Gljivice su otkrivene u 35 vrsta raka, često intracelularno

Gljivice su otkrivene u 35 vrsta raka, često intracelularno

U nedavnom članku objavljenom u časopisu ćelija Istraživači su pronašli gljivičnu dezoksiribonukleinsku kiselinu (DNA) i stanice na niskim razinama u mnogim vrstama raka kod ljudi, s varijacijama u sastavu gljivične zajednice i interakcijama između gljivica i bakterija koje ovise o vrsti raka.

Naučiti: Pan-cancer analize otkrivaju gljivične ekologije specifične za tip raka i interakcije bakterija. Autor fotografije: Kateryna Kon / Shutterstock

pozadina

Istraživanja su pokazala da tumori pokazuju prostorno heterogene, unutarstanične i polimikrobne zajednice. Sepich-Poore i sur. pokazalo je da ograničenje hranjivih tvari u tumorskom mikrookruženju (TME) i antibiotici induciraju selekcijske pritiske koji utječu na sastav imunoloških stanica gljivica-bakterija-rak.

Čini se da su gljivice važni oportunistički patogeni koji oblikuju imunitet domaćina i zaraze oboljele od raka; Međutim, nemaju dovoljno osoblja. Također ostaje nepoznato mogu li biti dio polimorfnih mikrobioma koji predstavljaju rak. To je pružilo dovoljnu motivaciju za proučavanje klonske evolucije raka kao procesa s više vrsta i za karakterizaciju pan-kanceroznog mikobioma. Nadalje, budući da bakterije i gljivice dijele simbiotske i antagonističke odnose u prirodi, proučavanje njihovih interakcija u tumorima moglo bi potencijalno pružiti sinergijsku dijagnostičku izvedbu za određene vrste raka.

O studiranju

U ovoj studiji, istraživači su profilirali gljivičnu DNK u dvije velike skupine uzoraka raka, Weizmann (WIS) i Cancer Genome Atlas (TCGA) kohorte. Proučavali su pacijente s 35 različitih tipova raka, dobili uzorke tkiva, krvi i plazme od 17.401 pacijenata i nastavili karakterizirati njihov mikobiom raka.

WIS kohorta uključivala je 1183 uzorka tumora fiksiranih u formalinu, ugrađenih u parafin (FFPE) ili smrznutih uzoraka i normalnog susjednog tkiva [(NAT); često u paru)] iz osam vrsta tkiva dobivenih iz pluća, melanoma, jajnika, dojke, debelog crijeva, mozga, kostiju i gušterače, kao i normalnog tkiva dojke koje nije rak. Druga kohorta uključivala je podatke sekvenciranja cijelog genoma (WGS) i sekvenciranja ribonukleinske kiseline (RNA-seq).

Tim je pregledao sve uzorke raka na prisutnost gljivica i karakterizirao ih korištenjem sekvenciranja amplikona internog transkribiranog razmaknice 2 (ITS2). Osim toga, kvantificirali su DNA gljivica pomoću kvantitativne lančane reakcije polimeraze (qPCR) 5.8S gljivičnog ribosomalnog gena u nasumičnoj podskupi WIS kohorte, koja je uključivala 261 uzorak tumora i 137 negativnih kontrolnih uzoraka. Osim toga, tim je usporedio podatke o prisutnosti (ili odsutnosti) gljiva na različitim taksonomskim razinama kako bi procijenio normalizirane međusobne informacije unutar domene za kohortu WIS.

Studije su pokazale da bakteriomi, imunomi i mikobiomi pokazuju specifičnost tipa raka. Stoga je vjerojatno da se nakupine gljiva s više domena razlikuju ovisno o vrsti raka. Tim je usporedio WIS preklapajuće gljivične i bakterijske rodove u TCGA koristeći metodu neuronske mreže prethodno razvijenu za procjenu supojavljivanja mikrobioma i metabolita.

Tim je također testirao jesu li mikotipovi povezani s imunološkim odgovorima, C1 do C6, prethodno identificiranim u pacijenata s TCGA i preživljenjem pacijenata. Osim toga, utvrdili su diskriminira li strojno učenje (ML) mikobiome između i unutar vrsta raka. Konačno, istraživači su primijenili diferencijalno testiranje obilja (DA) i ML između tumorskih mikobioma stadija I i IV.

Rezultati studije

Svi testirani tumori imali su veća opterećenja gljivicama od negativnih kontrola, ali su se opterećenja gljivicama razlikovala između tipova tumora, pri čemu su se najveća opterećenja gljivičnom DNA javljala kod raka dojke i kostiju. ITS2 amplikon i sekvenciranje također su pronašli više očitanja gljivica u svim tipovima tumora nego u negativnim kontrolama. Značajno je da su tumori debelog crijeva i pluća imali značajno veća opterećenja gljivicama nego NAT. Istraživači su pronašli sličan trend kod tumora dojke u usporedbi s NAT-om i normalnim tkivom.

E-knjiga Antitijela

Kompilacija najboljih intervjua, članaka i vijesti iz prošle godine. Preuzmite besplatnu kopiju

U usporedbi s odgovarajućim bakterijama, tumor-specifične gljive pokazale su manju raznolikost i brojnost. Zanimljivo, iako su gljivice bile prisutne u svim ispitanim karcinomima, nisu svi tumori pokazali pozitivan gljivični signal. Međutim, snimanje je pokazalo da je većina gljivica unutarstanična, poput intratumorskih bakterija. Nadalje, bogatstvo mikobioma bilo je niže za kohortu WIS (amplikon) nego za kohortu TCGA (shotgun metagenomic). Zanimljivo je da su četiri od sedam karcinoma koji dijele WIS i TCGA pokazali značajne pozitivne korelacije između intratumorskog bogatstva gljivicama i bakterijama.

Za razliku od bakterija, postoji nedostatak objavljenih genoma gljiva, što ograničava zaključivanje o sadržaju gena iz podataka o amplikonu. Osim toga, mala zastupljenost gljivica u tumorima otežava njihovu funkcionalnu karakterizaciju. Međutim, rezultati studije ukazali su na Malassezia globosa, vrstu gljivice koja potiče onkogenezu gušterače. Istraživači su također pronašli značajne korelacije između nekih vrsta gljivica i drugih parametara kao što su dob, podtipovi tumora i odgovor na imunoterapiju. Međutim, istraživači nisu mogli utvrditi točnu prirodu tih asocijacija.

Istraživači su uočili pozitivne korelacije između mikrobioma i mikobioma u nekoliko vrsta raka. Međutim, njihova raznolikost, učestalost i istovremeno pojavljivanje variraju ovisno o vrsti raka. To otvara mogućnost da su, za razliku od crijeva, TME nekonkurentni prostor za mikrobnu kolonizaciju, što su istraživači nazvali "permisivnim" fenotipom. Oni su te različite gljivično-bakterijsko-imune klastere potaknute istodobnom pojavom gljivica nazvali mikotipovima. Na primjer, rak dojke imao je najznačajniju istodobnu pojavu gljivica i bakterija (96,5%), s Aspergillusom i Malassezijom kao središtima.

Nenadzirane analize otkrile su tri mikotipa, i to F1 (Malassezia-Ramularia-Trichosporon), F2 (Aspergillus-Candida) i F3 (višerodovi, uključujući Yarrowiu). Zanimljivo je da su omjeri dnevnika mikotipova varirali između TCGA i WIS tipova raka. Šest od devet TCGA log omjera između domena bili su u značajnoj korelaciji (npr. gljivični F1/F2 u odnosu na bakterijski F1/F2), što sugerira slične pomake unutar multidomenskih ekologija u različitim vrstama raka kod ljudi i potvrđujući pretpostavljene istodobne pojave. Nadalje, logaritamski omjeri imunoloških stanica koje se pojavljuju zajedno s F1, F2 ili F3 klaster gljivama razlikuju podtipove imunološkog odgovora.

Mikotipovi raka izazvani gljivicama pokazali su različite imunološke odgovore koji su stratificirali preživljavanje pacijenata. Iako rijetke, te su gljive bile imunološki moćne, analogno stanicama programirane smrti (PD)1+ u imunoterapiji. Povezanost gljiva s kliničkim parametrima mogla bi omogućiti otkrivanje raka u ranom stadiju i podržati njihovu kliničku korisnost kao potencijalnih biomarkera i terapijskih ciljeva. Konačno, DA testovi otkrili su gljivice specifične za stadij raka za želučani, rektalni i bubrežni rak među RNA-seq uzorcima, dok su ML podaci podržali diferencijaciju stadija raka želuca i bubrega.

Zaključci

Studija je pružila prvu analizu mikobioma plazme u ranom stadiju raka. Istraživači su otkrili gljivice u 35 vrsta raka, a većina gljivica nalazila se intracelularno u stanicama raka i imunološkim stanicama, analogno intratumoralnim bakterijama. Iako nisu mogli točno odrediti izvore gljivica iz plazme bez stanica, te bi vrste mogle pomoći u dijagnosticiranju raka u ranim fazama. Osim toga, otkrili su više gljivično-bakterijskih imunoekologija na tumorima. Zanimljivo je da su intratumoralne gljive stratificirale kliničke ishode, uključujući odgovor na imunoterapiju.

Referenca:

• Pan-Krebs-Analysen zeigen krebstypspezifische Pilzökologien und Bakteriom-Interaktionen, Lian Narunsky-Haziza, Gregory D. Sepich-Poore, Ilana Livyatan, Omer Asraf, Cameron Martino, Deborah Nejman, Nancy Gavert, Jason E. Stajich, Guy Amit , Antonio González, Stephen Wandro, Gili Perry, Ruthie Ariel, Arnon Meltser, Justin P. Shaffer, Qiyun Zhu, Nora Balint-Lahat, Iris Barshack, Maya Dadiani, Einav N. Gal-Yam, Sandip Pravin Patel, Amir Bashan, Austin D. Swafford, Yitzhak Pilpel, Rob Knight, Ravid Straussman, Cell 2022, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.09.005, https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01127-8

.