Un análisis a gran escala de la interacción espacial entre el huésped y el microbioma predice la recurrencia tras la resección en el cáncer colorrectal.

El microambiente tumoral en el cáncer colorrectal (CCR) es un ecosistema heterogéneo en el que las células del huésped y las comunidades microbianas interactúan dinámicamente, influyendo en la progresión de la enfermedad.

Sin embargo, su utilidad clínica está limitada por la falta de una técnica espacial escalable para el estudio del huésped y el microbioma, y por la insuficiente integración de la inteligencia artificial para la interpretación de datos multiómicos de alta dimensión. Para superar estas barreras, presentamos AlphaFISH, una plataforma tecnológica que integra innovaciones tanto técnicas como computacionales para el análisis espacial multiómico de biopsias clínicas a nivel subcelular. El sistema utiliza una técnica de perfilado espacial de alto rendimiento y sin secuenciación para construir, hasta la fecha, el conjunto de datos clínicos más grande de transcriptómica espacial y microbioma espacial obtenidos de 149 biopsias de cáncer colorrectal de 68 sujetos humanos, respaldado por un atlas completo de scRNA-seq que abarca 4,27 millones de células de 650 pacientes para una anotación celular sólida. El aprendizaje profundo de los datos duales multiómicos a escala de cohorte, que constan de más de 10 millones de vectores de muestreo subcelular, permite el desarrollo de un modelo transformador con incrustaciones conjuntas de la expresión génica, la arquitectura espacial y el microambiente microbiano en los tejidos del colon, logrando una precisión de casi el 90% en la predicción de características patológicas asociadas al CCR utilizando datos de ómica espacial no vistos previamente.

La interrogación mediante IA predice además la recurrencia tumoral con una precisión del 81% en 28 pacientes seguidos durante un período de 1 año después de la resección del tumor. AlphaFISH revela que las interacciones espaciales entre Fusobacterium y el nicho celular que consiste en células tumorales y células T sirven como marcadores clave de la malignidad, la progresión y la recurrencia del CCR, lo que indica el papel fundamental de las interacciones espaciales bacterianas e inmunitarias.