નાટ મેડ | એકીકૃત ગાંઠને મેપ કરવા માટે મલ્ટિ-ઓમિક્સ અભિગમ

નાટ મેડ | કોલોરેક્ટલ કેન્સરના સંકલિત ગાંઠ, રોગપ્રતિકારક શક્તિ અને માઇક્રોબાયલ લેન્ડસ્કેપને મેપ કરવા માટેનો બહુ-ઓમિક્સ અભિગમ રોગપ્રતિકારક તંત્ર સાથે માઇક્રોબાયોમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને દર્શાવે છે.
પ્રાથમિક કોલોન કેન્સર માટેના બાયોમાર્કર્સનો તાજેતરના વર્ષોમાં વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હોવા છતાં, વર્તમાન ક્લિનિકલ માર્ગદર્શિકા માત્ર ટ્યુમર-લસિકા નોડ-મેટાસ્ટેસિસ સ્ટેજીંગ અને ડીએનએ મિસમેચ રિપેર (એમએમઆર) ખામીઓ અથવા માઇક્રોસેટેલાઇટ અસ્થિરતા (એમએસઆઈ) (માનક પેથોલોજી પરીક્ષણ ઉપરાંત) પર આધાર રાખે છે. સારવારની ભલામણો નક્કી કરવા માટે. સંશોધકોએ કેન્સર જીનોમ એટલાસ (TCGA) કોલોરેક્ટલ કેન્સર સમૂહ અને દર્દીના અસ્તિત્વમાં જીન અભિવ્યક્તિ આધારિત રોગપ્રતિકારક પ્રતિક્રિયાઓ, માઇક્રોબાયલ પ્રોફાઇલ્સ અને ટ્યુમર સ્ટ્રોમા વચ્ચે જોડાણનો અભાવ નોંધ્યો છે.

જેમ જેમ સંશોધન આગળ વધ્યું છે તેમ, પ્રાથમિક કોલોરેક્ટલ કેન્સરની જથ્થાત્મક લાક્ષણિકતાઓ, જેમાં કેન્સર સેલ્યુલર, રોગપ્રતિકારક, સ્ટ્રોમલ અથવા કેન્સરની માઇક્રોબાયલ પ્રકૃતિનો સમાવેશ થાય છે, તે ક્લિનિકલ પરિણામો સાથે નોંધપાત્ર રીતે સંબંધિત હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે, પરંતુ તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દર્દીના પરિણામોને કેવી રીતે અસર કરે છે તે અંગે હજુ પણ મર્યાદિત સમજણ છે. .
ફેનોટાઇપિક જટિલતા અને પરિણામ વચ્ચેના સંબંધને અલગ પાડવા માટે, કતારમાં સિદ્રા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ મેડિકલ રિસર્ચના સંશોધકોની એક ટીમે તાજેતરમાં એક સંકલિત સ્કોર (mICroScore) વિકસાવ્યો અને માન્ય કર્યો જે માઇક્રોબાયોમ લાક્ષણિકતાઓ અને રોગપ્રતિકારક અસ્વીકારને સંયોજિત કરીને સારા અસ્તિત્વ દર ધરાવતા દર્દીઓના જૂથને ઓળખે છે. સ્થિરાંકો (ICR). ટીમે પ્રાથમિક કોલોરેક્ટલ કેન્સર ધરાવતા 348 દર્દીઓના તાજા ફ્રોઝન સેમ્પલનું વ્યાપક જીનોમિક પૃથ્થકરણ કર્યું હતું, જેમાં ગાંઠોની આરએનએ સિક્વન્સિંગ અને મેળ ખાતી હેલ્ધી કોલોરેક્ટલ ટિશ્યુ, આખા એક્ઝોમ સિક્વન્સિંગ, ડીપ ટી-સેલ રિસેપ્ટર અને 16S બેક્ટેરિયલ આરઆરએનએ જનીન સિક્વન્સિંગ, ટ્યુમર દ્વારા સંપૂર્ણ ક્રમાંકન. વધુ લાક્ષણિકતા માટે જીનોમ સિક્વન્સિંગ માઇક્રોબાયોમ. આ અભ્યાસ નેચર મેડિસિનમાં "કોલોન કેન્સરના સંકલિત ગાંઠ, રોગપ્રતિકારક અને માઇક્રોબાયોમ એટલાસ" તરીકે પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યો હતો.

નેચર મેડિસિન માં પ્રકાશિત લેખ

AC-ICAM વિહંગાવલોકન

સંશોધકોએ પ્રણાલીગત ઉપચાર વિના કોલોન કેન્સરનું હિસ્ટોલોજિક નિદાન ધરાવતા દર્દીઓમાંથી તાજા સ્થિર ગાંઠના નમૂનાઓ અને મેળ ખાતા નજીકના તંદુરસ્ત કોલોન પેશી (ગાંઠ-સામાન્ય જોડીઓ)નું વિશ્લેષણ કરવા માટે ઓર્થોગોનલ જીનોમિક પ્લેટફોર્મનો ઉપયોગ કર્યો હતો. સંપૂર્ણ-એક્સોમ સિક્વન્સિંગ (WES), RNA-seq ડેટા ગુણવત્તા નિયંત્રણ અને સમાવેશ માપદંડ સ્ક્રીનીંગના આધારે, 348 દર્દીઓના જીનોમિક ડેટાને જાળવી રાખવામાં આવ્યો હતો અને 4.6 વર્ષના મધ્યવર્તી ફોલો-અપ સાથે ડાઉનસ્ટ્રીમ વિશ્લેષણ માટે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. સંશોધન ટીમે આ સંસાધનને Sidra-LUMC AC-ICAM નામ આપ્યું છે: રોગપ્રતિકારક-કેન્સર-માઈક્રોબાયોમ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ માટે એક નકશો અને માર્ગદર્શિકા (આકૃતિ 1).

ICR નો ઉપયોગ કરીને મોલેક્યુલર વર્ગીકરણ

સતત કેન્સર ઇમ્યુનોસર્વેલન્સ માટે રોગપ્રતિકારક આનુવંશિક માર્કર્સના મોડ્યુલર સેટને કેપ્ચર કરીને, જેને ઇમ્યુન કોન્સ્ટન્ટ ઓફ રિજેક્શન (ICR) કહેવાય છે, સંશોધન ટીમે ICR ને મેલાનોમા, મૂત્રાશયના કેન્સર અને સહિત વિવિધ પ્રકારના કેન્સરને આવરી લેતી 20-જીન પેનલમાં ઘનીકરણ કરીને ઑપ્ટિમાઇઝ કર્યું. સ્તન કેન્સર. ICR સ્તન કેન્સર સહિત વિવિધ પ્રકારના કેન્સરમાં ઇમ્યુનોથેરાપી પ્રતિભાવ સાથે પણ સંકળાયેલું છે.

પ્રથમ, સંશોધકોએ AC-ICAM સમૂહના ICR હસ્તાક્ષરને માન્ય કર્યા, ICR જનીન-આધારિત સહ-વર્ગીકરણ અભિગમનો ઉપયોગ કરીને સમૂહને ત્રણ ક્લસ્ટર/રોગપ્રતિકારક પેટા પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરવા માટે: ઉચ્ચ ICR (ગરમ ગાંઠ), મધ્યમ ICR અને નીચા ICR (ઠંડા) ગાંઠ) (આકૃતિ 1b). સંશોધકોએ સંમતિ મોલેક્યુલર પેટાપ્રકાર (સીએમએસ) સાથે સંકળાયેલ રોગપ્રતિકારક વૃત્તિ દર્શાવી હતી, જે આંતરડાના કેન્સરનું ટ્રાન્સક્રિપ્ટમ આધારિત વર્ગીકરણ છે. CMS શ્રેણીઓમાં CMS1/ઇમ્યુન, CMS2/કેનોનિકલ, CMS3/મેટાબોલિક અને CMS4/મેસેન્ચિમલનો સમાવેશ થાય છે. વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે ICR સ્કોર્સ તમામ CMS પેટાપ્રકારોમાં ચોક્કસ કેન્સર કોષ માર્ગો સાથે નકારાત્મક રીતે સંકળાયેલા હતા, અને ઇમ્યુનોસપ્રેસિવ અને સ્ટ્રોમલ-સંબંધિત માર્ગો સાથે હકારાત્મક સહસંબંધ માત્ર CMS4 ગાંઠોમાં જ જોવા મળ્યો હતો.

તમામ CMSમાં, નેચરલ કિલર (NK) સેલ અને T સેલ સબસેટ્સની વિપુલતા ICR ઉચ્ચ રોગપ્રતિકારક પેટાપ્રકારમાં સૌથી વધુ હતી, અન્ય લ્યુકોસાઇટ સબસેટ્સ (આકૃતિ 1c) માં વધુ પરિવર્તનક્ષમતા સાથે. ICR રોગપ્રતિકારક પેટા પ્રકારો વિવિધ OS અને PFS ધરાવતા હતા, પ્રગતિશીલ વધારો સાથે. ICR માં નીચાથી ઉચ્ચ (આકૃતિ 1d), માં ICR ની પૂર્વસૂચનીય ભૂમિકાને માન્ય કરે છે કોલોરેક્ટલ કેન્સર.

આકૃતિ 1. AC-ICAM અભ્યાસ ડિઝાઇન, રોગપ્રતિકારક-સંબંધિત જનીન હસ્તાક્ષર, રોગપ્રતિકારક અને મોલેક્યુલર પેટાપ્રકાર અને અસ્તિત્વ.
ICR ટ્યુમર-સમૃદ્ધ, ક્લોનલી એમ્પ્લીફાઇડ ટી કોષોને કેપ્ચર કરે છે
ટ્યુમર પેશીઓમાં ઘૂસણખોરી કરતા ટી કોશિકાઓની માત્ર એક લઘુમતી જ ટ્યુમર એન્ટિજેન્સ (10% કરતા ઓછી) માટે વિશિષ્ટ હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે. તેથી, મોટાભાગના ઇન્ટ્રા-ટ્યુમર ટી કોષોને બાયસ્ટેન્ડર ટી ​​કોષો (બાયસ્ટેન્ડર ટી ​​કોષો) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ઉત્પાદક ટીસીઆર સાથે પરંપરાગત ટી કોશિકાઓની સંખ્યા સાથેનો સૌથી મજબૂત સહસંબંધ સ્ટ્રોમલ સેલ અને લ્યુકોસાઇટ પેટા-વસ્તી (RNA-seq દ્વારા શોધાયેલ) માં જોવા મળ્યો હતો, જેનો ઉપયોગ ટી સેલ પેટા-વસ્તીનો અંદાજ કાઢવા માટે કરી શકાય છે (આકૃતિ 2a). ICR ક્લસ્ટરોમાં (એકંદરે અને CMS વર્ગીકરણ), ICR-ઉચ્ચ અને CMS પેટાપ્રકાર CMS1/રોગપ્રતિકારક જૂથો (આકૃતિ 2c), ICR-ઉચ્ચ ગાંઠોના સૌથી વધુ પ્રમાણ સાથે, રોગપ્રતિકારક SEQ TCRs ની સૌથી વધુ ક્લોનાલિટી જોવા મળી હતી. સમગ્ર ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમ (18,270 જનીનો) નો ઉપયોગ કરીને, છ ICR જનીનો (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, અને CXCL10) TCR રોગપ્રતિકારક SEQ ક્લોનાલિટી (આકૃતિ 2d) સાથે હકારાત્મક રીતે સંકળાયેલા ટોચના દસ જનીનોમાંના હતા. ટ્યુમર-રિસ્પોન્સિવ CD8+ માર્કર્સ (આકૃતિ 2f અને 2g) નો ઉપયોગ કરીને જોવામાં આવેલા સહસંબંધો કરતાં ઇમ્યુનોએસઇક્યુ TCR ક્લોનાલિટી મોટાભાગના ICR જનીનો સાથે વધુ મજબૂત રીતે સંકળાયેલ છે. નિષ્કર્ષમાં, ઉપરોક્ત વિશ્લેષણ સૂચવે છે કે ICR હસ્તાક્ષર ગાંઠ-સમૃદ્ધ, ક્લોનલી એમ્પ્લીફાઇડ ટી કોશિકાઓની હાજરીને કેપ્ચર કરે છે અને તેના પૂર્વસૂચનાત્મક અસરોને સમજાવી શકે છે.

આકૃતિ 2. TCR મેટ્રિક્સ અને રોગપ્રતિકારક-સંબંધિત જનીનો, રોગપ્રતિકારક અને મોલેક્યુલર પેટાપ્રકારો સાથેનો સંબંધ.
તંદુરસ્ત અને કોલોન કેન્સર પેશીઓમાં માઇક્રોબાયોમ રચના
સંશોધકોએ 246 દર્દીઓ (આકૃતિ 3a) માંથી મેળ ખાતી ગાંઠ અને તંદુરસ્ત કોલોન પેશીમાંથી મેળવેલા DNA નો ઉપયોગ કરીને 16S rRNA ક્રમાંકન કર્યું. માન્યતા માટે, સંશોધકોએ વધારાના 42 ગાંઠના નમૂનાઓમાંથી 16S rRNA જીન સિક્વન્સિંગ ડેટાનું પણ વિશ્લેષણ કર્યું જે વિશ્લેષણ માટે ઉપલબ્ધ સામાન્ય DNA સાથે મેળ ખાતા ન હતા. પ્રથમ, સંશોધકોએ મેળ ખાતા ગાંઠો અને તંદુરસ્ત કોલોન પેશી વચ્ચે વનસ્પતિની સંબંધિત વિપુલતાની તુલના કરી. તંદુરસ્ત નમૂનાઓ (આકૃતિ 3a-3d) ની તુલનામાં ગાંઠોમાં ક્લોસ્ટ્રિડિયમ પરફ્રિન્જન્સ નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું હતું. ગાંઠ અને તંદુરસ્ત નમૂનાઓ વચ્ચે આલ્ફા વિવિધતા (એક જ નમૂનામાં વિવિધતા અને પ્રજાતિઓની વિપુલતા)માં કોઈ નોંધપાત્ર તફાવત નહોતો અને ICR-નીચી ગાંઠોની તુલનામાં ICR-ઉચ્ચ ગાંઠોમાં માઇક્રોબાયલ વિવિધતામાં સાધારણ ઘટાડો જોવા મળ્યો હતો.
માઇક્રોબાયલ પ્રોફાઇલ્સ અને ક્લિનિકલ પરિણામો વચ્ચે તબીબી રીતે સંબંધિત જોડાણો શોધવા માટે, સંશોધકોનો ઉદ્દેશ્ય 16S rRNA જનીન સિક્વન્સિંગ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને માઇક્રોબાયોમ લક્ષણોને ઓળખવા માટે છે જે અસ્તિત્વની આગાહી કરે છે. AC-ICAM246 પર, સંશોધકોએ OS Cox રીગ્રેશન મોડલ ચલાવ્યું હતું જેમાં બિન-શૂન્ય ગુણાંક (વિભેદક મૃત્યુદરના જોખમ સાથે સંકળાયેલ) સાથે 41 લક્ષણો પસંદ કર્યા હતા, જેને MBR વર્ગીકૃત (આકૃતિ 3f) કહેવાય છે.
આ તાલીમ સમૂહમાં (ICAM246), નીચા MBR સ્કોર (MBR<0, નીચા MBR) મૃત્યુના નોંધપાત્ર રીતે ઓછા જોખમ (85%) સાથે સંકળાયેલા હતા. સંશોધકોએ બે સ્વતંત્ર રીતે માન્ય સમૂહ (ICAM42 અને TCGA-COAD)માં નીચા MBR (જોખમ) અને લાંબા સમય સુધી OS વચ્ચેના જોડાણની પુષ્ટિ કરી. (આકૃતિ 3) અભ્યાસમાં એન્ડોગેસ્ટ્રિક કોક્કી અને MBR સ્કોર્સ વચ્ચે મજબૂત સંબંધ દર્શાવવામાં આવ્યો છે, જે ગાંઠ અને તંદુરસ્ત કોલોન પેશીઓમાં સમાન હતા.

આકૃતિ 3. ગાંઠ અને તંદુરસ્ત પેશીઓમાં માઇક્રોબાયોમ અને ICR અને દર્દીના અસ્તિત્વ સાથેનો સંબંધ.
નિષ્કર્ષ
આ અભ્યાસમાં ઉપયોગમાં લેવાતો મલ્ટી-ઓમિક્સ અભિગમ કોલોરેક્ટલ કેન્સરમાં રોગપ્રતિકારક પ્રતિભાવના પરમાણુ હસ્તાક્ષરની સંપૂર્ણ તપાસ અને વિશ્લેષણને સક્ષમ કરે છે અને માઇક્રોબાયોમ અને રોગપ્રતિકારક તંત્ર વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને છતી કરે છે. ગાંઠ અને તંદુરસ્ત પેશીઓના ડીપ ટીસીઆર સિક્વન્સિંગથી જાણવા મળ્યું કે ICR ની પૂર્વસૂચનાત્મક અસર ટ્યુમર-સમૃદ્ધ અને સંભવતઃ ટ્યુમર એન્ટિજેન-વિશિષ્ટ ટી સેલ ક્લોન્સ મેળવવાની ક્ષમતાને કારણે હોઈ શકે છે.

AC-ICAM નમૂનાઓમાં 16S rRNA જનીન સિક્વન્સિંગનો ઉપયોગ કરીને ટ્યુમર માઇક્રોબાયોમ કમ્પોઝિશનનું વિશ્લેષણ કરીને, ટીમે મજબૂત પ્રોગ્નોસ્ટિક મૂલ્ય સાથે માઇક્રોબાયોમ સિગ્નેચર (MBR રિસ્ક સ્કોર) ઓળખ્યો. જો કે આ સહી ગાંઠના નમૂનાઓમાંથી લેવામાં આવી હતી, તંદુરસ્ત કોલોરેક્ટમ અને ટ્યુમર એમબીઆર રિસ્ક સ્કોર વચ્ચે મજબૂત સંબંધ હતો, જે સૂચવે છે કે આ હસ્તાક્ષર દર્દીઓના આંતરડાની માઇક્રોબાયોમ રચનાને પકડી શકે છે. ICR અને MBR સ્કોર્સને સંયોજિત કરીને, મલ્ટિ-ઓમિક વિદ્યાર્થી બાયોમાર્કરને ઓળખવું અને માન્ય કરવું શક્ય હતું જે કોલોન કેન્સર ધરાવતા દર્દીઓમાં અસ્તિત્વની આગાહી કરે છે. અભ્યાસનો મલ્ટી-ઓમિક ડેટાસેટ કોલોન કેન્સર બાયોલોજીને વધુ સારી રીતે સમજવા અને વ્યક્તિગત ઉપચારાત્મક અભિગમો શોધવામાં મદદ કરવા માટે એક સંસાધન પૂરો પાડે છે.

સંદર્ભ:
Roelands, J., Kuppen, PJK, અહેમદ, EI એટ અલ. આંતરડાના કેન્સરની એક સંકલિત ગાંઠ, રોગપ્રતિકારક શક્તિ અને માઇક્રોબાયોમ એટલાસ. નેટ મેડ 29, 1273–1286 (2023).