नट मेड | एकीकृत ट्यूमर को मैप करने के लिए एक मल्टी-ओक्स दृष्टिकोण

नट मेड | कोलोरेक्टल कैंसर के एकीकृत ट्यूमर, प्रतिरक्षा और माइक्रोबियल परिदृश्य को मैप करने के लिए एक बहु-ओक्स दृष्टिकोण, प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ माइक्रोबायोम की बातचीत का पता चलता है
यद्यपि प्राथमिक बृहदान्त्र कैंसर के लिए बायोमार्कर का हाल के वर्षों में बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है, वर्तमान नैदानिक ​​दिशानिर्देश केवल ट्यूमर-लिम्फ नोड-मेटास्टेसिस स्टेजिंग और डीएनए बेमेल मरम्मत (एमएमआर) दोषों या माइक्रोसैटेलाइट अस्थिरता (एमएसआई) (मानक पैथोलॉजी परीक्षण के अलावा) का पता लगाने पर निर्भर करते हैं। शोधकर्ताओं ने जीन अभिव्यक्ति-आधारित प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं, माइक्रोबियल प्रोफाइल, और कैंसर जीनोम एटलस (टीसीजीए) कोलोरेक्टल कैंसर कोहोर्ट और रोगी अस्तित्व में ट्यूमर स्ट्रोमा के बीच संबंध की कमी को नोट किया है।

जैसा कि अनुसंधान आगे बढ़ा है, कैंसर सेलुलर, प्रतिरक्षा, स्ट्रोमल, या कैंसर की माइक्रोबियल प्रकृति सहित प्राथमिक कोलोरेक्टल कैंसर की मात्रात्मक विशेषताएं, नैदानिक ​​परिणामों के साथ महत्वपूर्ण रूप से सहसंबंधित होने की सूचना दी गई है, लेकिन अभी भी सीमित समझ है कि उनके बातचीत रोगी के परिणामों को कैसे प्रभावित करती है।
फेनोटाइपिक जटिलता और परिणाम के बीच संबंधों को विच्छेदित करने के लिए, कतर में SIDRA इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिकल रिसर्च के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में एक एकीकृत स्कोर (माइक्रोस्कोर) विकसित किया और मान्य किया जो माइक्रोबायोम विशेषताओं और प्रतिरक्षा अस्वीकृति स्थिरांक (आईसीआर) को मिलाकर अच्छे अस्तित्व दरों वाले रोगियों के एक समूह की पहचान करता है। टीम ने प्राथमिक कोलोरेक्टल कैंसर के साथ 348 रोगियों से ताजा जमे हुए नमूनों का एक व्यापक जीनोमिक विश्लेषण किया, जिसमें ट्यूमर के आरएनए अनुक्रमण और स्वस्थ कोलोरेक्टल ऊतक, पूरे एक्सोम अनुक्रमण, डीप टी-सेल रिसेप्टर और 16S बैक्टीरियल आरआरएनए जीन अनुक्रमण शामिल हैं, जो कि पूरे ट्यूमर जीनोम सीक्वेंसिंग द्वारा पूरक हैं। अध्ययन नेचर मेडिसिन में "एक एकीकृत ट्यूमर, प्रतिरक्षा और कोलोन कैंसर के माइक्रोबायोम एटलस" के रूप में प्रकाशित किया गया था।

नेचर मेडिसिन में प्रकाशित लेख

एसी-आईसीएएम अवलोकन

शोधकर्ताओं ने ताजा जमे हुए ट्यूमर के नमूनों का विश्लेषण करने के लिए एक ऑर्थोगोनल जीनोमिक प्लेटफॉर्म का उपयोग किया और प्रणालीगत चिकित्सा के बिना बृहदान्त्र कैंसर के हिस्टोलॉजिक निदान के साथ रोगियों से आसन्न स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतकों (ट्यूमर-सामान्य जोड़े) से मेल खाया। पूरे-एक्सोम अनुक्रमण (WES), RNA-SEQ डेटा गुणवत्ता नियंत्रण, और समावेश मानदंड स्क्रीनिंग के आधार पर, 348 रोगियों से जीनोमिक डेटा को बनाए रखा गया था और 4.6 वर्षों के औसत अनुवर्ती के साथ डाउनस्ट्रीम विश्लेषण के लिए उपयोग किया गया था। अनुसंधान टीम ने इस संसाधन को SIDRA-LUMC AC-ICAM: एक मानचित्र और गाइड टू इम्यून-कैंसर-माइक्रोबिओम इंटरैक्शन (चित्र 1) का नाम दिया।

आईसीआर का उपयोग करके आणविक वर्गीकरण

निरंतर कैंसर इम्युनोसुरविलेंस के लिए प्रतिरक्षा आनुवंशिक मार्करों के एक मॉड्यूलर सेट को कैप्चर करना, जिसे इम्यून कॉन्स्टेंट ऑफ अस्वीकृति (आईसीआर) कहा जाता है, अनुसंधान टीम ने आईसीआर को 20-जीन पैनल में संघनित करके विभिन्न कैंसर प्रकारों को कवर करते हुए अनुकूलित किया, जिसमें मेलेनोमा, मूत्राशय के कैंसर और स्तन कैंसर शामिल हैं। आईसीआर भी स्तन कैंसर सहित विभिन्न प्रकार के कैंसर प्रकारों में इम्यूनोथेरेपी प्रतिक्रिया के साथ जुड़ा हुआ है।

सबसे पहले, शोधकर्ताओं ने एसीआर जीन-आधारित सह-वर्गीकरण दृष्टिकोण का उपयोग करके एसी-आईसीएएम कोहोर्ट के आईसीआर हस्ताक्षर को मान्य किया, जो कोहोर्ट को तीन क्लस्टर/प्रतिरक्षा उपप्रकारों में वर्गीकृत करने के लिए: उच्च आईसीआर (हॉट टूमर), मध्यम आईसीआर और कम आईसीआर (कोल्ड ट्यूमर) (चित्रा 1 बी)। शोधकर्ताओं ने सर्वसम्मति आणविक उपप्रकार (CMS) से जुड़ी प्रतिरक्षा प्रवृत्ति की विशेषता बताई, जो बृहदान्त्र कैंसर का एक प्रतिलेख-आधारित वर्गीकरण है। CMS श्रेणियों में CMS1/IMMUNE, CMS2/CANONICAL, CMS3/मेटाबोलिक और CMS4/MESENCHYMAL शामिल थे। विश्लेषण से पता चला कि सभी सीएमएस उपप्रकारों में कुछ कैंसर सेल मार्गों के साथ आईसीआर स्कोर नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध थे, और इम्यूनोसप्रेसिव और स्ट्रोमल-संबंधित मार्गों के साथ सकारात्मक सहसंबंध केवल CMS4 ट्यूमर में देखे गए थे।

सभी सीएमएस में, प्राकृतिक हत्यारे (एनके) सेल और टी सेल सबसेट की बहुतायत आईसीआर उच्च प्रतिरक्षा उपप्रकारों में सबसे अधिक थी, अन्य ल्यूकोसाइट सबसेट (चित्रा 1 सी) में अधिक परिवर्तनशीलता के साथ। आईसीआरआर प्रतिरक्षा उपप्रकारों में अलग -अलग ओएस और पीएफएस थे, जिनमें कम से उच्च (चित्रा 1 डी) में एक प्रगतिशील वृद्धि हुई थी।

चित्रा 1। एसी-आईसीएएम अध्ययन डिजाइन, प्रतिरक्षा-संबंधित जीन हस्ताक्षर, प्रतिरक्षा और आणविक उपप्रकार और अस्तित्व।
आईसीआर ट्यूमर-समृद्ध, क्लोनली प्रवर्धित टी कोशिकाओं को कैप्चर करता है
ट्यूमर के ऊतकों में घुसपैठ करने वाले टी कोशिकाओं का केवल एक अल्पसंख्यक ट्यूमर एंटीजन (10%से कम) के लिए विशिष्ट होने की सूचना दी गई है। इसलिए, इंट्रा-ट्यूमर टी कोशिकाओं के अधिकांश को टीस्टैंडर टी कोशिकाओं (बायस्टैंडर टी कोशिकाओं) के रूप में संदर्भित किया जाता है। उत्पादक TCRs के साथ पारंपरिक टी कोशिकाओं की संख्या के साथ सबसे मजबूत सहसंबंध स्ट्रोमल सेल और ल्यूकोसाइट उप-जनसंख्या (आरएनए-सीक्यू द्वारा पता लगाया गया) में देखा गया था, जिसका उपयोग टी सेल उप-योगों (चित्रा 2 ए) का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। ICR क्लस्टर (समग्र और CMS वर्गीकरण) में, ICR-HIGH और CMS उपप्रकार CMS1/प्रतिरक्षा समूहों (चित्रा 2C) में प्रतिरक्षा SEQ TCRs की उच्चतम क्लोनलिटी आईसीआर-उच्च ट्यूमर के उच्चतम अनुपात के साथ देखी गई थी। पूरे ट्रांसक्रिपटोम (18,270 जीन), छह ICR जीन (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, और CXCL10) का उपयोग करना शीर्ष दस जीनों में से एक था जो TCR प्रतिरक्षा SEQ क्लोनलिटी (चित्रा 2 डी) से जुड़े सकारात्मक रूप से जुड़े थे। Immunoseq TCR क्लोनलिटी ट्यूमर-उत्तरदायी CD8+ मार्कर (चित्रा 2F और 2G) का उपयोग करके देखे गए सहसंबंधों की तुलना में अधिकांश ICR जीनों के साथ अधिक दृढ़ता से सहसंबद्ध रूप से सहसंबद्ध है। अंत में, उपरोक्त विश्लेषण से पता चलता है कि ICR हस्ताक्षर ट्यूमर-समृद्ध, क्लोनली प्रवर्धित टी कोशिकाओं की उपस्थिति को पकड़ता है और इसके रोगनिरोधी निहितार्थों की व्याख्या कर सकता है।

चित्रा 2। TCR मेट्रिक्स और प्रतिरक्षा-संबंधित जीन, प्रतिरक्षा और आणविक उपप्रकारों के साथ सहसंबंध।
स्वस्थ और बृहदान्त्र कैंसर के ऊतकों में माइक्रोबायोम रचना
शोधकर्ताओं ने 246 रोगियों (चित्रा 3 ए) से मिलान किए गए ट्यूमर और स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतक से निकाले गए डीएनए का उपयोग करके 16S rRNA अनुक्रमण का प्रदर्शन किया। सत्यापन के लिए, शोधकर्ताओं ने अतिरिक्त 42 ट्यूमर के नमूनों से 16S rRNA जीन अनुक्रमण डेटा का विश्लेषण किया, जो विश्लेषण के लिए उपलब्ध सामान्य डीएनए से मेल नहीं खाते हैं। सबसे पहले, शोधकर्ताओं ने मिलान किए गए ट्यूमर और स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतक के बीच वनस्पतियों के सापेक्ष बहुतायत की तुलना की। स्वस्थ नमूनों (चित्रा 3 ए -3 डी) की तुलना में ट्यूमर में क्लोस्ट्रीडियम इत्र में काफी वृद्धि हुई थी। ट्यूमर और स्वस्थ नमूनों के बीच अल्फा विविधता (एकल नमूने में प्रजातियों की विविधता और प्रचुरता) में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था, और आईसीआर-लो ट्यूमर के सापेक्ष आईसीआर-उच्च ट्यूमर में माइक्रोबियल विविधता में एक मामूली कमी देखी गई।
माइक्रोबियल प्रोफाइल और नैदानिक ​​परिणामों के बीच नैदानिक ​​रूप से प्रासंगिक संघों का पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने जीवित रहने की भविष्यवाणी करने वाली माइक्रोबायोम सुविधाओं की पहचान करने के लिए 16S rRNA जीन अनुक्रमण डेटा का उपयोग करने का लक्ष्य रखा। AC-ICAM246 में, शोधकर्ताओं ने एक OS कॉक्स रिग्रेशन मॉडल चलाया, जिसमें गैर-शून्य गुणांक (अंतर मृत्यु दर के साथ जुड़ा हुआ) के साथ 41 सुविधाओं का चयन किया गया, जिसे एमबीआर क्लासिफायर (चित्रा 3 एफ) कहा जाता है।
इस प्रशिक्षण कोहोर्ट (ICAM246) में, एक कम एमबीआर स्कोर (एमबीआर <0, कम एमबीआर) मृत्यु के काफी कम जोखिम (85%) के साथ जुड़ा हुआ था। शोधकर्ताओं ने कम एमबीआर (जोखिम) और लंबे समय तक ओएस के बीच दो स्वतंत्र रूप से मान्य कोहॉर्ट्स (ICAM42 और TCGA-COAD) के बीच संबंध की पुष्टि की। (चित्रा 3) अध्ययन ने एंडोगैस्ट्रिक कोकसी और एमबीआर स्कोर के बीच एक मजबूत संबंध दिखाया, जो ट्यूमर और स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतक में समान थे।

चित्रा 3। ट्यूमर और स्वस्थ ऊतकों में माइक्रोबायोम और आईसीआर और रोगी अस्तित्व के साथ संबंध।
निष्कर्ष
इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले मल्टी-ओआईसी दृष्टिकोण कोलोरेक्टल कैंसर में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के आणविक हस्ताक्षर का पूरी तरह से पता लगाने और विश्लेषण करने में सक्षम बनाता है और माइक्रोबायोम और प्रतिरक्षा प्रणाली के बीच बातचीत को प्रकट करता है। ट्यूमर और स्वस्थ ऊतकों के डीप टीसीआर अनुक्रमण से पता चला कि आईसीआर का रोगनिरोधी प्रभाव ट्यूमर-समृद्ध और संभवतः ट्यूमर एंटीजन-विशिष्ट टी सेल क्लोन को पकड़ने की क्षमता के कारण हो सकता है।

AC-ICAM नमूनों में 16S rRNA जीन अनुक्रमण का उपयोग करके ट्यूमर माइक्रोबायोम संरचना का विश्लेषण करके, टीम ने मजबूत रोगनिरोधी मूल्य के साथ एक माइक्रोबायोम हस्ताक्षर (एमबीआर जोखिम स्कोर) की पहचान की। यद्यपि यह हस्ताक्षर ट्यूमर के नमूनों से लिया गया था, लेकिन स्वस्थ कोलोरेक्टम और ट्यूमर एमबीआर जोखिम स्कोर के बीच एक मजबूत संबंध था, यह सुझाव देते हुए कि यह हस्ताक्षर रोगियों की आंत माइक्रोबायोम संरचना को कैप्चर कर सकता है। आईसीआर और एमबीआर स्कोर को मिलाकर, एक बहु-ओएमआईसी छात्र बायोमार्कर की पहचान करना और मान्य करना संभव था जो बृहदान्त्र कैंसर के रोगियों में जीवित रहने की भविष्यवाणी करता है। अध्ययन का बहु-ओएमआईसी डेटासेट बृहदान्त्र कैंसर जीव विज्ञान को बेहतर ढंग से समझने और व्यक्तिगत चिकित्सीय दृष्टिकोणों की खोज में मदद करने के लिए एक संसाधन प्रदान करता है।

संदर्भ:
रोलैंड्स, जे।, कुप्पेन, पीजेके, अहमद, ईटी एट अल। बृहदान्त्र कैंसर का एक एकीकृत ट्यूमर, प्रतिरक्षा और माइक्रोबायोम एटलस। नेट मेड 29, 1273–1286 (2023)।