A gombákat 35 ráktípusban mutatták ki, gyakran intracellulárisan

A gombákat 35 ráktípusban mutatták ki, gyakran intracellulárisan

A folyóiratban nemrég megjelent cikkben sejt A kutatók számos humán rákos megbetegedésben alacsony szinten találták a gombás dezoxiribonukleinsavat (DNS-t) és sejteket, amelyek ráktípus-függő eltéréseket mutatnak a gombaközösség összetételében és a gomba-bakterióm kölcsönhatásokban.

Tanul: A pánrák-elemzések a ráktípus-specifikus gombaökológiát és a bakterióma kölcsönhatásokat tárják fel. Fotó: Kateryna Kon / Shutterstock

háttér

A vizsgálatok kimutatták, hogy a daganatok térben heterogén, intracelluláris és polimikrobiális közösségeket mutatnak. Sepich-Poore et al. kimutatták, hogy a tápanyag-korlátozás a tumor mikrokörnyezetben (TME) és az antibiotikumok szelekciós nyomást indukálnak, amely befolyásolja a gomba-bakteriális-rák immunsejtek összetételét.

A gombák fontos opportunista kórokozóknak tűnnek, amelyek alakítják a gazdaszervezet immunitását és megfertőzik a rákos betegeket; Azonban létszámhiányosak. Az sem ismert, hogy részei lehetnek-e a rákot képviselő polimorf mikrobiomoknak. Ez kellő motivációt adott a klonális rák evolúciójának mint többfajú folyamatnak a tanulmányozására és a pánrák mikobióma jellemzésére. Továbbá, mivel a baktériumok és a gombák a természetben szimbiotikus és antagonisztikus kapcsolatban állnak egymással, a daganatokban való kölcsönhatásaik vizsgálata potenciálisan szinergikus diagnosztikai teljesítményt nyújthat bizonyos rákos megbetegedések esetében.

A tanulásról

A jelen tanulmányban a kutatók a rákminták két nagy csoportjában, a Weizmann (WIS) és a Cancer Genome Atlas (TCGA) kohorszban profilozták a gombás DNS-t. 35 különböző típusú rákban szenvedő betegeket tanulmányoztak, 17 401 betegtől vettek szövet-, vér- és plazmamintákat, és jellemezték rákos mikobiomukat.

A WIS kohorszba 1183 formalinnal fixált, paraffinba ágyazott (FFPE) vagy fagyasztott tumorminta és normál szomszédos szövet [(NAT) tartozott; gyakran párosítva)] nyolcféle tüdőből, melanómából, petefészekből, emlőből, vastagbélből, agyból, csontból és hasnyálmirigyből származó szövetből, valamint normál mellszövetből, amely nem rák. A második kohorsz a teljes genom szekvenálás (WGS) és a ribonukleinsav szekvenálás (RNS-seq) adatokat tartalmazta.

A csapat minden rákos mintát megvizsgált gombák jelenlétére, és belső átírt spacer 2 (ITS2) amplikon szekvenálás segítségével jellemezte őket. Ezenkívül kvantitatív módon meghatározták a gomba DNS-ét az 5.8S gomba riboszomális gén kvantitatív polimeráz láncreakciójával (qPCR) a WIS kohorsz egy véletlenszerű alcsoportjában, amely 261 daganatos és 137 negatív kontrollmintát tartalmazott. Ezenkívül a csapat összehasonlította a gombák jelenlétére (vagy hiányára) vonatkozó adatokat különböző taxonómiai szinteken, hogy megbecsülje a WIS kohorsz normalizált kölcsönös intradomain információit.

Tanulmányok kimutatták, hogy a bakteriómák, immunómák és mikobiómák ráktípus-specifitást mutatnak. Ezért valószínű, hogy a multidomain gombacsoportok ráktípusonként változnak. A csapat a TCGA-ban a WIS átfedő gomba- és baktériumnemzetségeket hasonlította össze a mikrobiom és a metabolit együttes előfordulásának becslésére korábban kifejlesztett neurális hálózati módszerrel.

A csapat azt is megvizsgálta, hogy a mikotípusok összefüggésben állnak-e a TCGA-betegeknél korábban azonosított C1-C6 immunválaszokkal és a betegek túlélésével. Ezenkívül meghatározták, hogy a gépi tanulás (ML) megkülönbözteti-e a mikobiomákat a ráktípusok között és azokon belül. Végül a kutatók differenciális abundancia-tesztet (DA) és ML-t alkalmaztak az I. és IV. stádiumú tumor mikobiomák között.

Tanulmányi eredmények

Minden vizsgált daganat nagyobb gombaterhelést mutatott, mint a negatív kontrollok, de a gombaterhelések különböztek a daganattípusok között, a legmagasabb gomba-DNS-terhelés mell- és csontrákban fordult elő. Az ITS2 amplikon és a szekvenálás több gombás leolvasást is talált minden daganattípusban, mint a negatív kontrollokban. Nevezetesen, a vastagbél- és tüdődaganatok szignifikánsan nagyobb gombaterhelést mutattak, mint a NAT. A kutatók hasonló tendenciát találtak az emlődaganatokban a NAT-hoz és a normál szövetekhez képest.

E-könyv antitestek

Összeállítás az elmúlt év legjobb interjúiból, cikkeiről és híreiről. Tölts le egy ingyenes példányt

A megfelelő bakteriómákhoz képest a daganatspecifikus gombák kisebb diverzitást és bőséget mutattak. Érdekes módon bár a gombák minden vizsgált rákban jelen voltak, nem minden daganat mutatott pozitív gombás szignált. A képalkotás azonban azt mutatta, hogy a legtöbb gomba intracelluláris, mint az intratumorális baktériumok. Ezenkívül a mikobiom gazdagság alacsonyabb volt a WIS (amplikon) kohorszban, mint a TCGA (shotgun metagenomikus) kohorszban. Érdekes módon a WIS-t és a TCGA-t megosztó hét rák közül négy szignifikáns pozitív korrelációt mutatott az intratumorális gombák és a baktériumok gazdagsága között.

A baktériumokkal ellentétben hiányoznak a publikált gombagenomok, ami korlátozza a géntartalomra való következtetést az amplikonadatokból. Ezenkívül a daganatokban a gombák alacsony előfordulása megnehezíti funkcionális jellemzésüket. A vizsgálati eredmények azonban rámutattak a Malassezia globosára, egy olyan gombafajra, amely elősegíti a hasnyálmirigy onkogenezisét. A kutatók szignifikáns korrelációt is találtak egyes gombafajok és más paraméterek, például az életkor, a daganatok altípusai és az immunterápiára adott válasz között. A kutatók azonban nem tudták meghatározni ezen asszociációk pontos természetét.

A kutatók pozitív korrelációt figyeltek meg a mikrobiomák és a mikobiomák között számos ráktípusban. Azonban sokféleségük, gyakoriságuk és együttes előfordulásuk a rák típusától függően változott. Ez felveti annak a lehetőségét, hogy a bélrendszertől eltérően a TME-k a mikrobiális kolonizáció nem kompetitív tere, amit a kutatók „megengedő” fenotípusnak neveztek. Mikotípusoknak nevezték ezeket a különálló gomba-baktérium-immun klasztereket, amelyeket a gombák együttes előfordulása vezérel. Például az emlőrákban a gombák és baktériumok együttes előfordulása volt a legjelentősebb (96,5%), az Aspergillus és a Malassezia voltak a csomópontok.

A nem felügyelt elemzések három mikotípust tártak fel, nevezetesen az F1-et (Malassezia-Ramularia-Trichosporon), az F2-t (Aspergillus-Candida) és az F3-at (többgeneráció, beleértve a Yarrowia-t is). Érdekes módon a mikotípus logaránya változott a TCGA és a WIS ráktípusok között. A domének közötti kilenc TCGA logarányból hat szignifikánsan korrelált (pl. gombás F1/F2 vs. bakteriális F1/F2), ami hasonló eltolódásokat sugall a többdomain ökológián belül a különböző humán rákos megbetegedések között, és igazolja a kikövetkeztetett együttes előfordulásokat. Továbbá az F1, F2 vagy F3 klasztergombákkal együtt előforduló immunsejtek logaránya megkülönböztetett immunválasz altípusokat.

A gomba által kiváltott rák mikotípusok eltérő immunválaszokat mutattak, amelyek rétegezték a betegek túlélését. Bár ritkák, ezek a gombák immunológiailag hatékonyak voltak, analóg módon az immunterápiában a programozott halálsejtekkel (PD)1+. A gombák és a klinikai paraméterek összefüggései lehetővé tehetik a korai stádiumú rákos megbetegedések kimutatását, és támogathatják klinikai hasznukat potenciális biomarkerként és terápiás célpontként. Végül a DA-vizsgálatok rákos stádium-specifikus gombákat tártak fel gyomor-, végbél- és veserákban az RNS-seq minták között, míg az ML adatok alátámasztották a gyomor- és veserák stádiumok megkülönböztetését.

Következtetések

A tanulmány a plazma mikobiomák első elemzését nyújtotta korai stádiumú rákban. A kutatók 35 ráktípusban fedeztek fel gombákat, és a legtöbb gomba intracellulárisan található a rákos sejtekben és az immunsejtekben, hasonlóan az intratumorális baktériumokhoz. Bár nem tudták pontosan meghatározni a gombák forrását a sejtmentes plazmából, ezek a fajok segíthetnek a rák korai szakaszában történő diagnosztizálásában. Ezenkívül számos gomba-bakteriális immunökológiát fedeztek fel a daganatokban. Érdekes módon az intratumorális gombák rétegezték a klinikai eredményeket, beleértve az immunterápiára adott választ is.

Referencia:

• 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

.