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大家好呀！今天給大家介紹一篇2022年1月發(fā)表在Cancer Cell（IF:31.743）上的文章。作者對77例接受抗PD-1和抗CTLA-4治療的晚期皮膚黑色素瘤患者的全基因組數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和甲基化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明TMB，新抗原負(fù)荷，IFNγ相關(guān)基因表達(dá)程序性死亡配體表達(dá)，PSMB8低甲基化和T細(xì)胞與免疫治療反應(yīng)有關(guān)。結(jié)合TMB和IFNγ相關(guān)基因表達(dá)水平構(gòu)建的模型可以準(zhǔn)確預(yù)測免疫治療反應(yīng)。高TMB和高IFNγ特征對免疫治療反應(yīng)最好。
Multiomic profiling of checkpoint inhibitor-treated melanoma: Identifying predictors of response and resistance, and markers of biological discordance
檢查點(diǎn)抑制劑治療黑色素瘤的多組學(xué)分析：鑒定預(yù)測反應(yīng)和抵抗的標(biāo)志物和生物紊亂標(biāo)志物
流程圖：
結(jié)果：
1.接受抗PD-1免疫治療的黑色素瘤患者的臨床特征
作者收集抗PD-1免疫治療的77例黑色素瘤患者的樣本，包括單獨(dú)PD1和PD1聯(lián)合IPI治療。免疫治療中位時間為5.2個月，腫瘤組織主要來自皮下和區(qū)域淋巴結(jié)。77例患者中有66例患者發(fā)生于非肢端皮膚部位，11例發(fā)生隱匿性原發(fā)性黑色素瘤（表1）。年齡中位數(shù)為58，51例為男性。
2.高TMB,低結(jié)構(gòu)變異負(fù)荷和高新抗原負(fù)荷與反應(yīng)較好有關(guān)
作者首先研究了每個樣本的SNV，SV和CNA與免疫治療反應(yīng)的關(guān)系（圖1A）。高TMB與免疫治療反應(yīng)顯著相關(guān)（圖1B）。高SV和高CNA與免疫反應(yīng)較差有關(guān)（圖1C和1D）。當(dāng)根據(jù)免疫治療類型進(jìn)行分類是，PD1治療反應(yīng)與TMB顯著相關(guān)而IPI+PD1治療反應(yīng)與SV顯著相關(guān)。高TMB和低SV與免疫治療的PFS改善顯著相關(guān)。此外，TMB與新抗原負(fù)荷具有良好相關(guān)性，新抗原負(fù)荷較高時反映較好（圖1E和1F）。
3.基因突變與免疫治療反應(yīng)和抗性無關(guān)
接下來，作者研究免疫治療反應(yīng)是否與特定的基因突變有關(guān)。作者發(fā)現(xiàn)TCGA分子亞型與免疫治療反應(yīng)無關(guān)（圖1A）。作者對SNV和Indel進(jìn)行分析然而并沒有發(fā)現(xiàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的基因。此外，作者還對已有報道與反應(yīng)有關(guān)的基因中尋找特定突變?nèi)欢c反應(yīng)較好或較差沒有相關(guān)性。
4.干擾素和T細(xì)胞受體信號通路富集于免疫治療反應(yīng)組但沒有特征與反應(yīng)不了有關(guān)
對53例樣本進(jìn)行RNAseq，對反應(yīng)良好和反應(yīng)不良進(jìn)行差異分析鑒定到205個DEGs。在反應(yīng)良好組中大量免疫基因上調(diào)表達(dá)包括CD274,STAT1,IFNγ,GZMA,PRF1,GZMB和CD8A。富集分析表明，反應(yīng)良好組中只有IFNγ反應(yīng)通路顯著富集（圖2A）。
對43個樣本進(jìn)行Illumina EPIC甲基化測序，差異分析僅鑒定到5個差異甲基化CpG位點(diǎn)。由于這5個CpG位點(diǎn)均不在基因啟動子區(qū)域，作者接下來重點(diǎn)關(guān)注205個DEGs的甲基化水平。有5647個CpG位點(diǎn)注釋到192個差異基因中，173個基因中有1671個CpG位點(diǎn)與表達(dá)顯著相關(guān)，有41個基因中有5個或更多的CpG位點(diǎn)與表達(dá)負(fù)相關(guān)。其中，PSMB8的CpG位點(diǎn)與表達(dá)負(fù)相關(guān)，且在反應(yīng)良好和反應(yīng)不良之間具有顯著差異。
接下來，作者分析了與免疫治療反應(yīng)有關(guān)的基因的表達(dá)水平。有一部分基因在反應(yīng)良好和反應(yīng)不良中差異表達(dá)（圖2B）。還有一些特征在反應(yīng)良好和反應(yīng)不良中具有顯著差異包括6-基因IFNγ特征（圖2C），18-基因IFNγ特征（圖2D），效應(yīng)T細(xì)胞特征（圖2E），結(jié)合IFNγ/效應(yīng)T細(xì)胞特征（圖2F），趨化因子特征（圖2G）和TIDE特征（圖2H）。
5.CD8 T細(xì)胞，M1巨噬細(xì)胞和細(xì)胞溶解活性對應(yīng)答者免疫微環(huán)境的影響
作者使用CIBERSORT評價免疫細(xì)胞浸潤水平，鑒定反應(yīng)良好和反應(yīng)不良組的浸潤水平具有顯著差異的細(xì)胞類型（圖3A）。其中反應(yīng)良好組中M1巨噬細(xì)胞和CD8 T細(xì)胞浸潤水平較高（圖3B和3C）。使用methylCibersort的甲基化水平評估免疫細(xì)胞浸潤水平，CD8 T細(xì)胞在反應(yīng)良好組中浸潤水平較高（圖3D）?；赑RF1和GZMA的表達(dá)水平評估細(xì)胞溶解活性，細(xì)胞溶解國興在CD8 T細(xì)胞激活時上調(diào)，在反應(yīng)良好組同樣上調(diào)（圖3E）。PRF1和GZMA的低甲基化與反應(yīng)良好有關(guān)（圖3F）。免疫組化分析表明CD8 T細(xì)胞與反應(yīng)良好有關(guān)（圖3G），瘤內(nèi)CD8 細(xì)胞表達(dá)增加（圖3H）。此外，PD-L1表達(dá)水平在反應(yīng)良好組中較高（圖3J）。
6.TMB和IFNγ-6打分可以預(yù)測免疫治療反應(yīng)
由于TMB,IFNγ-6和CD8 T細(xì)胞與免疫治療反應(yīng)有關(guān)，因此作者認(rèn)為高TMB與免疫應(yīng)答高有關(guān)，作者接下來研究TMB與IFNγ-6和CD8 T細(xì)胞的相關(guān)性。作者對53例樣本構(gòu)建預(yù)測免疫治療反應(yīng)的回歸模型。首先，作者基于TMB，SV，腫瘤純度和特征基因表達(dá)水平等構(gòu)建單因素模型，其中TMB的作用最強(qiáng)。接下來，作者使用TMB和其他因子依次構(gòu)建多因素模型。TMB結(jié)合IFNγ或TMB結(jié)合T細(xì)胞特征的模型具有相似的預(yù)測性能。TMB，IFNγ或TMB結(jié)合IFNγ的模型的ROC曲線如圖4A和5A所示。因此，TMB高和IFNγ-6高的患者對免疫治療反應(yīng)較好（圖4B）且OS較長（圖4C）。接下來，作者使用一個包括60例黑色素瘤患者的獨(dú)立數(shù)據(jù)集來驗(yàn)證TMB和IFNγ-6的性能，ROC曲線如圖4D和5B所示。
7.分析腫瘤中的生物學(xué)紊亂
對TMB/IFNγ-6模型不能準(zhǔn)確分類的12例樣本進(jìn)行臨床和分子檢測可以深入了解潛在的耐藥性機(jī)制和預(yù)測耐藥性反應(yīng)（圖5A和5C）。12例樣本中有7例接受了PD1治療與可以準(zhǔn)確預(yù)測的患者沒有相同的分子特征（圖5C）。第8例樣本具有潛在的耐藥生物學(xué)機(jī)制（JAK3突變）。8個樣本中有4個的TMB高且IFNγ-6低，4個的TMB低且IFNγ-6高。
結(jié)論：
作者對77例黑色素瘤患者的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，全基因組數(shù)據(jù)和DNA甲基化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，鑒定與免疫治療反應(yīng)顯著相關(guān)的生物標(biāo)志物。結(jié)果表明，TMB,IFNγ-6和CD8 T細(xì)胞與免疫治療反應(yīng)顯著相關(guān)。此外，結(jié)合TMB和IFNγ-6構(gòu)建模型可以準(zhǔn)確預(yù)測患者的免疫治療反應(yīng)和總生存期。本篇文章的亮點(diǎn)在于第一，作者的樣本是自己收集的樣本而不是和常規(guī)生信分析一樣的TCGA數(shù)據(jù)集，第二作者的分析數(shù)據(jù)為多組學(xué)數(shù)據(jù)。如果你手里也有自測數(shù)據(jù)的話，不妨學(xué)習(xí)一下這篇文章的研究思路，說不定下一篇高分文章就是你的~~
參考文獻(xiàn)：
Newell F , Silva I , Johansson P A , et al. Multiomic profiling of checkpoint inhibitor-treated melanoma: Identifying predictors of response and resistance, and markers of biological discordance. 2021.
