I processi mutazionali del cancro ovarico guidano il sito

Natura volume 612, pagine 778–786 (2022)Citare questo articolo

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Il cancro ovarico sieroso di alto grado (HGSOC) è un cancro archetipico caratterizzato da instabilità genomica1,2,3,4 modellato da processi mutazionali distinti5,6, eterogeneità del tumore7,8,9 e diffusione intraperitoneale7,8,10. Le immunoterapie hanno avuto un'efficacia limitata nell'HGSOC11,12,13, evidenziando un'esigenza insoddisfatta di valutare come i processi mutazionali e i siti anatomici dei focolai tumorali determinano gli stati immunologici del microambiente tumorale. Qui abbiamo effettuato un'analisi integrativa del sequenziamento dell'intero genoma, del sequenziamento dell'RNA di una singola cellula, dell'istopatologia digitale e dell'immunofluorescenza multiplex di 160 siti tumorali di 42 pazienti naive al trattamento con HGSOC. I tumori HRD-Dup (simili a mutanti BRCA1) e HRD-Del (simili a mutanti BRCA2) con deficit di ricombinazione omologa ospitavano segnali infiammatori e immunoediting in corso, riflessi nella perdita della diversità HLA e nell'infiltrazione tumorale con cellule T CD8+ disfunzionali altamente differenziate. Al contrario, i tumori portatori di inversione foldback hanno mostrato un'elevata segnalazione immunosoppressiva del TGFβ e un'esclusione immunitaria, con cellule T prevalentemente naive/staminali e di memoria. Le associazioni di stati fenotipici erano specifiche per i siti anatomici, evidenziando differenze compositive, topologiche e funzionali tra tumori annessiali e focolai peritoneali distali. I nostri risultati implicano siti anatomici e processi mutazionali come determinanti della divergenza fenotipica evolutiva e dei meccanismi di resistenza immunitaria nell'HGSOC. Il nostro studio fornisce un substrato di dati sul fenotipo cellulare multi-omico da cui sviluppare e interpretare futuri approcci immunoterapeutici personalizzati e ricerche di rilevamento precoce.

Le principali caratteristiche distintive del cancro ovarico sieroso di alto grado (HGSOC) sono profonde variazioni strutturali sotto forma di alterazioni del numero di copie e riarrangiamenti genomici, che si accumulano su un background genetico di mutazione quasi ubiquitaria di TP5314. Le alterazioni somatiche e germinali nei geni della via di riparazione della ricombinazione omologa (HR) come BRCA1 e BRCA2 portano a deficit di HR (HRD) in circa la metà dei casi di HGSOC15. Oltre alle alterazioni genetiche, i pazienti si stratificano in base a processi mutazionali endogeni3,16 come dedotto dai modelli di variazione strutturale nel sequenziamento dell'intero genoma (WGS), inclusi i sottotipi HRD (duplicazioni tandem associate a BRCA1, HRD-Dup; delezioni interstiziali associate a BRCA2, HRD-Del ), tumori portatori di inversione foldback associata all'amplificazione CCNE1 (FBI) e tumori portatori di duplicatore tandem (TD) associati a CDK125,6.

L'HGSOC presenta una sfida clinica distintiva derivante dalla diffusa malattia intraperitoneale al momento della diagnosi. La lunga latenza consente ampi periodi di diversificazione clonale e di interazioni tumore-immunità nei microambienti eterogenei della cavità peritoneale7,10,17. Ciò solleva domande chiave su come i processi mutazionali sottostanti e i siti dei tessuti locali influenzano la selezione clonale, i microambienti tumorali (TME) e il riconoscimento immunitario. Abbiamo effettuato uno studio prospettico, catturando processi mutazionali da WGS, fenotipi cellulari dal sequenziamento di RNA a singola cellula (scRNA-seq) e topologia spaziale dall'imaging cellulare multiplexato in situ in casi multisito di HGSOC. I nostri risultati identificano distinti meccanismi immunostimolatori e immunosoppressori che co-segregano con siti di malattia e processi mutazionali, definendo così nuovi determinanti del riconoscimento immunitario e della fuga nell'HGSOC.

Biopsie tissutali multi-sito (n = 160) sono state raccolte da pazienti di nuova diagnosi, naive al trattamento (n = 42) sottoposti a laparoscopia o interventi chirurgici di debulking primario in un periodo di 24 mesi (Fig. 1a). La raccolta è avvenuta in siti anatomici inclusi gli annessi (ovvero potenziali lesioni primarie), omento, peritoneo, intestino, ascite e altri siti intraperitoneali (Dati estesi Fig. 1a). Le caratteristiche cliniche di tutti i pazienti sono riassunte nella Figura 1b dei dati estesi e nella Tabella supplementare 1. I campioni dei pazienti sono stati profilati utilizzando scRNA-seq su frazioni selezionate a flusso CD45+ e CD45− (Tabella supplementare 2), colorazione con ematossilina ed eosina (H&E) e immunofluorescenza multiplex (mpIF) su sezioni di tessuto fisse, sequenziamento clinico tumore-normale di 468 geni tumorali mediante MSK-IMPACT e sequenziamento tumore-normale dell'intero genoma (dati estesi Fig. 1a,b e metodi). I profili del numero di copie WGS erano altamente concordanti con una "meta-coorte" esterna derivata da diversi studi WGS HGSOC5 (Dati estesi Fig. 2a). L'inferenza della firma mutazionale dai dati WGS ha prodotto 16 tumori HRD-Dup, 6 HRD-Del e 14 tumori FBI (dati estesi Fig. 1b e 2b, c e tabelle supplementari 1 e 3), con caratteristiche del modello coerenti con i rapporti precedenti5 (dati estesi Fig. 2d, e), stabile attraverso molteplici metodi computazionali18,19 e in accordo con le mutazioni BRCA1 e BRCA2 e i test clinici HRD (Dati estesi Fig. 2b). Inoltre, i tumori con amplificazioni di alto livello in CCNE1 (Dati estesi Fig. 2f) e MYC hanno mostrato distribuzioni attese di amplificazioni geniche all'interno delle assegnazioni di firma e correlati di espressione genica ad azione cis (Dati estesi Fig. 2g, h).