DOI: https://doi.org/10.1038/s41416-025-03302-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535448
تاريخ النشر: 2026-01-14
المؤلف: Samantha D. Martin وآخرون
الموضوع الرئيسي: علاج السرطان المناعي وعلامات البيولوجية
نظرة عامة
تدرس الدراسة المشهد المناعي لسرطانات القولون المستقرة الميكروساتلية (MSI CRCs)، مع التركيز على الفروق بين متلازمة لينش (LS) وسرطانات القولون المستقرة الميكروساتلية العشوائية. تهدف الأبحاث إلى وصف تسلل خلايا المناعة وآليات التهرب المناعي، ومقارنة هذه النتائج بالميزات السريرية والجينومية. باستخدام الكيمياء المناعية وتسلسل الجينوم الكامل، تقيم الدراسة مجموعات خلايا T وخلايا النخاع، والأنماط الجسدية، وحمولة النيوأنتيجين، وتعبير نقاط التفتيش المناعي.
تشير النتائج إلى أن أورام LS تظهر تسللًا أعلى لخلايا T مقارنة بالأورام العشوائية، التي تظهر بدلاً من ذلك مستويات مرتفعة من البلعميات الشبيهة بـ M2 المحفزة للورم وزيادة تعبير نقاط التفتيش المناعي مثل PDCD1LG2 و CD40LG. بالإضافة إلى ذلك، وُجد أن حمولة النيوأنتيجين العالية ترتبط بانخفاض كلونالية الورم عبر مجموعة MSI CRC. تسلط هذه النتائج الضوء على الفروق الكبيرة في مشاهد خلايا المناعة واستراتيجيات التهرب بين LS و MSI CRCs العشوائية، مما يشير إلى أن هذه الاختلافات قد تؤثر على الاستجابات المختلفة للعلاج المناعي ويمكن استهدافها من خلال استراتيجيات علاجية جديدة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث سرطان القولون المستقر الميكروساتلي (MSI CRC)، وهو نوع فرعي مفرط الطفرات من سرطان القولون (CRC) يتميز بنظام إصلاح غير متطابق معيب (MMR) بسبب الطفرات في جينات MMR مثل MLH1 و MSH2 و MSH6 أو PMS2. يظهر حوالي 15% من سرطانات القولون عيوبًا في MMR، مع ارتباط 20% بمتلازمة لينش (LS)، وهي حالة وراثية. في MSI CRC العشوائي، يؤدي الميثلة المفرطة ثنائية الأليل لمروج MLH1 عادةً إلى ضعف MMR. تؤدي الطبيعة المفرطة الطفرات لـ MSI CRC إلى حمولة عالية من النيوأنتيجين، مما يعزز التعرف على خلايا T ويؤدي إلى زيادة المناعية، والتي ترتبط بتحسن في التوقعات والاستجابة للعلاج المناعي.
على الرغم من الاستجابات الواعدة للعلاج المناعي في MSI CRC، وخاصة في الحالات غير النقيلي، تظهر MSI CRCs النقيلي معدلات استجابة أقل (30-50%)، مما يشير إلى آليات محتملة للمقاومة الداخلية. تشمل هذه الآليات ضعف تقديم المستضد، وتعبير بروتينات نقاط التفتيش المناعي، وتأثير خلايا النخاع، التي يمكن أن تخلق بيئة ورمية مثبطة للمناعة. تهدف الدراسة إلى استكشاف الفروق المناعية بين MSI CRCs المرتبطة بـ LS والعشوائية، باستخدام الكيمياء المناعية (IHC) لتقييم تسلل خلايا المناعة ومقارنة هذه النتائج مع بيانات جينومية وترانسكريبتومية سابقة. تسعى هذه التحقيقات إلى توضيح دور ديناميات خلايا المناعة في استجابات العلاج والخصائص المميزة لـ LS مقابل MSI CRCs العشوائية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم جمع عينات الأنسجة من مرضى سرطان القولون (CRC) في فنلندا بين عامي 1994 و 2017، شاملةً ما مجموعه 43 سرطانًا مستقرًا ميكروساتليًا (MSI). تشمل هذه المجموعة 29 زوجًا من الأورام العشوائية و 14 زوجًا من مرضى متلازمة لينش الذين يعانون من عيوب في MLH1، مع توفر معلومات سريرية مفصلة لجميع المشاركين. تم تحديد حالة MSI سابقًا باستخدام مجموعة من تقنيات الوسم الإشعاعي وطرق PCR المعتمدة على الفلورسنت. تم إجراء تسلسل الجينوم الكامل (WGS) وتحليلات تسلسل RNA على أنسجة الغدد الكرومانية المجمدة حديثًا، حيث خضعت 40 ورمًا لـ WGS وتم إخضاع جميع الأورام الـ 43 لتسلسل RNA.
تم إجراء صبغ كيمياء مناعية (IHC) على أنسجة الأورام المثبتة بالفورمالين والمضمنة في البارافين (FFPE) لتحليل خلايا T وخلايا المناعة النخاعية. تم تحقيق صبغ خلايا T الناجح لـ 6 أورام من متلازمة لينش و 20 ورمًا عشوائيًا، بينما تم إجراء صبغ خلايا المناعة النخاعية لـ 7 أورام من متلازمة لينش و 20 ورمًا عشوائيًا، مع تداخل 5 أورام من متلازمة لينش و 19 ورمًا عشوائيًا. من الجدير بالذكر أنه لم يكن معروفًا أن أيًا من مرضى متلازمة لينش كانوا مرتبطين ارتباطًا وثيقًا، وكانت خمسة من MSI CRCs أورامًا مستقيمة لم تتلق أي علاج نيودج قبل الجراحة، بما يتماشى مع معايير الرعاية في فنلندا خلال فترة جمع العينات.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تقييم تسلل خلايا T داخل الأورام باستخدام درجة خلايا المناعة، وهي مؤشر تنبؤي معترف به في سرطان القولون (CRC). شملت التحليلات صبغ كيمياء مناعية لخلايا T الكلية (CD3+) وخلايا T السامة (CD8+)، مع قياس كثافات الخلايا في كل من مركز الورم وحدود الغزو. تم حساب درجات خلايا المناعة لستة سرطانات قولون مستقر ميكروساتلي (MSI) المرتبطة بمتلازمة لينش (LS)، وعشرين سرطانًا عشوائيًا من MSI، وتمت مقارنتها مع درجات من 223 سرطانًا قولونيًا مستقرًا (MSS). أشارت النتائج إلى أن MSI CRCs أظهرت درجات خلايا مناعة أعلى بكثير من MSS CRCs (اختبار كوكراين أرمتيج، $P = 0.011$)، مع عدم تسجيل أي أورام بدرجة 0، مما يشير إلى زيادة تسلل خلايا T.
بين أورام MSI، كانت جميع الأورام المرتبطة بـ LS ذات درجات خلايا مناعة عالية (3-4)، بينما كانت الأورام العشوائية من MSI موزعة بالتساوي بين الدرجات المنخفضة والعالية (1-2). لوحظ اتجاه ملحوظ نحو درجات خلايا المناعة الأعلى في أورام LS مقارنة بالأورام العشوائية من MSI (اختبار كوكراين أرمتيج، $P = 0.026$). علاوة على ذلك، كشفت كثافات خلايا T الخام أن خلايا CD3+ T عند حدود الغزو أظهرت أكبر زيادة ملحوظة في أورام MSI مقارنة بأورام MSS (895.1 خلية/mm²، $P = 2.39 \times 10^{-5}$). على النقيض من ذلك، أظهرت المقارنة بين أورام LS والأورام العشوائية من MSI زيادة ملحوظة في خلايا CD3+ T في مركز الورم (545.4 خلية/mm²، $P = 0.062$).
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تحليل الميكروبيئة المناعية لسرطانات القولون المستقرة الميكروساتلية (MSI) (CRCs)، مع التركيز على الفروق بين MSI العشوائية وأورام متلازمة لينش (LS). وُجد أن درجة خلايا المناعة، التي تقيس تسلل خلايا T، كانت أعلى في MSI CRCs مقارنةً بـ MSS CRCs، حيث أظهرت جميع أورام LS درجات عالية. ومع ذلك، لم تصل سوى حوالي نصف الأورام العشوائية من MSI إلى درجات عالية من خلايا المناعة، مما يشير إلى تباين في الاستجابات المناعية. من الجدير بالذكر أنه بينما أظهرت أورام LS عمومًا كثافات أعلى من خلايا T، أظهرت الأورام العشوائية من MSI زيادة في تسلل البلعميات الشبيهة بـ M2، المرتبطة بالوظائف المثبطة للمناعة، وخاصة في حدود الغزو.
استخدمت الدراسة الكيمياء المناعية المتعددة لوصف تجمعات خلايا المناعة النخاعية وقامت بتقييم تفاعلاتها المكانية مع خلايا الورم. لوحظ أن خلايا النخاع في الأورام العشوائية من MSI كانت تقع بالقرب من خلايا الورم أكثر من تلك الموجودة في أورام LS، مما يشير إلى آثار محتملة للتغيرات التي يسببها الورم في وظيفة خلايا النخاع. علاوة على ذلك، تم استكشاف العلاقات بين كثافات خلايا T وخلايا النخاع، مما كشف أن زيادة تسلل خلايا T في الأورام العشوائية من MSI كانت مرتبطة بزيادة في البلعميات الشبيهة بـ M1، بينما ظل تسلل البلعميات الشبيهة بـ M2 مرتفعًا بغض النظر عن وجود خلايا T. يبرز هذا التفاعل المعقد الحاجة إلى فهم دقيق لديناميات المناعة في CRCs لتحسين استراتيجيات العلاج المناعي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41416-025-03302-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535448
Publication Date: 2026-01-14
Author(s): Samantha D. Martin et al.
Primary Topic: Cancer Immunotherapy and Biomarkers
Overview
The study investigates the immune landscape of microsatellite unstable colorectal cancers (MSI CRCs), focusing on the differences between Lynch syndrome (LS) and sporadic MSI CRCs. The research aims to characterize immune cell infiltration and immune evasion mechanisms, correlating these findings with clinical and genomic features. Utilizing immunohistochemistry and whole-genome sequencing, the study assesses T cell and myeloid cell subsets, somatic variants, neoantigen burden, and immune checkpoint expression.
Results indicate that LS tumors exhibit higher T cell infiltration compared to sporadic tumors, which instead show increased levels of protumorigenic M2-like macrophages and elevated expression of immune checkpoints such as PDCD1LG2 and CD40LG. Additionally, a high neoantigen burden was found to correlate with low tumor clonality across the MSI CRC cohort. These findings highlight significant differences in the immune cell landscapes and evasion strategies between LS and sporadic MSI CRCs, suggesting that these variations may influence the differential responses to immunotherapy and could be targeted by new therapeutic strategies.
Introduction
The introduction of the research paper discusses microsatellite unstable colorectal cancer (MSI CRC), a hypermutated subtype of colorectal cancer (CRC) characterized by a defective mismatch repair (MMR) system due to mutations in MMR genes such as MLH1, MSH2, MSH6, or PMS2. Approximately 15% of CRCs exhibit MMR defects, with 20% linked to Lynch Syndrome (LS), a hereditary condition. In sporadic MSI CRC, bi-allelic hypermethylation of the MLH1 promoter typically leads to MMR impairment. The hypermutated nature of MSI CRC results in a high neoantigen load, enhancing T cell recognition and leading to increased immunogenicity, which correlates with better prognosis and response to immunotherapy.
Despite the promising responses to immunotherapy in MSI CRC, particularly in non-metastatic cases, metastatic MSI CRCs show lower response rates (30-50%), indicating potential mechanisms of intrinsic resistance. These mechanisms include impaired antigen presentation, immune checkpoint protein expression, and the influence of myeloid cells, which can create an immunosuppressive tumor environment. The study aims to further explore the immunogenic differences between LS-associated and sporadic MSI CRCs, utilizing immunohistochemistry (IHC) to assess immune cell infiltration and correlating these findings with previous genomic and transcriptomic data. This investigation seeks to clarify the role of immune cell dynamics in treatment responses and the distinct characteristics of LS versus sporadic MSI CRCs.
Methods
In this study, tissue samples were collected from colorectal cancer (CRC) patients in Finland between 1994 and 2017, encompassing a total of 43 microsatellite instability (MSI) CRCs. This cohort includes 29 sporadic MSI tumor-normal pairs and 14 pairs from MLH1-defective Lynch Syndrome patients, with detailed clinical information available for all participants. The MSI status was previously established using a combination of radioactive labeling techniques and fluorescence-based PCR methods. Whole-genome sequencing (WGS) and RNA sequencing analyses were conducted on fresh-frozen adenocarcinoma tissues, with 40 tumors undergoing WGS and all 43 tumors subjected to RNA sequencing.
Immunohistochemical (IHC) staining was performed on formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tumor tissues to analyze T cells and myeloid immune cells. Successful T cell IHC staining was achieved for 6 Lynch Syndrome and 20 sporadic tumors, while myeloid immune cell staining was conducted for 7 Lynch Syndrome and 20 sporadic tumors, with an overlap of 5 Lynch Syndrome and 19 sporadic tumors. Notably, none of the Lynch Syndrome patients were known to be closely related, and five of the MSI CRCs were rectal tumors that had not received any neoadjuvant therapy prior to surgery, consistent with the standard of care in Finland during the sample collection period.
Results
In this study, T cell infiltration within tumors was assessed using an immune cell score, a recognized prognostic indicator in colorectal cancer (CRC). The analysis involved immunohistochemical staining for total T cells (CD3+) and cytotoxic T cells (CD8+), with cell densities measured at both the tumor center and invasive margin. The immune cell scores were calculated for six Lynch syndrome (LS)-associated microsatellite instability (MSI) CRCs, twenty sporadic MSI CRCs, and compared to scores from 223 microsatellite stable (MSS) CRCs. Results indicated that MSI CRCs exhibited significantly higher immune cell scores than MSS CRCs (Cochran Armitage test, $P = 0.011$), with no tumors scoring 0, which suggests increased T cell infiltration.
Among the MSI tumors, all LS-associated tumors had high immune cell scores (3-4), while sporadic MSI tumors were evenly distributed between low and high scores (1-2). A significant trend towards higher immune cell scores was observed in LS tumors compared to sporadic MSI tumors (Cochran Armitage test, $P = 0.026$). Furthermore, raw T cell densities revealed that CD3+ T cells at the invasive margin showed the most pronounced increase in MSI tumors compared to MSS tumors (895.1 cells/mm², $P = 2.39 \times 10^{-5}$). In contrast, the comparison between LS and sporadic MSI tumors indicated a notable increase in CD3+ T cells at the tumor center (545.4 cells/mm², $P = 0.062$).
Discussion
In this study, the immune microenvironment of microsatellite instability (MSI) colorectal cancers (CRCs) was analyzed, focusing on differences between sporadic MSI and Lynch syndrome (LS) tumors. The immune cell score, which quantifies T cell infiltration, was found to be higher in MSI CRCs compared to microsatellite stable (MSS) CRCs, with all LS tumors exhibiting high scores. However, only about half of sporadic MSI tumors reached high immune cell scores, indicating variability in immune responses. Notably, while LS tumors generally showed higher T cell densities, sporadic MSI tumors exhibited increased infiltration of M2-like macrophages, which are associated with immunosuppressive functions, particularly in the invasive margin.
The study employed multiplex immunohistochemistry to characterize myeloid immune cell populations and assessed their spatial interactions with tumor cells. It was observed that myeloid cells in sporadic MSI tumors were located closer to tumor cells than in LS tumors, suggesting potential implications for tumor-induced changes in myeloid cell function. Furthermore, correlations between T cell and myeloid cell densities were explored, revealing that higher T cell infiltration in sporadic MSI tumors was associated with increased M1-like macrophages, while M2-like macrophage infiltration remained elevated regardless of T cell presence. This complex interplay highlights the need for a nuanced understanding of immune dynamics in CRCs to optimize immunotherapy strategies.