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腫瘤分型分析一直是腫瘤研究的經(jīng)典方向，小編今天就給大家分享一篇今年一月剛剛發(fā)表在Hepatology（IF：17.298）雜志上關(guān)于肝細(xì)胞癌分型分析的文章了。文章結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)，對肝細(xì)胞癌進行了分型分析，并基于這些亞類研究了肝細(xì)胞癌脂肪變性與免疫微環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)。
Multiomics identifies the link between intratumor steatosis and the exhausted tumor immune microenvironment in hepatocellular carcinoma
多組學(xué)研究識別肝細(xì)胞癌中腫瘤內(nèi)脂肪變性與腫瘤免疫微環(huán)境耗竭間的關(guān)聯(lián)
一、研究背景
肝癌在全世界范圍內(nèi)是第四大癌癥相關(guān)死亡原因，而肝細(xì)胞癌（HCC）是原發(fā)性肝癌中最常見的亞型，也是一種具有多種病因的異質(zhì)性疾病。目前，免疫治療已經(jīng)成為HCC的關(guān)鍵治療策略之一，但其療效仍然有限。因此，這篇文章為了識別免疫治療敏感的HCC，對非病毒性HCC的分子異常和腫瘤免疫微環(huán)境（TIME）進行了詳細(xì)分析。
二、文章摘要
該研究首先對113例非病毒性肝癌患者的腫瘤組織進行了RNA測序，并對69個已經(jīng)被報道會在HCC發(fā)生變異的基因進行了癌癥基因組測序。接著研究使用無監(jiān)督分層聚類將非病毒性HCC分為3個亞類（I、II、III類），并進行了預(yù)后分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)I類預(yù)后最差并與TP53突變相關(guān)，而III類預(yù)后最好且與CTNNB1突變相關(guān)。研究也發(fā)現(xiàn)38%的非病毒性HCC具有高頻率的瘤內(nèi)脂肪變性和低頻率的CTNNB1突變特征。此外，研究發(fā)現(xiàn)脂肪變性HCC占非病毒性HCC的23%，且其TIME表現(xiàn)出免疫富集但免疫耗竭的特征，其中包括T細(xì)胞耗竭、M2巨噬細(xì)胞及癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）浸潤、PD-L1高表達(dá)和TGF-β信號激活。接著研究進行空間轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)在脂肪變性HCC中，M2巨噬細(xì)胞和CAFs與耗竭的CD8+ T細(xì)胞非常接近。研究進行體外實驗也發(fā)現(xiàn)軟脂酸（PA）誘導(dǎo)的HCC脂質(zhì)積累會導(dǎo)致PD-L1表達(dá)上調(diào)，并促進共培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生免疫抑制的表型。且核磁共振（MR）成像也證實脂肪變性HCC患者在經(jīng)過抗PD - L1和抗VEGF抗體聯(lián)合使用的免疫治療后無進展生存期（PFS）明顯延長。
三．文章的主要內(nèi)容及結(jié)果
1. 多組學(xué)分析將非病毒性HCC分為三個預(yù)后亞類
文章第一部分對非病毒性HCC的多組學(xué)分類進行了介紹。該研究共納入了113例非病毒性肝癌患者，并通過腫瘤RNA測序分析非病毒性HCC的分子異常。作者根據(jù)轉(zhuǎn)錄組的無監(jiān)督分層聚類分析將患者分為3個亞類（I類、II類和III類）（圖1A）。研究發(fā)現(xiàn)I類患者預(yù)后最差，而III類患者預(yù)后最好（圖1B）。富集分析發(fā)現(xiàn)I類中細(xì)胞周期和有絲分裂相關(guān)的基因富集，且FOXM1和AURKB上調(diào)（圖1A）；III類中免疫細(xì)胞激活相關(guān)基因缺失，而WNT-β-catenin信號通路基因GLUL、SPARCL1、AXIN2及GREB1上調(diào)，且樹突狀細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞遷移相關(guān)基因CCL4和CCL5下調(diào)。接下來，研究對55例非病毒性肝癌患者進行了癌癥基因組測序，檢測了69個已經(jīng)被報道會在HCC發(fā)生變異的基因。結(jié)果55個樣本中有50個檢測到體細(xì)胞突變，其經(jīng)常在TERT啟動子區(qū)域、CTNNB1和TP53觀察到（圖1C）。研究也發(fā)現(xiàn)I類與TP53突變相關(guān)，III類與CTNNB1突變密切相關(guān)（圖1C）。此外，作者也觀察到TP53突變的非病毒性HCC患者預(yù)后最差，而CTNNB1突變的非病毒性HCC患者預(yù)后最好（圖1D）。
2. 基于TIME的非病毒性HCC分類
接下來研究基于TIME對非病毒性HCC進行了分類。研究首先對腫瘤轉(zhuǎn)錄組進行了NTP（nearest template prediction）分析，并識別了在HCC中以強免疫細(xì)胞浸潤為特征的免疫亞類。研究發(fā)現(xiàn)113個腫瘤中有43個被分類為免疫類，作者通過CIBERSORT分析也觀察到這些腫瘤內(nèi)總的免疫細(xì)胞和毒性T淋巴細(xì)胞（CTLs）豐度明顯較高（圖2A, B）。且研究也觀察到這些免疫類主要富集在II類腫瘤中，其CTNNB1突變頻率明顯較低（圖2C, D）。進一步研究發(fā)現(xiàn)CTNNB1突變的非病毒性HCC的瘤內(nèi)免疫細(xì)胞浸潤水平明顯降低（圖2E）。
3. 脂肪變性HCC免疫微環(huán)境呈現(xiàn)免疫富集但免疫衰竭
這一部分作者對免疫類相關(guān)的臨床病理因素進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞癌中脂肪變性與免疫類密切相關(guān)，脂肪變性HCC占非病毒性HCC病例的23%（圖3A），且瘤內(nèi)免疫細(xì)胞總豐度明顯高于非脂肪變性HCC（圖3B, C）。接著ssGSEA和通路富集分析也發(fā)現(xiàn)脂肪變性HCC中T細(xì)胞耗竭特征和間質(zhì)特征以及TGF-β信號的激活明顯升高（圖3C, D），這些都是腫瘤免疫耗竭的特征。此外，脂肪變性HCC還表現(xiàn)出多種參與T細(xì)胞耗竭的轉(zhuǎn)錄因子以及癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs）標(biāo)志物上調(diào)（圖3E）。進一步研究通過CIBERSORT分析發(fā)現(xiàn)脂肪變性HCC中存在大量的M2巨噬細(xì)胞浸潤，且參與巨噬細(xì)胞M2極化和免疫抑制的細(xì)胞因子和趨化因子上調(diào)（圖3C, E, F）。免疫組化分析也證實GPC3陽性肝癌細(xì)胞中PD-L1上調(diào)，非病毒性肝癌樣本中CAFs和M2巨噬細(xì)胞大量浸潤（圖3G-J）。
4. 耗竭的T細(xì)胞、M2巨噬細(xì)胞和CAFs相互作用構(gòu)成脂肪變性HCC免疫衰竭的TIME
這一部分作者通過空間轉(zhuǎn)錄組分析對脂肪變性HCC中的免疫耗竭TIME進行了刻畫。研究將腫瘤切片分成1768個點（spots），并從每個點獲取轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。研究首先基于圖聚類將所有點分成6個亞群，其中亞群2中免疫細(xì)胞群高表達(dá)（圖4A-C）。ssGSEA分析也發(fā)現(xiàn)亞群2的基質(zhì)特征和T細(xì)胞耗竭特征增強（圖4C）。研究將CD8A和NR4A1雙陽性點作為含有耗竭CTLs的點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幾乎有一半的點包含在亞群2中（圖4D）。接著研究比較了有或沒有耗竭CTLs點之間的轉(zhuǎn)錄組譜（圖4E），結(jié)果發(fā)現(xiàn)在CTLS耗竭部位M2巨噬細(xì)胞標(biāo)記CD163和CAF標(biāo)記VIM的表達(dá)增加，且TGFB1水平升高（圖4F）。
5. PA誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞脂質(zhì)積累可能促進脂肪變性HCC的免疫抑制
這一部分作者研究了HCC中腫瘤內(nèi)脂肪變性與免疫衰竭TIME之間的機制關(guān)聯(lián)。研究首先進行了基于脂質(zhì)組學(xué)的總脂肪酸譜分析，發(fā)現(xiàn)脂肪變性HCC樣本中的PA水平明顯高于非脂肪變性HCC。因此，作者在體外研究了PA積累對HCC細(xì)胞的影響。研究在Hep3B細(xì)胞中添加PA來誘導(dǎo)脂質(zhì)積累（圖5A），接著研究在mRNA和表面蛋白水平觀察到PD-L1表達(dá)上調(diào)（圖5B, C），且在mRNA和分泌蛋白水平也觀察到CSF1、CXCL8和TGF-β1的上調(diào)（圖5D, E），這些都被報道可以促進M2巨噬細(xì)胞的極化或激活CAFs。接著作者進一步觀察到PA處理的Hep3B細(xì)胞在共培養(yǎng)的人巨噬細(xì)胞系（圖5F）中上調(diào)CD206和IL10，在共培養(yǎng)的人肝星狀細(xì)胞系中上調(diào)TGFB1（圖5G）。此外，研究也發(fā)現(xiàn)免疫抑制細(xì)胞因子和趨化因子在體內(nèi)脂肪變性HCC中也上調(diào)（圖5H）。
6. 脂肪變性HCC患者對阿特珠單抗聯(lián)合貝伐珠單抗的免疫治療更敏感
由于脂肪變性HCC具有免疫富集但免疫衰竭的TIME并表現(xiàn)為PD-L1的高表達(dá)，因此在文章的最后一部分作者對脂肪變性HCC的免疫治療應(yīng)答進行了研究。研究首先通過核磁共振識別脂肪變性HCC。然后，研究對30例阿特珠單抗聯(lián)合貝伐珠單抗治療的晚期HCC患者進行了回顧性分析，這30例患者中有7例被分為脂肪變性HCC（圖6A, B）。研究發(fā)現(xiàn)在5.4個月的觀察期內(nèi)，所有脂肪變性HCC患者均無疾病進展。因此，作者推測脂肪變性HCC患者的PFS明顯長于非脂肪變性HCC患者（圖6C）。
到這里這篇文章的主要內(nèi)容就介紹完了，文章基于多組學(xué)數(shù)據(jù)對肝細(xì)胞癌中腫瘤內(nèi)脂肪變性與腫瘤免疫微環(huán)境耗竭間的關(guān)聯(lián)進行了分析。文章首先使用轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)進行腫瘤分型，接著結(jié)合腫瘤脂肪變性這一臨床病理因素進行了關(guān)聯(lián)分析，并進行了實驗驗證。研究的核心還是我們熟悉的分型分析，不過結(jié)合了臨床因素進行了詳細(xì)的機制關(guān)聯(lián)刻畫，使文章有理有據(jù)，內(nèi)容充實。小編覺得這種將病理因素與腫瘤亞型結(jié)合分析的研究角度值得小伙伴們參考呀。
