Proximidad celular y coordinación condicional en el microambiente tumoral de cáncer colorrectal y de páncreas: un análisis a nivel del paciente mediante imagenología multiplexada.

Las células inmunitarias del microambiente tumoral están organizadas, y en el cáncer colorrectal y el cáncer de páncreas, su disposición alrededor del epitelio tumoral proporciona información pronóstica. La imagenología tisular multiplexada registra la posición y el fenotipo de cada célula en una sección, y los estudios de estas imágenes informan habitualmente que dos tipos de células están asociados espacialmente.

Sin embargo, los resúmenes de estos informes responden a diferentes preguntas. Una estadística de proximidad pregunta si dos tipos de células se encuentran cerca con más frecuencia de lo esperado por azar. Una red condicional pregunta si sus densidades locales aumentan y disminuyen juntas una vez que se mantienen fijos los demás tipos de células. Los dos pueden discrepar, porque cada tipo de célula es abundante donde el tejido es denso en células y porque las imágenes de un mismo paciente son mediciones repetidas de ese paciente.

Investigamos cómo se organizan las células epiteliales e inmunitarias en dos contextos: cáncer colorrectal con una reacción similar a la enfermedad de Crohn (CLR) o infiltración inflamatoria difusa (DII), en 140 imágenes CODEX de 35 pacientes, y adenocarcinoma ductal pancreático (PDAC) en comparación con su precursor, la neoplasia papilar mucinosa intraductal (IPMN), en 207 imágenes de inmunofluorescencia multiplexada de 141 pacientes. Desarrollamos un análisis a nivel del paciente que mantiene la proximidad, la composición local recurrente y la coordinación condicional como cantidades separadas, prueba la organización condicional como una función de la densidad epitelial local dentro de cada sección, verifica antes de cada estimación condicional que los dos tipos de células sean conjuntos distintos de células observadas juntas en suficientes imágenes y calibra cada conclusión mediante la permutación de etiquetas de paciente, el ajuste de la celularidad según dos definiciones, la perturbación de la escala espacial y la predicción totalmente anidada de exclusión de un paciente. En el cáncer colorrectal, la asociación condicional entre la densidad epitelial y la densidad de células mieloides se volvió negativa con la densidad epitelial local aproximadamente cuatro veces más rápido en DII que en CLR (diferencia $-0,0553$ por cuartil; IC del 95 %, $-0,0833$ a $-0,0273$; familia de etiquetas de paciente, $P=0,006$), sin una diferencia concomitante en la proximidad. En el páncreas, las células T citotóxicas y las células T colaboradoras estaban más cerca en PDAC que en IPMN en cada escala examinada ($q\leq0,023$), mientras que su asociación condicional difería entre las dos enfermedades solo bajo una de las dos definiciones de celularidad.

Los vecindarios recurrentes contenían la mayor cantidad de información a nivel del paciente en el cáncer colorrectal (AUC 0,794) y las características espaciales combinadas en el páncreas (AUC 0,771). No se pudieron estimar las cantidades de células epiteliales-inmunitarias y células T reguladoras pancreáticas a partir de estos núcleos, y se informan como tales. El análisis se implementa en el paquete R spatialMIFtools, disponible en https://github.com/sagnikbhadury/spatialMIFtools.