หน้าเว็บภาษาจีน
Nat Med | แนวทางมัลติโอมิกส์ในการทำแผนที่ภูมิทัศน์ของเนื้องอก ภูมิคุ้มกัน และจุลินทรีย์ที่บูรณาการกันของมะเร็งลำไส้ใหญ่เผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างไมโครไบโอมกับระบบภูมิคุ้มกัน
แม้ว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการศึกษาไบโอมาร์กเกอร์สำหรับมะเร็งลำไส้ใหญ่เป็นหลักอย่างกว้างขวาง แต่แนวทางปฏิบัติทางคลินิกในปัจจุบันใช้เพียงการตรวจระยะเนื้องอก-ต่อมน้ำเหลืองที่แพร่กระจาย และการตรวจจับข้อบกพร่องในการซ่อมแซมดีเอ็นเอที่ไม่ตรงกัน (MMR) หรือความไม่เสถียรของไมโครแซทเทลไลต์ (MSI) (นอกเหนือจากการทดสอบทางพยาธิวิทยามาตรฐาน) เพื่อกำหนดคำแนะนำในการรักษา นักวิจัยสังเกตเห็นการขาดการเชื่อมโยงระหว่างการตอบสนองภูมิคุ้มกันตามการแสดงออกของยีน โปรไฟล์จุลินทรีย์ และเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของเนื้องอกในกลุ่มผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักตาม Cancer Genome Atlas (TCGA) กับอัตราการรอดชีวิตของผู้ป่วย
จากความก้าวหน้าของการวิจัย พบว่าลักษณะเชิงปริมาณของมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักขั้นต้น รวมถึงลักษณะเซลล์มะเร็ง ภูมิคุ้มกัน สโตรมา หรือจุลินทรีย์ของมะเร็ง มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับผลลัพธ์ทางคลินิก แต่ความเข้าใจเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของมะเร็งเหล่านี้ส่งผลต่อผลลัพธ์ของผู้ป่วยยังคงมีอยู่อย่างจำกัด
เพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างความซับซ้อนของลักษณะและผลลัพธ์ ทีมนักวิจัยจากสถาบันวิจัยการแพทย์ Sidra ในประเทศกาตาร์ได้พัฒนาและรับรองคะแนนรวม (mICRoScore) ที่ระบุกลุ่มผู้ป่วยที่มีอัตราการรอดชีวิตที่ดีโดยรวมลักษณะของไมโครไบโอมและค่าคงที่การปฏิเสธภูมิคุ้มกัน (ICR) เข้าด้วยกัน ทีมวิจัยได้ดำเนินการวิเคราะห์จีโนมอย่างครอบคลุมของตัวอย่างสดแช่แข็งจากผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนัก 348 ราย ซึ่งรวมถึงการจัดลำดับอาร์เอ็นเอของเนื้องอกและเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่และทวารหนักที่แข็งแรง การจัดลำดับเอ็กโซมทั้งหมด ตัวรับทีเซลล์ระดับลึก และการจัดลำดับยีน 16S rRNA ของแบคทีเรีย เสริมด้วยการจัดลำดับจีโนมของเนื้องอกทั้งหมดเพื่อกำหนดลักษณะของไมโครไบโอมเพิ่มเติม การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature Medicine ในชื่อ “An integration tumor, immune and microbiome atlas of colon cancer”
บทความตีพิมพ์ในวารสาร Nature Medicine
ภาพรวม AC-ICAM
นักวิจัยใช้แพลตฟอร์มจีโนมออร์โธโกนัลเพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างเนื้องอกสดแช่แข็งและจับคู่เนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่แข็งแรงที่อยู่ติดกัน (คู่เนื้องอก-ปกติ) จากผู้ป่วยที่ได้รับการวินิจฉัยทางเนื้อเยื่อวิทยาว่าเป็นมะเร็งลำไส้ใหญ่โดยไม่ได้รับการบำบัดแบบระบบ จากการจัดลำดับเอ็กโซมทั้งหมด (WES) การควบคุมคุณภาพข้อมูล RNA-seq และการคัดกรองตามเกณฑ์การรวม ข้อมูลจีโนมจากผู้ป่วย 348 รายถูกเก็บรักษาและนำไปใช้สำหรับการวิเคราะห์ตามขั้นตอน โดยมีการติดตามผลเฉลี่ย 4.6 ปี ทีมวิจัยตั้งชื่อทรัพยากรนี้ว่า Sidra-LUMC AC-ICAM: แผนที่และแนวทางเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างภูมิคุ้มกัน-มะเร็ง-ไมโครไบโอม (รูปที่ 1)
การจำแนกโมเลกุลโดยใช้ ICR
ทีมวิจัยได้ปรับ ICR ให้เหมาะสมโดยรวบรวมชุดโมดูลาร์ของเครื่องหมายทางพันธุกรรมภูมิคุ้มกันสำหรับการตรวจติดตามภูมิคุ้มกันมะเร็งอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่ของการปฏิเสธภูมิคุ้มกัน (ICR) โดยย่อให้เหลือเพียงแผงยีน 20 ตัวที่ครอบคลุมมะเร็งประเภทต่างๆ รวมทั้งมะเร็งผิวหนัง มะเร็งกระเพาะปัสสาวะ และมะเร็งเต้านม ICR ยังเกี่ยวข้องกับการตอบสนองภูมิคุ้มกันบำบัดในมะเร็งประเภทต่างๆ รวมทั้งมะเร็งเต้านมด้วย
ประการแรก นักวิจัยได้ตรวจสอบลายเซ็น ICR ของกลุ่ม AC-ICAM โดยใช้แนวทางการจำแนกประเภทร่วมตามยีน ICR เพื่อจำแนกกลุ่มเป็นสามกลุ่ม/กลุ่มย่อยภูมิคุ้มกัน ได้แก่ ICR สูง (เนื้องอกร้อน) ICR ปานกลาง และ ICR ต่ำ (เนื้องอกเย็น) (รูปที่ 1b) นักวิจัยได้กำหนดลักษณะแนวโน้มภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มย่อยทางโมเลกุลตามฉันทามติ (CMS) ซึ่งเป็นการจำแนกประเภทมะเร็งลำไส้ใหญ่ตามทรานสคริปโทม หมวดหมู่ CMS ได้แก่ CMS1/ภูมิคุ้มกัน CMS2/แคนอนิคัล CMS3/เมตาบอลิก และ CMS4/เมเซนไคมัล การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าคะแนน ICR มีความสัมพันธ์เชิงลบกับเส้นทางเซลล์มะเร็งบางเส้นทางในกลุ่มย่อย CMS ทั้งหมด และพบความสัมพันธ์เชิงบวกกับเส้นทางที่กดภูมิคุ้มกันและที่เกี่ยวข้องกับสโตรมาในเนื้องอก CMS4 เท่านั้น
ใน CMS ทั้งหมด ความอุดมสมบูรณ์ของเซลล์เพชฌฆาตธรรมชาติ (NK) และเซลล์ T มีจำนวนสูงสุดในกลุ่มย่อยของเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิด ICR ที่มีภูมิคุ้มกันสูง โดยมีความแปรปรวนที่มากขึ้นในกลุ่มย่อยของเม็ดเลือดขาวชนิดอื่น (รูปที่ 1c) กลุ่มย่อยของภูมิคุ้มกันชนิด ICR มี OS และ PFS ที่แตกต่างกัน โดย ICR มีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจากระดับต่ำไประดับสูง (รูปที่ 1d) ซึ่งยืนยันบทบาทการพยากรณ์ของ ICR ในมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนัก
รูปที่ 1 การออกแบบการศึกษา AC-ICAM ลายเซ็นยีนที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกัน ชนิดย่อยของภูมิคุ้มกันและโมเลกุล และการอยู่รอด
ICR จับเซลล์ T ที่มีเนื้องอกเพิ่มขึ้นและมีการขยายตัวแบบโคลน
มีรายงานว่าเซลล์ T เพียงเล็กน้อยที่แทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อเนื้องอกมีความจำเพาะต่อแอนติเจนของเนื้องอก (น้อยกว่า 10%) ดังนั้น เซลล์ T ในเนื้องอกส่วนใหญ่จึงเรียกว่าเซลล์ T ที่ไม่ปรากฏตัว (เซลล์ T ที่ไม่ปรากฏตัว) พบความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งที่สุดกับจำนวนเซลล์ T ทั่วไปที่มี TCR ที่มีประสิทธิภาพในกลุ่มย่อยของเซลล์สโตรมาและเม็ดเลือดขาว (ตรวจพบโดย RNA-seq) ซึ่งสามารถใช้ประมาณกลุ่มย่อยของเซลล์ T ได้ (รูปที่ 2a) ในกลุ่ม ICR (การจำแนกโดยรวมและ CMS) พบโคลนสูงสุดของ TCR SEQ ของภูมิคุ้มกันในกลุ่มย่อย CMS1/ภูมิคุ้มกันที่มี ICR สูงและ CMS (รูปที่ 2c) โดยมีสัดส่วนของเนื้องอกที่มี ICR สูงที่สุด โดยใช้ทรานสคริปโทมทั้งหมด (18,270 ยีน) ยีน ICR 6 ยีน (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA และ CXCL10) อยู่ใน 10 ยีนแรกที่มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับโคลน TCR immune SEQ (รูปที่ 2d) โคลน TCR ของ ImmunoSEQ มีความสัมพันธ์อย่างแข็งแกร่งกับยีน ICR ส่วนใหญ่มากกว่าความสัมพันธ์ที่สังเกตได้โดยใช้เครื่องหมาย CD8+ ที่ตอบสนองต่อเนื้องอก (รูปที่ 2f และ 2g) สรุปได้ว่า การวิเคราะห์ข้างต้นแนะนำว่าลายเซ็น ICR จับการมีอยู่ของเซลล์ T ที่มีเนื้องอกเพิ่มขึ้นและมีโคลน และอาจอธิบายนัยยะทางการพยากรณ์โรคได้
รูปที่ 2 เมตริก TCR และความสัมพันธ์กับยีนที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกัน ชนิดย่อยของภูมิคุ้มกันและโมเลกุล
องค์ประกอบของไมโครไบโอมในเนื้อเยื่อที่แข็งแรงและมะเร็งลำไส้ใหญ่
นักวิจัยได้ดำเนินการจัดลำดับ 16S rRNA โดยใช้ดีเอ็นเอที่สกัดมาจากเนื้องอกที่จับคู่กันและเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่แข็งแรงจากผู้ป่วย 246 ราย (รูปที่ 3a) เพื่อการตรวจสอบความถูกต้อง นักวิจัยได้วิเคราะห์ข้อมูลการจัดลำดับยีน 16S rRNA จากตัวอย่างเนื้องอกเพิ่มเติมอีก 42 ตัวอย่างที่ไม่มีดีเอ็นเอปกติที่ตรงกันเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ ขั้นแรก นักวิจัยได้เปรียบเทียบความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของจุลินทรีย์ระหว่างเนื้องอกที่จับคู่กันและเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่แข็งแรง พบว่าเชื้อ Clostridium perfringens เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเนื้องอกเมื่อเทียบกับตัวอย่างที่แข็งแรง (รูปที่ 3a-3d) ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความหลากหลายของอัลฟา (ความหลากหลายและความอุดมสมบูรณ์ของสปีชีส์ในตัวอย่างเดียว) ระหว่างเนื้องอกและตัวอย่างที่แข็งแรง และพบว่าความหลากหลายของจุลินทรีย์ลดลงเล็กน้อยในเนื้องอกที่มี ICR สูงเมื่อเทียบกับเนื้องอกที่มี ICR ต่ำ
เพื่อตรวจหาความสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องทางคลินิกระหว่างโปรไฟล์จุลินทรีย์และผลลัพธ์ทางคลินิก นักวิจัยมุ่งหวังที่จะใช้ข้อมูลการจัดลำดับยีน 16S rRNA เพื่อระบุคุณลักษณะของไมโครไบโอมที่ทำนายการอยู่รอด ที่ AC-ICAM246 นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองการถดถอย OS Cox ที่เลือกคุณลักษณะ 41 รายการที่มีค่าสัมประสิทธิ์ไม่เป็นศูนย์ (ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตที่แตกต่างกัน) เรียกว่าตัวจำแนก MBR (รูปที่ 3f)
ในกลุ่มฝึกอบรมนี้ (ICAM246) คะแนน MBR ที่ต่ำ (MBR<0, MBR ที่ต่ำ) สัมพันธ์กับความเสี่ยงการเสียชีวิตที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (85%) นักวิจัยยืนยันความสัมพันธ์ระหว่าง MBR ที่ต่ำ (ความเสี่ยง) และ OS ที่ยาวนานในกลุ่มที่ได้รับการตรวจสอบอย่างเป็นอิสระสองกลุ่ม (ICAM42 และ TCGA-COAD) (รูปที่ 3) การศึกษาแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างลำไส้เล็กส่วนปลายและคะแนน MBR ซึ่งมีความคล้ายคลึงกันในเนื้องอกและเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี
รูปที่ 3 ไมโครไบโอมในเนื้องอกและเนื้อเยื่อที่แข็งแรง และความสัมพันธ์กับ ICR และการอยู่รอดของผู้ป่วย
บทสรุป
แนวทางมัลติโอมิกส์ที่ใช้ในการศึกษานี้ทำให้สามารถตรวจจับและวิเคราะห์ลายเซ็นโมเลกุลของการตอบสนองภูมิคุ้มกันในมะเร็งลำไส้ใหญ่ได้อย่างละเอียด และเผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างไมโครไบโอมและระบบภูมิคุ้มกัน การจัดลำดับ TCR เชิงลึกของเนื้องอกและเนื้อเยื่อที่แข็งแรงเผยให้เห็นว่าผลการพยากรณ์โรคของ ICR อาจเกิดจากความสามารถในการจับโคลนเซลล์ T ที่มีเนื้องอกเพิ่มขึ้นและอาจจำเพาะต่อแอนติเจนของเนื้องอก
จากการวิเคราะห์องค์ประกอบของไมโครไบโอมของเนื้องอกโดยใช้การจัดลำดับยีน 16S rRNA ในตัวอย่าง AC-ICAM ทีมงานได้ระบุลายเซ็นของไมโครไบโอม (คะแนนความเสี่ยง MBR) ที่มีค่าการพยากรณ์โรคสูง แม้ว่าลายเซ็นนี้จะได้มาจากตัวอย่างเนื้องอก แต่ก็มีความสัมพันธ์กันอย่างมากระหว่างลำไส้ใหญ่ที่แข็งแรงและคะแนนความเสี่ยง MBR ของเนื้องอก ซึ่งบ่งชี้ว่าลายเซ็นนี้อาจจับองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้ของผู้ป่วยได้ การรวมคะแนน ICR และ MBR ทำให้สามารถระบุและตรวจสอบไบโอมาร์กเกอร์นักเรียนมัลติโอมิกส์ที่ทำนายการอยู่รอดในผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่ได้ ชุดข้อมูลมัลติโอมิกส์ของการศึกษานี้ให้ทรัพยากรในการทำความเข้าใจชีววิทยาของมะเร็งลำไส้ใหญ่ได้ดีขึ้นและช่วยค้นพบแนวทางการรักษาแบบเฉพาะบุคคล
เวลาโพสต์: 15 มิ.ย. 2566
การตั้งค่าความเป็นส่วนตัว