Ciupercile au fost detectate în 35 de tipuri de cancer, adesea intracelular

Ciupercile au fost detectate în 35 de tipuri de cancer, adesea intracelular

Într-un articol recent publicat în jurnal celulă Cercetătorii au descoperit acid dezoxiribonucleic fungic (ADN) și celule la niveluri scăzute în multe tipuri de cancer umane, cu variații dependente de tipul de cancer în compoziția comunității fungice și interacțiunile fungice-bacteriome.

Învăţa: Analizele pan-cancer relevă ecologii fungice specifice tipului de cancer și interacțiuni bacteriome. Credit foto: Kateryna Kon / Shutterstock

fundal

Studiile au arătat că tumorile prezintă comunități eterogene din punct de vedere spațial, intracelular și polimicrobien. Sepich-Poore și colab. a arătat că limitarea nutrienților în micromediul tumoral (TME) și antibioticele induc presiuni de selecție care influențează compoziția celulelor imunitare canceroase fungice-bacteriene.

Ciupercile par a fi agenți patogeni oportuniști importanți care modelează imunitatea gazdei și infectează pacienții cu cancer; Cu toate acestea, au personal insuficient. De asemenea, rămâne necunoscut dacă ar putea face parte din microbiomii polimorfi care reprezintă cancerul. Acest lucru a oferit suficientă motivație pentru a studia evoluția cancerului clonal ca proces multispecie și pentru a caracteriza micobiomul pan-cancer. În plus, deoarece bacteriile și ciupercile împărtășesc relații simbiotice și antagoniste în natură, studierea interacțiunilor lor în tumori ar putea oferi performanțe de diagnosticare sinergice pentru anumite tipuri de cancer.

Despre studiu

În studiul de față, cercetătorii au profilat ADN-ul fungic în două cohorte mari de mostre de cancer, cohortele Weizmann (WIS) și Atlasul genomului cancerului (TCGA). Ei au studiat pacienți cu 35 de tipuri diferite de cancer, au obținut probe de țesut, sânge și plasmă de la 17.401 de pacienți și au procedat la caracterizarea micobiomul cancerului lor.

Cohorta WIS a inclus 1183 de probe de tumoră fixate cu formol, încorporate în parafină (FFPE) sau congelate și țesut normal adiacent [(NAT); adesea pereche)] din opt tipuri de țesuturi obținute din plămân, melanom, ovar, sân, colon, creier, os și pancreas, precum și țesut mamar normal care nu este cancer. A doua cohortă a inclus date de secvențiere a întregului genom (WGS) și secvențiere a acidului ribonucleic (ARN-seq).

Echipa a examinat toate probele de cancer pentru prezența ciupercilor și le-a caracterizat utilizând secvențierea ampliconilor cu distanțier transcris intern 2 (ITS2). În plus, au cuantificat ADN-ul fungic folosind reacția cantitativă în lanț a polimerazei (qPCR) a genei ribozomale fungice 5.8S într-un subset aleatoriu al cohortei WIS, care a inclus 261 de probe tumorale și 137 de probe de control negativ. În plus, echipa a comparat datele privind prezența (sau absența) ciupercilor la diferite niveluri taxonomice pentru a estima informațiile intradomenii reciproce normalizate pentru cohorta WIS.

Studiile au arătat că bacteriomii, imunomii și micobiomii prezintă specificitate de tip de cancer. Prin urmare, este probabil ca clusterele fungice cu mai multe domenii să varieze în funcție de tipul de cancer. Echipa a comparat genurile fungice și bacteriene care se suprapun WIS în TCGA utilizând o metodă de rețea neuronală dezvoltată anterior pentru a estima co-apariția microbiomului și a metaboliților.

Echipa a testat, de asemenea, dacă micotipurile au fost asociate cu răspunsurile imune, de la C1 la C6, identificate anterior la pacienții cu TCGA și cu supraviețuirea pacientului. În plus, au determinat dacă învățarea automată (ML) a discriminat micobiomi între și în cadrul tipurilor de cancer. În cele din urmă, cercetătorii au aplicat testarea abundenței diferențiale (DA) și ML între micobiomii tumorali în stadiul I și IV.

Rezultatele studiului

Toate tumorile testate au avut încărcături fungice mai mari decât martorii negativi, dar încărcăturile fungice au fost diferite între tipurile de tumori, cele mai mari încărcări de ADN fungic apar în cancerele de sân și oase. Ampliconul ITS2 și secvențierea au găsit, de asemenea, mai multe citiri fungice în toate tipurile de tumori decât la martorii negativi. În special, tumorile de colon și plămâni au avut încărcături fungice semnificativ mai mari decât NAT. Cercetătorii au descoperit o tendință similară în tumorile mamare în comparație cu NAT și țesutul normal.

Anticorpi de carte electronică

Compilare a celor mai bune interviuri, articole și știri din ultimul an. Descărcați o copie gratuită

În comparație cu bacteriomii potriviți, ciupercile specifice tumorii au prezentat o diversitate și abundență mai scăzute. Interesant, deși ciupercile au fost prezente în toate cancerele examinate, nu toate tumorile au prezentat un semnal fungic pozitiv. Cu toate acestea, imagistica a arătat că majoritatea ciupercilor erau intracelulare, precum bacteriile intratumorale. În plus, bogăția micobiomului a fost mai mică pentru cohorta WIS (amplicon) decât pentru cohorta TCGA (metagenomică pușcă). Interesant, patru din șapte tipuri de cancer care au împărtășit WIS și TCGA au arătat corelații pozitive semnificative între bogăția fungică intratumorală și bacteriană.

Spre deosebire de bacterii, există o lipsă de genomi fungici publicati, limitând deducerea conținutului de gene din datele ampliconilor. În plus, abundența scăzută a fungilor în tumori îngreunează caracterizarea funcțională a acestora. Cu toate acestea, rezultatele studiului au indicat Malassezia globosa, o specie de ciupercă care promovează oncogeneza pancreatică. Cercetătorii au găsit, de asemenea, corelații semnificative între unele specii de ciuperci și alți parametri, cum ar fi vârsta, subtipurile tumorale și răspunsul la imunoterapie. Cu toate acestea, cercetătorii nu au putut determina natura exactă a acestor asociații.

Cercetătorii au observat corelații pozitive între microbiomi și micobiomi în mai multe tipuri de cancer. Cu toate acestea, diversitatea, frecvența și co-apariția lor au variat în funcție de tipul de cancer. Acest lucru ridică posibilitatea ca, spre deosebire de intestin, TME să fie un spațiu necompetitiv pentru colonizarea microbiană, pe care cercetătorii l-au numit un fenotip „permisiv”. Ei s-au referit la aceste grupuri distincte fungice-bacteriene-imunitare determinate de co-apariția fungică ca micotipuri. De exemplu, cancerul de sân a avut cele mai semnificative co-apariții de ciuperci și bacterii (96,5%), cu Aspergillus și Malassezia ca hub.

Analizele nesupravegheate au relevat trei micotipuri, și anume F1 (Malassezia-Ramularia-Trichosporon), F2 (Aspergillus-Candida) și F3 (multigenuri, inclusiv Yarrowia). În mod interesant, rapoartele de log micotip au variat între tipurile de cancer TCGA și WIS. Șase dintre cele nouă rapoarte de log TCGA între domenii au fost corelate în mod semnificativ (de exemplu, F1/F2 fungice vs. F1/F2 bacteriene), sugerând schimbări similare în ecologiile multidomeniu în diferite tipuri de cancer umane și validând co-aparițiile deduse. În plus, rapoartele logaritmice ale celulelor imune care apar concomitent cu ciupercile cluster F1, F2 sau F3 au distins subtipurile de răspuns imun.

Micotipurile pancancerului induse de ciuperci au prezentat răspunsuri imune distincte care au stratificat supraviețuirea pacientului. Deși rare, aceste ciuperci au fost imunologic puternice, analoge cu celulele morții programate (PD)1+ în imunoterapie. Asocierea ciupercilor cu parametrii clinici ar putea permite detectarea cancerelor în stadiu incipient și ar putea sprijini utilitatea lor clinică ca potențiali biomarkeri și ținte terapeutice. În cele din urmă, testele DA au dezvăluit ciuperci specifice stadiului cancerului pentru cancerele gastrice, rectale și renale printre probele de ARN-seq, în timp ce datele ML au susținut diferențierea stadiilor cancerului gastric și renal.

Concluzii

Studiul a oferit prima analiză a micobiomilor plasmatici în cancerul în stadiu incipient. Cercetătorii au descoperit ciuperci în 35 de tipuri de cancer, iar majoritatea ciupercilor au fost localizate intracelular în celulele canceroase și imune, în mod analog bacteriilor intratumorale. Deși nu au putut identifica sursele de ciuperci din plasma fără celule, aceste specii ar putea ajuta la diagnosticarea cancerului în stadiile incipiente. În plus, au descoperit multiple imunoecologii fungice-bacteriene în tumori. Interesant, ciupercile intratumorale au stratificat rezultatele clinice, inclusiv răspunsul la imunoterapie.

Referinţă:

• 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

.