नट मेड |एकीकृत ट्यूमर की मैपिंग के लिए एक बहु-ओमिक्स दृष्टिकोण

नट मेड |कोलोरेक्टल कैंसर के एकीकृत ट्यूमर, प्रतिरक्षा और माइक्रोबियल परिदृश्य की मैपिंग के लिए एक बहु-ओमिक्स दृष्टिकोण से प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ माइक्रोबायोम की बातचीत का पता चलता है
हालांकि हाल के वर्षों में प्राथमिक बृहदान्त्र कैंसर के लिए बायोमार्कर का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है, वर्तमान नैदानिक ​​​​दिशानिर्देश केवल ट्यूमर-लिम्फ नोड-मेटास्टेसिस स्टेजिंग और डीएनए बेमेल मरम्मत (एमएमआर) दोष या माइक्रोसैटेलाइट अस्थिरता (एमएसआई) (मानक विकृति परीक्षण के अलावा) पर निर्भर करते हैं। ) उपचार की सिफारिशों को निर्धारित करने के लिए।शोधकर्ताओं ने कैंसर जीनोम एटलस (टीसीजीए) कोलोरेक्टल कैंसर कॉहोर्ट और रोगी के अस्तित्व में जीन अभिव्यक्ति-आधारित प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं, माइक्रोबियल प्रोफाइल और ट्यूमर स्ट्रोमा के बीच सहयोग की कमी का उल्लेख किया है।

जैसे-जैसे शोध आगे बढ़ा है, प्राथमिक कोलोरेक्टल कैंसर की मात्रात्मक विशेषताओं, जिसमें कैंसर सेलुलर, प्रतिरक्षा, स्ट्रोमल, या कैंसर की माइक्रोबियल प्रकृति शामिल है, को नैदानिक ​​​​परिणामों के साथ महत्वपूर्ण रूप से सहसंबद्ध बताया गया है, लेकिन अभी भी सीमित समझ है कि उनकी बातचीत रोगी के परिणामों को कैसे प्रभावित करती है। .
फेनोटाइपिक जटिलता और परिणाम के बीच संबंध को अलग करने के लिए, कतर में सिदरा इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिकल रिसर्च के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में एक एकीकृत स्कोर (mICRoScore) विकसित और मान्य किया है जो माइक्रोबायोम विशेषताओं और प्रतिरक्षा अस्वीकृति के संयोजन से अच्छी उत्तरजीविता दर वाले रोगियों के समूह की पहचान करता है। स्थिरांक (आईसीआर)।टीम ने प्राथमिक कोलोरेक्टल कैंसर वाले 348 रोगियों से ताजा जमे हुए नमूनों का एक व्यापक जीनोमिक विश्लेषण किया, जिसमें ट्यूमर के आरएनए अनुक्रमण और स्वस्थ कोलोरेक्टल ऊतक से मेल खाते, पूरे एक्सोम अनुक्रमण, गहरे टी-सेल रिसेप्टर और 16S बैक्टीरियल आरआरएनए जीन अनुक्रमण शामिल हैं, पूरे ट्यूमर द्वारा पूरक माइक्रोबायोम को और अधिक विशिष्ट बनाने के लिए जीनोम अनुक्रमण।अध्ययन को नेचर मेडिसिन में "कोलन कैंसर के एक एकीकृत ट्यूमर, प्रतिरक्षा और माइक्रोबायोम एटलस" के रूप में प्रकाशित किया गया था।

नेचर मेडिसिन में प्रकाशित लेख

एसी-ICAM अवलोकन

शोधकर्ताओं ने ताजा जमे हुए ट्यूमर के नमूनों का विश्लेषण करने के लिए एक ऑर्थोगोनल जीनोमिक प्लेटफॉर्म का इस्तेमाल किया और सिस्टमिक थेरेपी के बिना कोलन कैंसर के हिस्टोलॉजिक निदान वाले मरीजों से आसन्न स्वस्थ कोलन ऊतक (ट्यूमर-सामान्य जोड़े) का मिलान किया।पूरे-एक्सोम सीक्वेंसिंग (WES), RNA-seq डेटा गुणवत्ता नियंत्रण और समावेशन मानदंड स्क्रीनिंग के आधार पर, 348 रोगियों के जीनोमिक डेटा को बनाए रखा गया और 4.6 वर्षों के औसत अनुवर्ती के साथ डाउनस्ट्रीम विश्लेषण के लिए उपयोग किया गया।शोध दल ने इस संसाधन को सिद्रा-एलयूएमसी एसी-आईसीएएम नाम दिया है: प्रतिरक्षा-कैंसर-माइक्रोबायोम इंटरैक्शन के लिए एक मानचित्र और मार्गदर्शिका (चित्र 1)।

आईसीआर का उपयोग करते हुए आणविक वर्गीकरण

निरंतर कैंसर इम्यूनोसर्वेविरेंस के लिए प्रतिरक्षा आनुवंशिक मार्करों के एक मॉड्यूलर सेट को कैप्चर करना, जिसे अस्वीकृति (आईसीआर) का प्रतिरक्षा स्थिरांक कहा जाता है, अनुसंधान दल ने आईसीआर को मेलेनोमा, ब्लैडर कैंसर सहित विभिन्न प्रकार के कैंसर को कवर करने वाले 20-जीन पैनल में संघनित करके अनुकूलित किया। स्तन कैंसर।ICR को स्तन कैंसर सहित विभिन्न प्रकार के कैंसर में इम्यूनोथेरेपी प्रतिक्रिया से भी जोड़ा गया है।

सबसे पहले, शोधकर्ताओं ने एसी-आईसीएएम कॉहोर्ट के आईसीआर हस्ताक्षर को मान्य किया, आईसीआर जीन-आधारित सह-वर्गीकरण दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए कॉहोर्ट को तीन समूहों/प्रतिरक्षा उपप्रकारों में वर्गीकृत किया: उच्च आईसीआर (गर्म ट्यूमर), मध्यम आईसीआर और निम्न आईसीआर (ठंडा) ट्यूमर) (चित्र 1बी)।शोधकर्ताओं ने आम सहमति आणविक उपप्रकार (सीएमएस) से जुड़ी प्रतिरक्षा प्रवृत्ति की विशेषता बताई, जो कोलन कैंसर का एक ट्रांसक्रिप्टोम-आधारित वर्गीकरण है।CMS श्रेणियों में CMS1/प्रतिरक्षा, CMS2/कैनोनिकल, CMS3/चयापचय और CMS4/मेसेनकाइमल शामिल हैं।विश्लेषण से पता चला कि ICR स्कोर सभी CMS उपप्रकारों में कुछ कैंसर सेल पाथवे के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध थे, और इम्यूनोस्प्रेसिव और स्ट्रोमल-संबंधित पाथवे 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। आईसीआर प्रतिरक्षा उपप्रकारों में अलग-अलग ओएस और पीएफएस थे, एक प्रगतिशील वृद्धि के साथ ICR में निम्न से उच्च (चित्र 1d), कोलोरेक्टल कैंसर में ICR की रोगनिरोधी भूमिका को मान्य करता है।

चित्र 1. एसी-आईसीएएम अध्ययन डिजाइन, प्रतिरक्षा संबंधी जीन हस्ताक्षर, प्रतिरक्षा और आणविक उपप्रकार और उत्तरजीविता।
ICR ट्यूमर-समृद्ध, क्लोन रूप से प्रवर्धित T कोशिकाओं को पकड़ता है
ट्यूमर के ऊतकों में घुसपैठ करने वाली टी कोशिकाओं की केवल एक अल्पसंख्यक ट्यूमर एंटीजन (10% से कम) के लिए विशिष्ट होने की सूचना दी गई है।इसलिए, अधिकांश इंट्रा-ट्यूमर टी कोशिकाओं को दर्शक टी कोशिकाओं (बाईस्टैंडर टी कोशिकाओं) के रूप में संदर्भित किया जाता है।उत्पादक TCRs के साथ पारंपरिक T कोशिकाओं की संख्या के साथ सबसे मजबूत सहसंबंध स्ट्रोमल सेल और ल्यूकोसाइट उप-जनसंख्या (RNA-seq द्वारा पता लगाया गया) में देखा गया था, जिसका उपयोग T सेल उप-जनसंख्या (चित्र 2a) का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है।ICR समूहों (समग्र और CMS वर्गीकरण) में, ICR-उच्च और CMS उपप्रकार CMS1 / प्रतिरक्षा समूहों (चित्र 2c) में ICR-उच्च ट्यूमर के उच्चतम अनुपात के साथ प्रतिरक्षा SEQ TCRs की उच्चतम क्लोनलिटी देखी गई।संपूर्ण ट्रांस्क्रिप्टोम (18,270 जीन) का उपयोग करते हुए, छह ICR जीन (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, और CXCL10) सकारात्मक रूप से TCR इम्यून SEQ क्लोनलिटी (चित्र 2d) से जुड़े शीर्ष दस जीनों में से थे।ImmunoSEQ TCR क्लोनलिटी ट्यूमर-उत्तरदायी CD8 + मार्करों (चित्र 2f और 2g) का उपयोग करके देखे गए सहसंबंधों की तुलना में अधिकांश ICR जीनों के साथ अधिक मजबूती से संबंधित है।निष्कर्ष में, उपरोक्त विश्लेषण से पता चलता है कि आईसीआर हस्ताक्षर ट्यूमर-समृद्ध, क्लोन रूप से प्रवर्धित टी कोशिकाओं की उपस्थिति को पकड़ता है और इसके पूर्वानुमान संबंधी प्रभावों की व्याख्या कर सकता है।

चित्रा 2. टीसीआर मेट्रिक्स और प्रतिरक्षा से संबंधित जीन, प्रतिरक्षा और आणविक उपप्रकार के साथ सहसंबंध।
स्वस्थ और पेट के कैंसर के ऊतकों में माइक्रोबायोम संरचना
शोधकर्ताओं ने 246 रोगियों (चित्र 3ए) से मेल खाने वाले ट्यूमर और स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतक से निकाले गए डीएनए का उपयोग करके 16S rRNA अनुक्रमण किया।सत्यापन के लिए, शोधकर्ताओं ने अतिरिक्त 42 ट्यूमर नमूनों से 16S rRNA जीन अनुक्रमण डेटा का विश्लेषण किया, जो विश्लेषण के लिए उपलब्ध सामान्य डीएनए से मेल नहीं खाता था।सबसे पहले, शोधकर्ताओं ने मेल खाने वाले ट्यूमर और स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतक के बीच वनस्पतियों की सापेक्ष बहुतायत की तुलना की।स्वस्थ नमूनों (चित्र 3ए-3डी) की तुलना में ट्यूमर में क्लोस्ट्रीडियम इत्रिंगेंस में काफी वृद्धि हुई थी।ट्यूमर और स्वस्थ नमूनों के बीच अल्फा विविधता (विविधता और एक ही नमूने में प्रजातियों की बहुतायत) में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था, और आईसीआर-कम ट्यूमर के सापेक्ष आईसीआर-उच्च ट्यूमर में माइक्रोबियल विविधता में मामूली कमी देखी गई थी।
माइक्रोबियल प्रोफाइल और नैदानिक ​​​​परिणामों के बीच नैदानिक ​​​​रूप से प्रासंगिक संघों का पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने जीवित रहने की भविष्यवाणी करने वाले 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 जोखिम से जुड़े) के साथ 41 विशेषताओं का चयन किया गया, जिसे MBR क्लासिफायर (चित्र 3f) कहा जाता है।
इस प्रशिक्षण समूह (ICAM246) में, कम MBR स्कोर (MBR<0, कम MBR) मृत्यु के काफी कम जोखिम (85%) से जुड़ा था।शोधकर्ताओं ने कम एमबीआर (जोखिम) और लंबे समय तक चलने वाले ओएस के बीच दो स्वतंत्र रूप से मान्य कॉहोर्ट्स (ICAM42 और TCGA-COAD) के बीच संबंध की पुष्टि की।(चित्रा 3) अध्ययन ने एंडोगैस्ट्रिक कोक्सी और एमबीआर स्कोर के बीच एक मजबूत सहसंबंध दिखाया, जो ट्यूमर और स्वस्थ बृहदान्त्र ऊतक में समान थे।

चित्रा 3. ट्यूमर और स्वस्थ ऊतकों में माइक्रोबायोम और आईसीआर और रोगी के अस्तित्व के साथ संबंध।
निष्कर्ष
इस अध्ययन में प्रयुक्त मल्टी-ओमिक्स 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 की बातचीत को प्रकट करता है।ट्यूमर और स्वस्थ ऊतकों की गहरी TCR अनुक्रमण से पता चला है कि ICR का रोगसूचक प्रभाव ट्यूमर-समृद्ध और संभवतः ट्यूमर एंटीजन-विशिष्ट टी सेल क्लोनों को पकड़ने की क्षमता के कारण हो सकता है।

AC-ICAM नमूनों में 16S rRNA जीन अनुक्रमण का उपयोग करके ट्यूमर माइक्रोबायोम रचना का विश्लेषण करके, टीम ने एक माइक्रोबायोम सिग्नेचर (MBR रिस्क स्कोर) की पहचान की, जिसमें मजबूत भविष्यवाणिय मूल्य थे।यद्यपि यह हस्ताक्षर ट्यूमर के नमूनों से प्राप्त किया गया था, 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 पर कब्जा कर सकता है।आईसीआर और एमबीआर स्कोर के संयोजन से, बहु-ओमिक छात्र बायोमार्कर की पहचान करना और मान्य करना संभव था जो कोलन कैंसर वाले मरीजों में जीवित रहने की भविष्यवाणी करता है।अध्ययन का मल्टी-ओमिक डेटासेट कोलन कैंसर बायोलॉजी को बेहतर ढंग से समझने और व्यक्तिगत चिकित्सीय दृष्टिकोण खोजने में मदद करने के लिए एक संसाधन प्रदान करता है।

संदर्भ:
रोलैण्ड्स, जे., कुपेन, पीजेके, अहमद, ईआई एट अल।कोलन कैंसर का एक एकीकृत ट्यूमर, प्रतिरक्षा और माइक्रोबायोम एटलस।नेट मेड 29, 1273–1286 (2023)।