ন্যাট মেড |ইন্টিগ্রেটেড টিউমার ম্যাপ করার জন্য একটি মাল্টি-ওমিক্স পদ্ধতি

ন্যাট মেড |কোলোরেক্টাল ক্যান্সারের ইন্টিগ্রেটেড টিউমার, ইমিউন এবং মাইক্রোবিয়াল ল্যান্ডস্কেপ ম্যাপ করার জন্য একটি মাল্টি-ওমিক্স পদ্ধতি ইমিউন সিস্টেমের সাথে মাইক্রোবায়োমের মিথস্ক্রিয়া প্রকাশ করে
যদিও সাম্প্রতিক বছরগুলিতে প্রাথমিক কোলন ক্যান্সারের জন্য বায়োমার্কারগুলি ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে, বর্তমান ক্লিনিকাল নির্দেশিকাগুলি শুধুমাত্র টিউমার-লিম্ফ নোড-মেটাস্টেসিস স্টেজিং এবং ডিএনএ অমিল মেরামত (এমএমআর) ত্রুটি বা মাইক্রোস্যাটেলাইট অস্থিরতা (এমএসআই) সনাক্তকরণের উপর নির্ভর করে (স্ট্যান্ডার্ড প্যাথলজি টেস্টিং ছাড়াও ) চিকিত্সার সুপারিশ নির্ধারণ করতে।গবেষকরা ক্যান্সার জিনোম অ্যাটলাস (টিসিজিএ) কোলোরেক্টাল ক্যান্সার কোহর্ট এবং রোগীর বেঁচে থাকার মধ্যে জিন এক্সপ্রেশন-ভিত্তিক ইমিউন প্রতিক্রিয়া, মাইক্রোবিয়াল প্রোফাইল এবং টিউমার স্ট্রোমার মধ্যে সংযোগের অভাব লক্ষ্য করেছেন।

গবেষণার অগ্রগতি হিসাবে, প্রাথমিক কোলোরেক্টাল ক্যান্সারের পরিমাণগত বৈশিষ্ট্য, যার মধ্যে ক্যান্সার সেলুলার, ইমিউন, স্ট্রোমাল, বা ক্যান্সারের মাইক্রোবিয়াল প্রকৃতি, ক্লিনিকাল ফলাফলের সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে সম্পর্কযুক্ত বলে জানা গেছে, তবে তাদের মিথস্ক্রিয়া কীভাবে রোগীর ফলাফলকে প্রভাবিত করে সে সম্পর্কে এখনও সীমিত বোঝাপড়া রয়েছে। .
ফেনোটাইপিক জটিলতা এবং ফলাফলের মধ্যে সম্পর্ক ছিন্ন করার জন্য, কাতারের সিডরা ইনস্টিটিউট অফ মেডিক্যাল রিসার্চের গবেষকদের একটি দল সম্প্রতি একটি সমন্বিত স্কোর (মাইক্রোস্কোর) তৈরি এবং যাচাই করেছে যা মাইক্রোবায়োম বৈশিষ্ট্য এবং ইমিউন প্রত্যাখ্যানের সমন্বয়ে ভাল বেঁচে থাকার হার সহ রোগীদের একটি গ্রুপকে চিহ্নিত করে। ধ্রুবক (ICR)।দলটি প্রাথমিক কোলোরেক্টাল ক্যান্সারে আক্রান্ত 348 জন রোগীর তাজা হিমায়িত নমুনার একটি বিস্তৃত জিনোমিক বিশ্লেষণ করেছে, যার মধ্যে টিউমারের আরএনএ সিকোয়েন্সিং এবং মিলিত স্বাস্থ্যকর কোলোরেক্টাল টিস্যু, পুরো এক্সোম সিকোয়েন্সিং, ডিপ টি-সেল রিসেপ্টর এবং 16S ব্যাকটেরিয়াল আরআরএনএ জিন সিকোয়েন্সিং, সম্পূর্ণ টিউমারের মাধ্যমে। মাইক্রোবায়োমকে আরও বৈশিষ্ট্যযুক্ত করার জন্য জিনোম সিকোয়েন্সিং।গবেষণাটি নেচার মেডিসিনে "কোলন ক্যান্সারের একটি সমন্বিত টিউমার, ইমিউন এবং মাইক্রোবায়োম অ্যাটলাস" হিসাবে প্রকাশিত হয়েছিল।

নেচার মেডিসিনে প্রকাশিত নিবন্ধ

AC-ICAM ওভারভিউ

গবেষকরা পদ্ধতিগত থেরাপি ছাড়াই কোলন ক্যান্সারের হিস্টোলজিক নির্ণয়ের রোগীদের থেকে তাজা হিমায়িত টিউমার নমুনা এবং মিলিত স্বাস্থ্যকর কোলন টিস্যু (টিউমার-স্বাভাবিক জোড়া) বিশ্লেষণ করতে একটি অর্থোগোনাল জিনোমিক প্ল্যাটফর্ম ব্যবহার করেছেন।পুরো-এক্সোম সিকোয়েন্সিং (ডব্লিউইএস), আরএনএ-সেক ডেটা মান নিয়ন্ত্রণ, এবং অন্তর্ভুক্তির মানদণ্ডের স্ক্রীনিংয়ের উপর ভিত্তি করে, 348 জন রোগীর জিনোমিক ডেটা ধরে রাখা হয়েছিল এবং 4.6 বছরের মধ্যবর্তী ফলো-আপের সাথে ডাউনস্ট্রিম বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল।গবেষণা দলটি এই সংস্থানটির নাম দিয়েছে Sidra-LUMC AC-ICAM: একটি মানচিত্র এবং ইমিউন-ক্যান্সার-মাইক্রোবায়োম ইন্টারঅ্যাকশনের নির্দেশিকা (চিত্র 1)।

আইসিআর ব্যবহার করে আণবিক শ্রেণীবিভাগ

ক্রমাগত ক্যান্সার ইমিউনো সার্ভিলেন্সের জন্য ইমিউন জেনেটিক মার্কারগুলির একটি মডুলার সেট ক্যাপচার করে, যাকে ইমিউন কনস্ট্যান্ট অফ রিজেকশন (ICR) বলা হয়, গবেষণা দলটি মেলানোমা, মূত্রাশয় ক্যান্সার এবং সহ বিভিন্ন ধরণের ক্যান্সারকে কভার করে একটি 20-জিন প্যানেলে ঘনীভূত করে আইসিআরকে অপ্টিমাইজ করে। স্তন ক্যান্সার.আইসিআর স্তন ক্যান্সার সহ বিভিন্ন ধরণের ক্যান্সারে ইমিউনোথেরাপি প্রতিক্রিয়ার সাথেও যুক্ত।

প্রথমত, গবেষকরা এসি-আইসিএএম কোহর্টের আইসিআর স্বাক্ষর যাচাই করেছেন, একটি আইসিআর জিন-ভিত্তিক সহ-শ্রেণিকরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে দলটিকে তিনটি ক্লাস্টার/ইমিউন সাব-টাইপে শ্রেণীবদ্ধ করেছেন: উচ্চ আইসিআর (হট টিউমার), মাঝারি আইসিআর এবং নিম্ন আইসিআর (ঠান্ডা। টিউমার) (চিত্র 1 খ)।গবেষকরা কনসেনসাস মলিকুলার সাবটাইপস (সিএমএস) এর সাথে যুক্ত ইমিউন প্রবণতাকে চিহ্নিত করেছেন, কোলন ক্যান্সারের একটি ট্রান্সক্রিপ্টোম-ভিত্তিক শ্রেণিবিন্যাস।CMS বিভাগগুলির মধ্যে রয়েছে CMS1/ইমিউন, CMS2/canonical, CMS3/metabolic এবং CMS4/mesenchymal।বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে আইসিআর স্কোরগুলি সমস্ত সিএমএস সাব-টাইপগুলিতে নির্দিষ্ট ক্যান্সার কোষের পথের সাথে নেতিবাচকভাবে সম্পর্কযুক্ত ছিল এবং ইমিউনোসপ্রেসিভ এবং স্ট্রোমাল-সম্পর্কিত পথগুলির সাথে ইতিবাচক সম্পর্ক শুধুমাত্র CMS4 টিউমারগুলিতে পরিলক্ষিত হয়েছিল।

সমস্ত CMS-এ, প্রাকৃতিক ঘাতক (NK) কোষ এবং T কোষের উপসেটের প্রাচুর্য ICR উচ্চ প্রতিরোধক উপ-প্রকারের মধ্যে সবচেয়ে বেশি ছিল, অন্যান্য লিউকোসাইট উপসেটগুলিতে (চিত্র 1c) বৃহত্তর পরিবর্তনশীলতা সহ। ICR ইমিউন সাব-টাইপগুলির বিভিন্ন OS এবং PFS ছিল, একটি প্রগতিশীল বৃদ্ধির সাথে। আইসিআর-এ নিম্ন থেকে উচ্চ পর্যন্ত (চিত্র 1 ডি), কোলোরেক্টাল ক্যান্সারে আইসিআর-এর প্রাগনোস্টিক ভূমিকা বৈধ করে।

চিত্র 1. AC-ICAM স্টাডি ডিজাইন, ইমিউন-সম্পর্কিত জিনের স্বাক্ষর, ইমিউন এবং আণবিক উপপ্রকার এবং বেঁচে থাকা।
আইসিআর টিউমার-সমৃদ্ধ, ক্লোনলি পরিবর্ধিত টি কোষ ক্যাপচার করে
টিউমার টিস্যুতে অনুপ্রবেশকারী টি কোষগুলির একটি সংখ্যালঘু টিউমার অ্যান্টিজেনের জন্য নির্দিষ্ট বলে রিপোর্ট করা হয়েছে (10% এর কম)।তাই, বেশিরভাগ ইন্ট্রা-টিউমার টি কোষকে বাইস্ট্যান্ডার টি কোষ (বাইস্ট্যান্ডার টি কোষ) হিসাবে উল্লেখ করা হয়।উত্পাদনশীল টিসিআর সহ প্রচলিত টি কোষের সংখ্যার সাথে সবচেয়ে শক্তিশালী সম্পর্কটি স্ট্রোমাল সেল এবং লিউকোসাইট উপ-জনসংখ্যা (আরএনএ-সেক দ্বারা সনাক্ত করা হয়েছে) পরিলক্ষিত হয়েছিল, যা টি কোষের উপ-জনসংখ্যা অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে (চিত্র 2a)।ICR ক্লাস্টারগুলিতে (সামগ্রিক এবং CMS শ্রেণীবিভাগ), ICR-উচ্চ টিউমারগুলির সর্বোচ্চ অনুপাত সহ ICR-উচ্চ এবং CMS সাব-টাইপ CMS1/ইমিউন গ্রুপগুলিতে (চিত্র 2c) ইমিউন SEQ TCR-এর সর্বোচ্চ ক্লোনালিটি পরিলক্ষিত হয়েছিল।পুরো ট্রান্সক্রিপ্টোম (18,270 জিন) ব্যবহার করে, ছয়টি আইসিআর জিন (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA, এবং CXCL10) TCR ইমিউন SEQ ক্লোন্যালিটি (চিত্র 2d) এর সাথে ইতিবাচকভাবে যুক্ত শীর্ষ দশটি জিনের মধ্যে ছিল।টিউমার-প্রতিক্রিয়াশীল CD8+ মার্কার (চিত্র 2f এবং 2g) ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণ করা পারস্পরিক সম্পর্কের তুলনায় ইমিউনোএসইকিউ টিসিআর ক্লোন্যালিটি বেশিরভাগ আইসিআর জিনের সাথে আরও দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত।উপসংহারে, উপরের বিশ্লেষণটি পরামর্শ দেয় যে আইসিআর স্বাক্ষর টিউমার-সমৃদ্ধ, ক্লোনলি পরিবর্ধিত টি কোষের উপস্থিতি ক্যাপচার করে এবং এর প্রাগনোস্টিক প্রভাব ব্যাখ্যা করতে পারে।

চিত্র 2. টিসিআর মেট্রিক্স এবং ইমিউন-সম্পর্কিত জিন, ইমিউন এবং আণবিক উপপ্রকারের সাথে পারস্পরিক সম্পর্ক।
স্বাস্থ্যকর এবং কোলন ক্যান্সারের টিস্যুতে মাইক্রোবায়োম রচনা
গবেষকরা 246 রোগীর (চিত্র 3a) থেকে মিলিত টিউমার এবং স্বাস্থ্যকর কোলন টিস্যু থেকে নিষ্কাশিত ডিএনএ ব্যবহার করে 16S rRNA সিকোয়েন্সিং করেছেন।বৈধতার জন্য, গবেষকরা অতিরিক্ত 42 টি টিউমার নমুনা থেকে 16S rRNA জিন সিকোয়েন্সিং ডেটা বিশ্লেষণ করেছেন যা বিশ্লেষণের জন্য উপলব্ধ স্বাভাবিক ডিএনএর সাথে মেলেনি।প্রথমত, গবেষকরা মিলে যাওয়া টিউমার এবং সুস্থ কোলন টিস্যুর মধ্যে উদ্ভিদের আপেক্ষিক প্রাচুর্যের তুলনা করেন।ক্লোস্ট্রিডিয়াম পারফ্রিনজেনগুলি স্বাস্থ্যকর নমুনার তুলনায় টিউমারগুলিতে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছিল (চিত্র 3a-3d)।টিউমার এবং স্বাস্থ্যকর নমুনার মধ্যে আলফা বৈচিত্র্যের (একক নমুনায় বৈচিত্র্য এবং প্রজাতির প্রাচুর্য) কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য ছিল না এবং আইসিআর-নিম্ন টিউমারের তুলনায় আইসিআর-উচ্চ টিউমারগুলিতে মাইক্রোবিয়াল বৈচিত্র্যের একটি শালীন হ্রাস পরিলক্ষিত হয়েছিল।
মাইক্রোবিয়াল প্রোফাইল এবং ক্লিনিকাল ফলাফলের মধ্যে ক্লিনিকালভাবে প্রাসঙ্গিক অ্যাসোসিয়েশন সনাক্ত করতে, গবেষকরা বেঁচে থাকার ভবিষ্যদ্বাণী করে এমন মাইক্রোবায়োম বৈশিষ্ট্যগুলি সনাক্ত করতে 16S rRNA জিন সিকোয়েন্সিং ডেটা ব্যবহার করার লক্ষ্য করেছিলেন।AC-ICAM246-এ, গবেষকরা একটি OS Cox রিগ্রেশন মডেল চালান যেটি 41টি বৈশিষ্ট্য নির্বাচন করেছে অ-শূন্য সহগ (ডিফারেনশিয়াল মৃত্যুর ঝুঁকির সাথে যুক্ত), যাকে বলা হয় MBR ক্লাসিফায়ার (চিত্র 3f)।
এই প্রশিক্ষণ দলে (ICAM246), একটি নিম্ন MBR স্কোর (MBR<0, low MBR) মৃত্যুর উল্লেখযোগ্যভাবে কম ঝুঁকির সাথে যুক্ত ছিল (85%)।গবেষকরা দুটি স্বাধীনভাবে বৈধ কোহর্টে (ICAM42 এবং TCGA-COAD) কম MBR (ঝুঁকি) এবং দীর্ঘায়িত OS-এর মধ্যে সম্পর্ক নিশ্চিত করেছেন।(চিত্র 3) গবেষণায় এন্ডোগ্যাস্ট্রিক কোকি এবং এমবিআর স্কোরের মধ্যে একটি শক্তিশালী সম্পর্ক দেখানো হয়েছে, যা টিউমার এবং স্বাস্থ্যকর কোলন টিস্যুতে একই রকম ছিল।

চিত্র 3. টিউমার এবং সুস্থ টিস্যুতে মাইক্রোবায়োম এবং আইসিআর এবং রোগীর বেঁচে থাকার সম্পর্ক।
উপসংহার
এই গবেষণায় ব্যবহৃত মাল্টি-ওমিক্স পদ্ধতিটি কোলোরেক্টাল ক্যান্সারে ইমিউন প্রতিক্রিয়ার আণবিক স্বাক্ষরের পুঙ্খানুপুঙ্খ সনাক্তকরণ এবং বিশ্লেষণ সক্ষম করে এবং মাইক্রোবায়োম এবং ইমিউন সিস্টেমের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া প্রকাশ করে।টিউমার এবং স্বাস্থ্যকর টিস্যুগুলির গভীর টিসিআর সিকোয়েন্সিং প্রকাশ করেছে যে আইসিআর-এর প্রাগনোস্টিক প্রভাব টিউমার-সমৃদ্ধ এবং সম্ভবত টিউমার অ্যান্টিজেন-নির্দিষ্ট টি সেল ক্লোনগুলি ক্যাপচার করার ক্ষমতার কারণে হতে পারে।

AC-ICAM নমুনাগুলিতে 16S rRNA জিন সিকোয়েন্সিং ব্যবহার করে টিউমার মাইক্রোবায়োম রচনা বিশ্লেষণ করে, দলটি শক্তিশালী প্রগনোস্টিক মান সহ একটি মাইক্রোবায়োম স্বাক্ষর (এমবিআর ঝুঁকি স্কোর) সনাক্ত করেছে।যদিও এই স্বাক্ষর টিউমারের নমুনা থেকে প্রাপ্ত হয়েছিল, সুস্থ কোলোরেক্টাম এবং টিউমার এমবিআর ঝুঁকি স্কোরের মধ্যে একটি দৃঢ় সম্পর্ক ছিল, যা পরামর্শ দেয় যে এই স্বাক্ষরটি রোগীদের অন্ত্রের মাইক্রোবায়োম রচনাটি ক্যাপচার করতে পারে।আইসিআর এবং এমবিআর স্কোরগুলিকে একত্রিত করে, একটি মাল্টি-ওমিক স্টুডেন্ট বায়োমার্কার সনাক্ত করা এবং যাচাই করা সম্ভব ছিল যা কোলন ক্যান্সারে আক্রান্ত রোগীদের বেঁচে থাকার ভবিষ্যদ্বাণী করে।অধ্যয়নের মাল্টি-ওমিক ডেটাসেট কোলন ক্যান্সার জীববিজ্ঞানকে আরও ভালভাবে বোঝার জন্য একটি সংস্থান সরবরাহ করে এবং ব্যক্তিগতকৃত থেরাপিউটিক পদ্ধতিগুলি আবিষ্কার করতে সহায়তা করে।

তথ্যসূত্র:
Roelands, J., Kuppen, PJK, Ahmed, EI et al.কোলন ক্যান্সারের একটি সমন্বিত টিউমার, ইমিউন এবং মাইক্রোবায়োম অ্যাটলাস।Nat Med 29, 1273–1286 (2023)।