహా ప్రాధమిక కొలొరెక్టల్ క్యాన్సర్ యొక్క పరిమాణాత్మక లక్షణాలు క్లినికల్ ఫలితాలతో గణనీయంగా సంబంధం కలిగి ఉన్నట్లు నివేదించబడింది, అయితే వాటి పరస్పర చర్యలు రోగి ఫలితాలను ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయనే దానిపై ఇప్పటికీ పరిమిత అవగాహన ఉంది. .
సమలక్షణ సంక్లిష్టత మరియు ఫలితాల మధ్య సంబంధాన్ని విడదీయడానికి, ఖతార్‌లోని సిద్రా ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ మెడికల్ రీసెర్చ్ పరిశోధకుల బృందం ఇటీవల అభివృద్ధి చేసి, మైక్రోబయోమ్ లక్షణాలు మరియు రోగనిరోధక తిరస్కరణను కలపడం ద్వారా మంచి మనుగడ రేటు ఉన్న రోగుల సమూహాన్ని గుర్తించే ఇంటిగ్రేటెడ్ స్కోర్ (mICRoScore)ని ధృవీకరించింది. స్థిరాంకాలు (ICR). ప్రాథమిక కొలొరెక్టల్ క్యాన్సర్‌తో బాధపడుతున్న 348 మంది రోగుల నుండి తాజా ఘనీభవించిన నమూనాల యొక్క సమగ్ర జన్యు విశ్లేషణను బృందం నిర్వహించింది, ఇందులో కణితుల యొక్క RNA సీక్వెన్సింగ్ మరియు సరిపోలిన ఆరోగ్యకరమైన కొలొరెక్టల్ కణజాలం, మొత్తం ఎక్సోమ్ సీక్వెన్సింగ్, డీప్ T-సెల్ రిసెప్టర్ మరియు 16S బాక్టీరియా rRNA జీన్ సీక్వెన్సింగ్, మొత్తం ట్యూమర్‌లు ఉన్నాయి. సూక్ష్మజీవిని మరింత వర్గీకరించడానికి జన్యు శ్రేణి. ఈ అధ్యయనం నేచర్ మెడిసిన్‌లో "యాన్ ఇంటిగ్రేటెడ్ ట్యూమర్, ఇమ్యూన్ అండ్ మైక్రోబయోమ్ అట్లాస్ ఆఫ్ కోలన్ క్యాన్సర్"గా ప్రచురించబడింది.

నేచర్ మెడిసిన్‌లో ప్రచురించబడిన కథనం

AC-ICAM అవలోకనం

దైహిక చికిత్స లేకుండా పెద్దప్రేగు క్యాన్సర్ యొక్క హిస్టోలాజిక్ నిర్ధారణ ఉన్న రోగుల నుండి తాజా ఘనీభవించిన కణితి నమూనాలను మరియు సరిపోలిన ప్రక్కనే ఉన్న ఆరోగ్యకరమైన పెద్దప్రేగు కణజాలం (కణితి-సాధారణ జతలు) విశ్లేషించడానికి పరిశోధకులు ఆర్తోగోనల్ జెనోమిక్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను ఉపయోగించారు. పూర్తి-ఎక్సోమ్ సీక్వెన్సింగ్ (WES), RNA-seq డేటా నాణ్యత నియంత్రణ మరియు చేరిక ప్రమాణాల స్క్రీనింగ్ ఆధారంగా, 348 మంది రోగుల నుండి జన్యుసంబంధమైన డేటా అలాగే ఉంచబడింది మరియు 4.6 సంవత్సరాల మధ్యస్థ ఫాలో-అప్‌తో దిగువ విశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించబడింది. పరిశోధనా బృందం ఈ వనరుకి Sidra-LUMC AC-ICAM అని పేరు పెట్టింది: రోగనిరోధక-క్యాన్సర్-మైక్రోబయోమ్ పరస్పర చర్యలకు మ్యాప్ మరియు గైడ్ (మూర్తి 1).

ICR ఉపయోగించి పరమాణు వర్గీకరణ

నిరంతర క్యాన్సర్ ఇమ్యునోసర్వైలెన్స్ కోసం రోగనిరోధక జన్యు మార్కర్ల యొక్క మాడ్యులర్ సెట్‌ను సంగ్రహించడం, దీనిని రోగనిరోధక స్థిరాంకం ఆఫ్ తిరస్కరణ (ICR) అని పిలుస్తారు, పరిశోధనా బృందం ICR ను మెలనోమా, మూత్రాశయ క్యాన్సర్ మరియు వివిధ రకాల క్యాన్సర్ రకాలను కవర్ చేసే 20-జన్యు ప్యానెల్‌గా ఘనీభవించడం ద్వారా ఆప్టిమైజ్ చేసింది. రొమ్ము క్యాన్సర్. ICR రొమ్ము క్యాన్సర్‌తో సహా వివిధ రకాల క్యాన్సర్ రకాల్లో ఇమ్యునోథెరపీ ప్రతిస్పందనతో కూడా సంబంధం కలిగి ఉంది.

మొదట, పరిశోధకులు AC-ICAM కోహోర్ట్ యొక్క ICR సంతకాన్ని ధృవీకరించారు, ICR జన్యు-ఆధారిత సహ-వర్గీకరణ విధానాన్ని ఉపయోగించి సమిష్టిని మూడు క్లస్టర్‌లు/రోగనిరోధక ఉప రకాలుగా వర్గీకరించారు: అధిక ICR (హాట్ ట్యూమర్‌లు), మీడియం ICR మరియు తక్కువ ICR (చల్లనిది) కణితులు) (మూర్తి 1 బి). పెద్దప్రేగు క్యాన్సర్ యొక్క ట్రాన్స్‌క్రిప్టోమ్-ఆధారిత వర్గీకరణ ఏకాభిప్రాయ మాలిక్యులర్ సబ్టైప్స్ (CMS)తో అనుబంధించబడిన రోగనిరోధక ప్రవృత్తిని పరిశోధకులు వర్గీకరించారు. CMS వర్గాలలో CMS1/ఇమ్యూన్, CMS2/కానానికల్, CMS3/మెటబాలిక్ మరియు CMS4/మెసెన్చైమల్ ఉన్నాయి. ICR స్కోర్‌లు అన్ని CMS సబ్టైప్‌లలోని కొన్ని క్యాన్సర్ కణ మార్గాలతో ప్రతికూలంగా సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని విశ్లేషణ చూపించింది మరియు CMS4 కణితుల్లో మాత్రమే ఇమ్యునోసప్రెసివ్ మరియు స్ట్రోమల్-సంబంధిత మార్గాలతో సానుకూల సహసంబంధాలు గమనించబడ్డాయి.

అన్ని CMSలో, సహజ కిల్లర్ (NK) సెల్ మరియు T సెల్ సబ్‌సెట్‌ల సమృద్ధి ICR హై ఇమ్యూన్ సబ్‌టైప్‌లలో అత్యధికంగా ఉంది, ఇతర ల్యూకోసైట్ సబ్‌సెట్లలో ఎక్కువ వైవిధ్యం ఉంది (Figure 1c).ICR రోగనిరోధక ఉప రకాలు వివిధ OS మరియు PFSలను కలిగి ఉన్నాయి, ప్రగతిశీల పెరుగుదలతో. ICR లో తక్కువ నుండి ఎక్కువ వరకు (మూర్తి 1d), కొలొరెక్టల్ క్యాన్సర్‌లో ICR యొక్క ప్రోగ్నోస్టిక్ పాత్రను ధృవీకరిస్తుంది.

మూర్తి 1. AC-ICAM అధ్యయన రూపకల్పన, రోగనిరోధక-సంబంధిత జన్యు సంతకం, రోగనిరోధక మరియు పరమాణు ఉప రకాలు మరియు మనుగడ.
ICR కణితి-సుసంపన్నమైన, క్లోనల్లీ యాంప్లిఫైడ్ T కణాలను సంగ్రహిస్తుంది
కణితి కణజాలంలోకి చొరబడే మైనారిటీ T కణాలు మాత్రమే కణితి యాంటిజెన్‌లకు (10% కంటే తక్కువ) ప్రత్యేకమైనవిగా నివేదించబడ్డాయి. అందువల్ల, మెజారిటీ ఇంట్రా-ట్యూమర్ T కణాలను బైస్టాండర్ T కణాలు (బైస్టాండర్ T కణాలు)గా సూచిస్తారు. ఉత్పాదక TCR లతో సాంప్రదాయ T కణాల సంఖ్యతో బలమైన సహసంబంధం స్ట్రోమల్ సెల్ మరియు ల్యూకోసైట్ సబ్‌పోపులేషన్స్‌లో గమనించబడింది (RNA-seq చే గుర్తించబడింది), ఇది T సెల్ సబ్‌పోపులేషన్‌లను అంచనా వేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు (మూర్తి 2a). ICR క్లస్టర్‌లలో (మొత్తం మరియు CMS వర్గీకరణ), ICR-అధిక మరియు CMS సబ్‌టైప్ CMS1/ఇమ్యూన్ గ్రూపులలో (Figure 2c), ICR-అధిక కణితుల యొక్క అత్యధిక నిష్పత్తిలో రోగనిరోధక SEQ TCRల యొక్క అత్యధిక క్లోనాలిటీ గమనించబడింది. మొత్తం ట్రాన్స్‌క్రిప్టోమ్ (18,270 జన్యువులు) ఉపయోగించి, ఆరు ICR జన్యువులు (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA మరియు CXCL10) TCR రోగనిరోధక SEQ క్లోనాలిటీతో సానుకూలంగా అనుబంధించబడిన మొదటి పది జన్యువులలో ఒకటి (మూర్తి 2d). కణితి-ప్రతిస్పందించే CD8+ గుర్తులను (మూర్తి 2f మరియు 2g) ఉపయోగించి గమనించిన సహసంబంధాల కంటే ImmunoSEQ TCR క్లోనాలిటీ చాలా ICR జన్యువులతో మరింత బలంగా సంబంధం కలిగి ఉంది. ముగింపులో, ICR సంతకం కణితి-సుసంపన్నమైన, క్లోనల్లీ యాంప్లిఫైడ్ T కణాల ఉనికిని సంగ్రహిస్తుందని మరియు దాని ప్రోగ్నోస్టిక్ చిక్కులను వివరించవచ్చని పై విశ్లేషణ సూచిస్తుంది.

మూర్తి 2. TCR కొలమానాలు మరియు రోగనిరోధక-సంబంధిత జన్యువులు, రోగనిరోధక మరియు పరమాణు ఉపరకాలతో సహసంబంధం.
ఆరోగ్యకరమైన మరియు పెద్దప్రేగు క్యాన్సర్ కణజాలాలలో మైక్రోబయోమ్ కూర్పు
246 మంది రోగుల నుండి సరిపోలిన కణితి మరియు ఆరోగ్యకరమైన పెద్దప్రేగు కణజాలం నుండి సేకరించిన DNA ఉపయోగించి పరిశోధకులు 16S rRNA సీక్వెన్సింగ్‌ను ప్రదర్శించారు (మూర్తి 3a). ధ్రువీకరణ కోసం, పరిశోధకులు అదనంగా 16S rRNA జన్యు శ్రేణి డేటాను అదనపు 42 కణితి నమూనాల నుండి విశ్లేషించారు, అవి విశ్లేషణ కోసం అందుబాటులో ఉన్న సాధారణ DNAతో సరిపోలలేదు. మొదట, పరిశోధకులు సరిపోలిన కణితులు మరియు ఆరోగ్యకరమైన పెద్దప్రేగు కణజాలం మధ్య వృక్షజాలం యొక్క సాపేక్ష సమృద్ధిని పోల్చారు. ఆరోగ్యకరమైన నమూనాలతో పోలిస్తే కణితుల్లో క్లోస్ట్రిడియం పెర్ఫ్రింజెన్స్ గణనీయంగా పెరిగింది (మూర్తి 3a-3d). కణితి మరియు ఆరోగ్యకరమైన నమూనాల మధ్య ఆల్ఫా వైవిధ్యంలో (ఒకే నమూనాలో జాతుల వైవిధ్యం మరియు సమృద్ధి) గణనీయమైన తేడా లేదు మరియు ICR-తక్కువ కణితులకు సంబంధించి ICR- అధిక కణితులలో సూక్ష్మజీవుల వైవిధ్యంలో నిరాడంబరమైన తగ్గింపు గమనించబడింది.
సూక్ష్మజీవుల ప్రొఫైల్‌లు మరియు క్లినికల్ ఫలితాల మధ్య వైద్యపరంగా సంబంధిత అనుబంధాలను గుర్తించడానికి, మనుగడను అంచనా వేసే మైక్రోబయోమ్ లక్షణాలను గుర్తించడానికి 16S rRNA జీన్ సీక్వెన్సింగ్ డేటాను ఉపయోగించాలని పరిశోధకులు లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నారు. AC-ICAM246 వద్ద, MBR వర్గీకరణలు (మూర్తి 3f) అని పిలువబడే జీరో-కాని కోఎఫీషియంట్స్ (డిఫరెన్షియల్ మోర్టాలిటీ రిస్క్‌తో అనుబంధించబడినవి)తో 41 ఫీచర్లను ఎంచుకున్న OS కాక్స్ రిగ్రెషన్ మోడల్‌ను పరిశోధకులు అమలు చేశారు.
ఈ శిక్షణా సమిష్టిలో (ICAM246), తక్కువ MBR స్కోరు (MBR<0, తక్కువ MBR) గణనీయంగా తక్కువ మరణ ప్రమాదానికి (85%) సంబంధం కలిగి ఉంది. పరిశోధకులు తక్కువ MBR (రిస్క్) మరియు సుదీర్ఘమైన OS మధ్య అనుబంధాన్ని రెండు స్వతంత్రంగా ధృవీకరించబడిన సమన్వయాలలో (ICAM42 మరియు TCGA-COAD) నిర్ధారించారు. (మూర్తి 3) అధ్యయనం ఎండోగాస్ట్రిక్ కోకి మరియు MBR స్కోర్‌ల మధ్య బలమైన సహసంబంధాన్ని చూపించింది, ఇవి కణితి మరియు ఆరోగ్యకరమైన పెద్దప్రేగు కణజాలంలో సమానంగా ఉంటాయి.

మూర్తి 3. కణితి మరియు ఆరోగ్యకరమైన కణజాలాలలో మైక్రోబయోమ్ మరియు ICR మరియు రోగి మనుగడతో సంబంధం.
తీర్మానం
ఈ అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన మల్టీ-ఓమిక్స్ విధానం కొలొరెక్టల్ క్యాన్సర్‌లో రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన యొక్క పరమాణు సంతకాన్ని క్షుణ్ణంగా గుర్తించడం మరియు విశ్లేషించడం మరియు మైక్రోబయోమ్ మరియు రోగనిరోధక వ్యవస్థ మధ్య పరస్పర చర్యను వెల్లడిస్తుంది. కణితి మరియు ఆరోగ్యకరమైన కణజాలాల యొక్క లోతైన TCR సీక్వెన్సింగ్ ICR యొక్క ప్రోగ్నోస్టిక్ ప్రభావం కణితి-సుసంపన్నమైన మరియు బహుశా కణితి యాంటిజెన్-నిర్దిష్ట T సెల్ క్లోన్‌లను సంగ్రహించే సామర్థ్యం వల్ల కావచ్చునని వెల్లడించింది.

AC-ICAM నమూనాలలో 16S rRNA జన్యు శ్రేణిని ఉపయోగించి ట్యూమర్ మైక్రోబయోమ్ కూర్పును విశ్లేషించడం ద్వారా, బృందం బలమైన ప్రోగ్నోస్టిక్ విలువతో మైక్రోబయోమ్ సంతకాన్ని (MBR రిస్క్ స్కోర్) గుర్తించింది. ఈ సంతకం కణితి నమూనాల నుండి తీసుకోబడినప్పటికీ, ఆరోగ్యకరమైన కొలొరెక్టమ్ మరియు ట్యూమర్ MBR రిస్క్ స్కోర్ మధ్య బలమైన సహసంబంధం ఉంది, ఈ సంతకం రోగుల గట్ మైక్రోబయోమ్ కూర్పును సంగ్రహించవచ్చని సూచిస్తుంది. ICR మరియు MBR స్కోర్‌లను కలపడం ద్వారా, పెద్దప్రేగు క్యాన్సర్ ఉన్న రోగులలో మనుగడను అంచనా వేసే మల్టీ-ఓమిక్ స్టూడెంట్ బయోమార్కర్‌ను గుర్తించడం మరియు ధృవీకరించడం సాధ్యమైంది. అధ్యయనం యొక్క బహుళ-ఓమిక్ డేటాసెట్ పెద్దప్రేగు క్యాన్సర్ జీవశాస్త్రాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు వ్యక్తిగతీకరించిన చికిత్సా విధానాలను కనుగొనడంలో సహాయపడటానికి ఒక వనరును అందిస్తుంది.

సూచన:
రోలాండ్స్, J., కుప్పెన్, PJK, అహ్మద్, EI మరియు ఇతరులు. పెద్దప్రేగు క్యాన్సర్ యొక్క సమీకృత కణితి, రోగనిరోధక మరియు మైక్రోబయోమ్ అట్లాస్. నాట్ మెడ్ 29, 1273–1286 (2023).