中文网站 
ณัฐเมด |วิธีการแบบมัลติโอมิกส์ในการทำแผนที่เนื้องอกแบบบูรณาการ ภูมิต้านทานและจุลินทรีย์ของมะเร็งลำไส้ใหญ่เผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์ของไมโครไบโอมกับระบบภูมิคุ้มกัน
แม้ว่าตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับมะเร็งลำไส้ใหญ่ระยะแรกได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่แนวทางปฏิบัติทางคลินิกในปัจจุบันใช้เฉพาะระยะของเนื้องอก-ต่อมน้ำเหลือง-การแพร่กระจายและการตรวจหาข้อบกพร่องของการซ่อมแซม DNA ที่ไม่ตรงกัน (MMR) หรือความไม่เสถียรของไมโครแซทเทลไลท์ (MSI) (นอกเหนือจากการทดสอบทางพยาธิวิทยามาตรฐาน ) เพื่อกำหนดคำแนะนำการรักษานักวิจัยได้สังเกตเห็นการขาดความสัมพันธ์ระหว่างการตอบสนองของภูมิคุ้มกันตามการแสดงออกของยีน โปรไฟล์ของจุลินทรีย์ และสโตรมาของเนื้องอกในกลุ่มมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักของ Cancer Genome Atlas (TCGA) และการรอดชีวิตของผู้ป่วย
ในขณะที่การวิจัยมีความคืบหน้า ลักษณะเชิงปริมาณของมะเร็งลำไส้ใหญ่ส่วนต้น รวมถึงลักษณะเซลล์มะเร็ง ภูมิคุ้มกัน สโตรมัล หรือจุลินทรีย์ของมะเร็ง ได้รับรายงานว่ามีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับผลลัพธ์ทางคลินิก แต่ก็ยังมีความเข้าใจอย่างจำกัดว่าปฏิสัมพันธ์ของมะเร็งเหล่านี้ส่งผลต่อผลลัพธ์ของผู้ป่วยอย่างไร .
เพื่อแยกความสัมพันธ์ระหว่างความซับซ้อนของฟีโนไทป์และผลลัพธ์ ทีมนักวิจัยจาก Sidra Institute of Medical Research ในกาตาร์ได้พัฒนาและตรวจสอบคะแนนรวม (mICRoScore) ที่ระบุกลุ่มผู้ป่วยที่มีอัตราการรอดชีวิตที่ดีโดยการรวมลักษณะไมโครไบโอมและการปฏิเสธภูมิคุ้มกัน ค่าคงที่ (ICR)ทีมวิจัยทำการวิเคราะห์จีโนมที่ครอบคลุมของตัวอย่างสดแช่แข็งจากผู้ป่วย 348 รายที่เป็นมะเร็งลำไส้ใหญ่ส่วนปฐมภูมิ รวมถึงการจัดลำดับ RNA ของเนื้องอกและการจับคู่เนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี การจัดลำดับ exome ทั้งหมด ตัวรับ T-cell ลึก และการจัดลำดับยีน rRNA ของแบคทีเรีย 16S เสริมด้วยเนื้องอกทั้งหมด การหาลำดับจีโนมเพื่อกำหนดลักษณะของไมโครไบโอมเพิ่มเติมการศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Medicine ในหัวข้อ "เนื้องอกแบบบูรณาการ ภูมิคุ้มกัน และไมโครไบโอมแอตลาสของมะเร็งลำไส้"
บทความที่ตีพิมพ์ใน Nature Medicine
ภาพรวม AC-ICAM
นักวิจัยใช้แพลตฟอร์มจีโนมแบบมุมฉากเพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างเนื้องอกสดแช่แข็ง และจับคู่เนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีที่อยู่ติดกัน (คู่ของเนื้องอก-ปกติ) จากผู้ป่วยที่มีการวินิจฉัยทางจุลกายวิภาคของมะเร็งลำไส้ใหญ่โดยไม่มีการรักษาด้วยระบบจากการจัดลำดับที่แปลกใหม่ทั้งหมด (WES) การควบคุมคุณภาพข้อมูล RNA-seq และการคัดกรองเกณฑ์การคัดเลือก ข้อมูลจีโนมจากผู้ป่วย 348 รายถูกเก็บรักษาไว้และใช้สำหรับการวิเคราะห์ขั้นปลายโดยมีการติดตามค่ามัธยฐานที่ 4.6 ปีทีมวิจัยตั้งชื่อทรัพยากรนี้ว่า Sidra-LUMC AC-ICAM: แผนที่และคำแนะนำเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างภูมิคุ้มกันกับมะเร็งและไมโครไบโอม (รูปที่ 1)
การจำแนกประเภทโมเลกุลโดยใช้ ICR
การจับชุดเครื่องหมายพันธุกรรมภูมิคุ้มกันแบบโมดูลาร์สำหรับการตรวจภูมิคุ้มกันมะเร็งแบบต่อเนื่อง ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่ภูมิคุ้มกันของการปฏิเสธ (ICR) ทีมวิจัยได้ปรับ ICR ให้เหมาะสมโดยการควบแน่นเป็นแผง 20 ยีนที่ครอบคลุมมะเร็งชนิดต่างๆ รวมถึงมะเร็งผิวหนัง มะเร็งกระเพาะปัสสาวะ และ โรคมะเร็งเต้านม.ICR ยังเกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อภูมิคุ้มกันบำบัดในมะเร็งหลายชนิด รวมทั้งมะเร็งเต้านม
ขั้นแรก นักวิจัยตรวจสอบลายเซ็น ICR ของกลุ่ม AC-ICAM โดยใช้วิธีการจำแนกประเภทร่วมตามยีน ICR เพื่อจำแนกกลุ่มออกเป็นสามกลุ่ม/ชนิดย่อยของภูมิคุ้มกัน: ICR สูง (เนื้องอกร้อน) ICR ปานกลาง และ ICR ต่ำ (เย็น เนื้องอก) (รูปที่ 1b)นักวิจัยระบุลักษณะนิสัยของภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับชนิดย่อยของโมเลกุลที่สอดคล้องกัน (CMS) ซึ่งเป็นการจำแนกประเภทตามการถอดรหัสของมะเร็งลำไส้ใหญ่หมวดหมู่ CMS ได้แก่ CMS1/ภูมิคุ้มกัน, CMS2/บัญญัติ, CMS3/เมตาบอลิซึม และ CMS4/มีเซนไคมอลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าคะแนน ICR มีความสัมพันธ์เชิงลบกับเส้นทางของเซลล์มะเร็งบางชนิดในชนิดย่อยของ CMS ทั้งหมด และความสัมพันธ์เชิงบวกกับวิถีทางภูมิคุ้มกันและที่เกี่ยวข้องกับ stromal พบได้เฉพาะในเนื้องอก CMS4 เท่านั้น
ใน CMS ทั้งหมด ความอุดมสมบูรณ์ของเซลล์นักฆ่าตามธรรมชาติ (NK) และชุดย่อยของ T เซลล์นั้นสูงที่สุดในชนิดย่อยที่มีภูมิคุ้มกันสูงของ ICR โดยมีความแปรปรวนมากกว่าในชุดย่อยของเม็ดเลือดขาวอื่น ๆ (รูปที่ 1c) ชนิดย่อยของภูมิคุ้มกัน ICR มี OS และ PFS ที่แตกต่างกันโดยมีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ใน ICR จากต่ำไปสูง (รูปที่ 1d) ตรวจสอบบทบาทการพยากรณ์โรคของ ICR ในมะเร็งลำไส้ใหญ่
รูปที่ 1 การออกแบบการศึกษา AC-ICAM ลายเซ็นของยีนที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกัน ชนิดย่อยของภูมิคุ้มกันและโมเลกุล และการอยู่รอด
ICR จับ T เซลล์ที่เสริมด้วยเนื้องอกที่เสริมด้วยโคลน
มีรายงานว่ามีเพียงส่วนน้อยของทีเซลล์ที่แทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อเนื้องอกเท่านั้นที่มีความจำเพาะต่อแอนติเจนของเนื้องอก (น้อยกว่า 10%)ดังนั้น ทีเซลล์ภายในเนื้องอกส่วนใหญ่จึงถูกเรียกว่า ทีเซลล์ข้างเคียง (ทีเซลล์ข้างเคียง)ความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งที่สุดกับจำนวนของ T เซลล์ทั่วไปที่มี TCR ที่มีประสิทธิผลถูกสังเกตพบในเซลล์ stromal และประชากรย่อยของเม็ดเลือดขาว (ตรวจพบโดย RNA-seq) ซึ่งสามารถใช้ในการประเมินประชากรย่อยของ T เซลล์ (รูปที่ 2a)ในกลุ่ม ICR (โดยรวมและการจำแนกประเภท CMS) การโคลนนิ่งสูงสุดของ SEQ TCRs ภูมิคุ้มกันถูกสังเกตในกลุ่มย่อย CMS1/ภูมิคุ้มกัน ICR สูงและ CMS (รูปที่ 2c) โดยมีสัดส่วนสูงสุดของเนื้องอก ICR สูงการใช้ทรานสคริปโตมทั้งหมด (18,270 ยีน) ยีน ICR หกรายการ (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA และ CXCL10) เป็นหนึ่งในสิบอันดับแรกของยีนที่เกี่ยวข้องเชิงบวกกับ TCR ภูมิคุ้มกัน SEQ clonality (รูปที่ 2d)ImmunoSEQ TCR clonality มีความสัมพันธ์อย่างมากกับยีน ICR ส่วนใหญ่มากกว่าความสัมพันธ์ที่สังเกตได้โดยใช้เครื่องหมาย CD8+ ที่ตอบสนองต่อเนื้องอก (รูปที่ 2f และ 2g)โดยสรุป การวิเคราะห์ข้างต้นชี้ให้เห็นว่าลายเซ็น ICR จับการมีอยู่ของทีเซลล์ที่ขยายใหญ่ขึ้นด้วยเนื้องอก และอาจอธิบายความเกี่ยวข้องในการพยากรณ์โรค
รูปที่ 2 เมตริก TCR และความสัมพันธ์กับยีนที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกัน ชนิดย่อยของภูมิคุ้มกันและโมเลกุล
องค์ประกอบของไมโครไบโอมในเนื้อเยื่อที่แข็งแรงและมะเร็งลำไส้ใหญ่
นักวิจัยได้ทำการจัดลำดับ 16S rRNA โดยใช้ DNA ที่สกัดจากเนื้องอกที่ตรงกันและเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่แข็งแรงจากผู้ป่วย 246 ราย (รูปที่ 3a)สำหรับการตรวจสอบความถูกต้อง นักวิจัยยังได้วิเคราะห์ข้อมูลการจัดลำดับยีน 16S rRNA จากตัวอย่างเนื้องอกอีก 42 ตัวอย่างที่ไม่ตรงกับ DNA ปกติสำหรับการวิเคราะห์ประการแรก นักวิจัยได้เปรียบเทียบความอุดมสมบูรณ์ของพืชระหว่างเนื้องอกที่จับคู่กับเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่แข็งแรงClostridium perfringens เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเนื้องอกเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่มีสุขภาพดี (รูปที่ 3a-3d)ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความหลากหลายของอัลฟ่า (ความหลากหลายและความอุดมสมบูรณ์ของสปีชีส์ในตัวอย่างเดียว) ระหว่างเนื้องอกและตัวอย่างที่มีสุขภาพดี และมีการลดลงเล็กน้อยในความหลากหลายของจุลินทรีย์ในเนื้องอกที่มีค่า ICR สูงเมื่อเทียบกับเนื้องอกที่มีค่า ICR ต่ำ
ในการตรวจจับความสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องทางคลินิกระหว่างโปรไฟล์ของจุลินทรีย์และผลลัพธ์ทางคลินิก นักวิจัยมีเป้าหมายที่จะใช้ข้อมูลการจัดลำดับยีน 16S rRNA เพื่อระบุคุณลักษณะของไมโครไบโอมที่ทำนายการอยู่รอดที่ AC-ICAM246 นักวิจัยใช้แบบจำลองการถดถอยของ OS Cox ซึ่งเลือกคุณลักษณะ 41 รายการที่มีค่าสัมประสิทธิ์ไม่เป็นศูนย์
ในกลุ่มการฝึกอบรมนี้ (ICAM246) คะแนน MBR ต่ำ (MBR<0, MBR ต่ำ) มีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (85%)นักวิจัยยืนยันความสัมพันธ์ระหว่าง MBR ต่ำ (ความเสี่ยง) และระบบปฏิบัติการที่ใช้เวลานานในสองกลุ่มที่ได้รับการตรวจสอบโดยอิสระ (ICAM42 และ TCGA-COAD)(รูปที่ 3) การศึกษาแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างคะแนน endogastric cocci และ MBR ซึ่งมีความคล้ายคลึงกันในเนื้องอกและเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี
ภาพที่ 3 ไมโครไบโอมในเนื้องอกและเนื้อเยื่อที่แข็งแรง และความสัมพันธ์กับ ICR และการรอดชีวิตของผู้ป่วย
บทสรุป
วิธีการแบบมัลติโอมิกส์ที่ใช้ในการศึกษานี้ช่วยให้สามารถตรวจจับและวิเคราะห์ลายเซ็นระดับโมเลกุลของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักอย่างละเอียดถี่ถ้วน และเผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างไมโครไบโอมและระบบภูมิคุ้มกันการหาลำดับ TCR เชิงลึกของเนื้องอกและเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีเผยให้เห็นว่าผลการพยากรณ์ของ ICR อาจเนื่องมาจากความสามารถในการจับโคลนทีเซลล์ที่จำเพาะต่อแอนติเจนของเนื้องอกและอาจเป็นได้
ด้วยการวิเคราะห์องค์ประกอบไมโครไบโอมของเนื้องอกโดยใช้การจัดลำดับยีน 16S rRNA ในตัวอย่าง AC-ICAM ทีมระบุลายเซ็นของไมโครไบโอม (คะแนนความเสี่ยง MBR) ที่มีค่าการพยากรณ์โรคที่แข็งแกร่งแม้ว่าลายเซ็นนี้ได้มาจากตัวอย่างเนื้องอก แต่ก็มีความสัมพันธ์อย่างมากระหว่างคะแนนความเสี่ยงของลำไส้ใหญ่และทวารหนักที่ดีต่อสุขภาพและ MBR ของเนื้องอก ซึ่งบ่งชี้ว่าลายเซ็นนี้อาจจับองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้ของผู้ป่วยด้วยการรวมคะแนน ICR และ MBR ทำให้สามารถระบุและตรวจสอบความถูกต้องของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของนักเรียนแบบมัลติโอมิกที่ทำนายการรอดชีวิตในผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่ได้ชุดข้อมูล multi-omic ของการศึกษานี้เป็นแหล่งข้อมูลเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับชีววิทยาของมะเร็งลำไส้ให้ดียิ่งขึ้น และช่วยค้นพบแนวทางการรักษาเฉพาะบุคคล
เวลาโพสต์: Jun-15-2023