Cell：多变量预测肿瘤检查点抑制剂敏感性 | Cell Press论文速递

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2021年2月4日，英国伦敦大学学院、英国弗朗西斯·克里克研究院联合丹麦、韩国、比利时、美国等地研究机构组成的研究团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell《细胞》上发表了一篇新研究，题为“Meta-analysis of tumor- and T-cell-intrinsic mechanisms of sensitization to checkpoint inhibition”，研究组对罹患7种肿瘤的1000多名接受免疫检查点阻断治疗的患者进行了全外显子组和转录组宏分析（Meta-analysis），展现了将肿瘤和T细胞内在耐药机制纳入考量的多变量预测模型的预测潜力。

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检查点抑制剂（CPI）可以增强获得性免疫。系统性的泛肿瘤分析揭示了肿瘤细胞固有特征和微环境特征在支持CPI敏感性上的相对重要性。本研究整合了罹患7类肿瘤的超1000名CPI治疗患者的完整外显子组和转录组数据，利用标准化的生物信息学工作流程和临床结果标准，验证CPI敏感性的多变量预测因子。克隆性肿瘤突变负荷（tumor mutation burden, TMB）是CPI效果的最强预测因子，其次是TMB和CXCL9的表达。亚克隆性TMB、体细胞拷贝改变负荷和组织相容性白细胞抗原（HLA）进化差异均未达到显著水平。二核苷酸变异体被认为是免疫原性表位的来源，它与自由基氨基酸取代，以及增强的多肽疏水性/免疫原性相关。拷贝数分析揭示了先前功能证据支持的CPI结局的另外两个决定因素：9q34（TRAF2）丢失（与效果相关）、CCND1扩增（与耐药性相关）。单细胞RNA测序（RNA-seq）克隆性新抗原反应性CD8肿瘤浸润淋巴细胞（TIL），结合CPI反应性肿瘤的批量RNA-seq分析，确定了CCR5和CXCL13是CPI敏感性的T细胞固有标志物。

目前已知有多个生物标志物与免疫检查点抑制剂（CPI）治疗效果相关。这些标志物可大致分为四类：引起T细胞反应的抗原来源、驱动抵抗的免疫逃避机制、宿主因素、免疫浸润的标志物。尽管目前已经取得了一些有价值的研究成果，但一直缺乏具有完整外显子组和转录组数据的患者CPI效果大规模研究。考虑到CPI激活的是免疫系统，而非癌细胞的内在途径，研究者假设系统性的泛肿瘤分析可以帮助阐明支撑CPI效果的关键特征，并能助力发现生物标志物。研究者整合了多项研究的不同肿瘤的原始外显子组/转录组数据，总共纳入了来自12个单独群组的1008名接受CPI治疗的患者（称为“CPI 1000+群组”），并通过标准化生物信息学流程对数据进行重新处理，以最大限度地提高群组之间的可比性。

此外，研究者还统一了12项研究中“放射临床效果”的定义，以确保结果测量的严格一致性——“显效”包括基于RECIST标准的放射效果的完全有效[CR]和部分有效（PR）；而“无效”则包括稳定型疾病[SD]和进展型疾病（PD）。这个定义较为保守，SD患者和延长生存期的患者都可被认为在治疗中获得临床益处。但如果将“放射临床效果”定义为“CR/PR与SD/PD的比值”，就能最清晰地对效果进行解释，这一定义也与最新的文献一致。此外，在一组既有放射效果又有总体生存数据的患者中，生物标志物效应大小与反应和存活率有很强的相关性。CPI 1000+群组数据囊括了7类肿瘤（转移性尿路上皮癌[n=387]、恶性黑色素瘤[n=353]、头颈癌[n=107]、非小细胞肺癌[n=76]、肾细胞癌[n=51]、结直肠癌[n=20]、乳腺癌[n=14]）和三类CPI治疗药物（CTLA-4单抗[n = 155]、PD-1单抗[n = 432]、PD-L1单抗[n = 421]）。患者主要接受单剂、基线预处理药物样本治疗，少数患者（n=55，5.5%）要么之前接受过CTLA-4单抗治疗，要么在治疗中接受了活检。MSK-IMPACT数据库中的1600例CPI治疗患者的拷贝数片段和总体生存数据经处理后作为验证队列。

核心发现

·克隆性TMB和CXCL9/CXCL13表达是CPI效果的最强预测因子。在CPI1000+群组中的所有12项研究中，克隆性TMB（即每个癌细胞中存在的非同义突变的估计值）是效应最强的生物标记物（CR/PR与SD/PD之比的OR值=1.74；95% CI，1.41-2.15，p=2.9*10^-7）；其次的是总TMB（OR=1.70 [1.33-2.17]，p=1.9*10^-5）。亚克隆TMB与CPI效果无显著相关性（OR=1.18 [0.99-1.41]，p=0.07），提示与CPI效果相关的主要生物标志物是克隆性TMB。在“免疫浸润标志物”中，CXCL9表达的效应大小最强（OR=1.67 [1.38-2.03]，p=1.3*10^-7）。CXCL9是一种重要的趋化因子，能与T细胞表面的CXCR3结合，促进细胞毒性CD8+ T细胞向肿瘤内聚集，促进炎性T辅助细胞1型（Th1）和Th17 CD4 T细胞的分化。此外，还有一些生物标志物，要么是组织学特异性的，要么不能在>75%的样本中进行测量，这些标志物中CXCL13表达最为显著（OR=1.38 [1.11-1.73]，p=3.83103）。

·在总计350个样本的三个独立测试队列中，经过训练的泛癌多变量模型的预测效果显著优于以TMB作为CPI效果预测因子的效果。

·与CPI效果相关的20个突变过程中有5个具有显著性：signature 1A（aging，OR=0.65 [0.53-0.80]，p=4.5*10^-5)、signature 4（tobacco，OR=1.39 [1.02-1.88]，p=3.5*10^-2）、signature 7（UV，OR=1.34[1.12-1.60]，p=1.2×10^-3)、signature 10（POLE，OR=1.35 [1.11-1.66]，P=3.4*10^-3）和signature 2+13（APOBEC，OR=1.39 [1.09-1.76]，p=8.1*10^-3）。在对总突变计数(即TMB)进行校正后，这些相关性仍然显著，这表明突变质量特征是重要的。

·9q34缺失和CCND1扩增是CPI效果的附加决定因素。9q34.3缺失使肿瘤对CPI效果敏感。44.4%的显效者缺失9q34，而无效者中有30.5%缺失9q34（p=6.9*10^-5，q=0.02），因此9q34缺失与CPI治疗的增敏有关；有CCND1扩增的肿瘤CPI效果率（16.3%）显著降低（p=4.8*10^-2），且先前的功能证据支持CCND1在决定CPI效果中的作用。

·通过单细胞RNA-seq识别了CXCL13和CCR5。相对于多聚体阴性细胞（Mult^-）而言，在同一区域的846个基因在多聚体阳性细胞（Mult⁺）中显著上调（q<0.05）。CXCL13在CPI效果显效者中表现出最高的上调水平，是Mult⁺细胞中第二高的差异表达基因。第二高表达的基因是CCR5，这是一种趋化因子受体，在引流淋巴结和肿瘤内向T细胞迁移，在Mult⁺细胞和CPI效果显效患者中显著升高。

相关论文信息

论文原文刊载于CellPress细胞出版社旗下期刊Cell上，点击“阅读原文”查看论文

▌论文标题：

Meta-analysis of tumor- and T-cell-intrinsic mechanisms of sensitization to checkpoint inhibition

▌论文网址：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00002-7

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.002

审校：Cell科学编辑 杨扬

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