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大家好！今天跟大家分享的文獻(xiàn)是2022年2月發(fā)表在Cancer Immunology, Immunotherapy（2021年IF=6.968）雜志上的一篇文章。文中涉及三個(gè)研究隊(duì)列， 中山醫(yī)院基層浸潤膀胱癌患者隊(duì)列、TCGA膀胱癌隊(duì)列和IMvigor210 trial中接受PDL1治療的膀胱癌患者隊(duì)列進(jìn)行研究，鑒定到潛在相關(guān)肽(Latency-associated peptide, LAP)也成為隱形肽的表達(dá)水平與膀胱癌患者的預(yù)后有關(guān)，可以作為一種潛在的治療靶點(diǎn)。
背景介紹：
轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β)是屬于一組調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的TGF-β超家族。這一家族除TGF-β外，還有活化素（activins)、抑制素（inhibins)、繆勒氏管抑制質(zhì)（Mullerian inhibitor substance, MIS)和骨形成蛋白（bone morpho-genetic proteins, BMPs）。
TGF-β的活化過程是其發(fā)揮正常功能的關(guān)鍵步驟，是一個(gè)受多種因素影響的復(fù)雜過程。TGF-β的活化在細(xì)胞外完成，是受多種因素影響的復(fù)雜過程。在胞內(nèi)，TGF-β的各種異構(gòu)體都是由各個(gè)獨(dú)立基因產(chǎn)生的，先是被合成前體蛋白，然后在內(nèi)肽酶、Furin 酶作用下產(chǎn)生TGF-β蛋白N端的二聚體潛在相關(guān)肽（Latency-associated peptide, LAP）和C端的二聚體成熟型TGF-β，這兩部分以非共價(jià)形式相連，即TGF-β與LAP的復(fù)合物，它不具有生物活性[1]。LAP上的半胱氨酸富集區(qū)能夠結(jié)合TGF-β功能區(qū)，并且LAP上具有結(jié)合潛在TGF-β 結(jié)合蛋白和整合素的識(shí)別區(qū)域[2]，TGF-β與LAP的復(fù)合物被分泌到細(xì)胞外后，經(jīng)過復(fù)雜的過程，并在TGF-β 結(jié)合蛋白、整合素、BMP、活性氧等的作用下，LAP被祛除或發(fā)生構(gòu)型改變，導(dǎo)致復(fù)合物瓦解，方可釋放具有生物活性的TGF-β，TGF-β通過與細(xì)胞膜表面特異性受體結(jié)合才能發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[3]。
流程圖
結(jié)果
1. 瘤內(nèi)LAP表達(dá)預(yù)示MIBC患者預(yù)后不良
作者首先研究了中山醫(yī)院膀胱癌隊(duì)列癌組織中LAP表達(dá)的臨床意義。高LAP +細(xì)胞浸潤患者的預(yù)后明顯較差(OS: P = 0.001, RFS: P ＜0.001;圖1a)， TCGA膀胱癌隊(duì)列的結(jié)果一致(圖1b)。此外，多因素cox分析顯示，癌組織LAP陽性和TGFB1陽性是膀胱癌患者OS的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)(圖1c、d)和RFS (圖1c、d)在兩個(gè)隊(duì)列中。因此，癌組織LAP陽性預(yù)示膀胱癌患者預(yù)后不良。
2. 癌組織LAP陽性表明MIBC患者對(duì)鉑類輔助化療的反應(yīng)減弱
進(jìn)一步研究癌組織LAP 陽性和鉑類輔助化療反應(yīng)之間的相互關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)，鉑類輔助化療對(duì)低表達(dá)LAP的膀胱癌患者具有顯著的生存益處(圖2b)，而對(duì)所有患者(圖2a)和高表達(dá)LAP 的患者(圖2c)， 鉑類輔助化療沒有顯示生存益處。
同時(shí)，單因素分析也證實(shí)鉑類輔助化療僅能低表達(dá)LAP膀胱癌患者的OS (圖2d)和RFS (圖2d)。亞組分析顯示，低表達(dá)LAP的膀胱癌患者預(yù)后較好(圖2 d)。因此，這些結(jié)果表明，低表達(dá)LAP 的膀胱癌患者更有可能受益于鉑類輔助化療。
3.瘤內(nèi)LAP表達(dá)與MIBC中CD8 + T細(xì)胞的免疫逃逸環(huán)境和功能障礙相關(guān)
為了探討基于LAP表達(dá)可以對(duì)膀胱癌患者的預(yù)后進(jìn)行分層潛在機(jī)制，作者接下來進(jìn)行了CIBERSORT計(jì)算TCGA膀胱癌隊(duì)列中低表達(dá)TGFβ的病人和高表達(dá)TGFβ的病人癌組織免疫細(xì)胞浸潤水平。結(jié)果顯示，高表達(dá)TGFβ患者促腫瘤細(xì)胞，包括M2巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞(圖3a)。但是，抗腫瘤的CD8+T細(xì)胞浸潤水平也較高。為了驗(yàn)證TCGA隊(duì)列的結(jié)果，作者對(duì)中山醫(yī)院收治的膀胱癌患者的組織樣本進(jìn)行免疫組化染色，以檢測各種腫瘤浸潤免疫細(xì)胞的水平。和TCGA結(jié)果一致，在TGFβ高表達(dá)亞組中發(fā)現(xiàn)了以M2巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和CD8 + T細(xì)胞浸潤升高為特征的免疫抑制TME(圖3b)。
由于CD8 +細(xì)胞浸潤增加與高表達(dá)LAP/TGFβ的患者生存差相矛盾，我作者接下來探討了LAP/TGFβ高表達(dá)亞群中CD8 + T細(xì)胞的功能狀態(tài)。經(jīng)典的免疫檢查點(diǎn),如CTLA-4 PD-1 PDL1, 在TGFβ 高表達(dá)組的表達(dá)水平高于低表達(dá)組 (圖3 c和d)。 GSEA富集分析提示耗竭表型的CD8 + T細(xì)胞基因集在TGFβ上調(diào) (圖3 e)。在作者之前的研究中，使用16個(gè)新鮮切除的肌層浸潤膀胱癌患者的組織進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)來研究TME的CD8 +細(xì)胞功能和免疫抑制功能。本研究中作者重新分析以往研究的數(shù)據(jù)，確認(rèn)LAP +細(xì)胞和CD8 + T細(xì)胞衰竭之間的關(guān)系(圖3f)。我們觀察了高LAP +細(xì)胞亞群中CD8 + T細(xì)胞的細(xì)胞毒作用受到影響，這些在蛋白水平上的結(jié)果與GSEA算法得到的結(jié)果一致，進(jìn)一步說明了LAP 高表達(dá)與CD8+T細(xì)胞功能耗竭正相關(guān)。
作者接下來根據(jù)LAP/ TGFβ表達(dá)和CD8 + T細(xì)胞浸潤水平對(duì)TCGA隊(duì)列和中山醫(yī)院膀胱癌隊(duì)列進(jìn)行生存分析。與高LAP/TGFβ亞組相比，只有低LAP/TGFβ表達(dá)的患者從CD8 + T細(xì)胞的高浸潤中獲益，OS顯著更好。這些數(shù)據(jù)表明，在膀胱癌患者中，LAP表達(dá)與腫瘤免疫逃逸環(huán)境相關(guān)，并伴有CD8 + T細(xì)胞功能障礙。
4.基于LAP表達(dá)和CD8 + T細(xì)胞浸潤的MIBC合并分類的臨床意義
基于上述結(jié)果，我們推測LAP相關(guān)的CD8 + T細(xì)胞功能耗竭與LAP/ TGFβ高表達(dá)患者的預(yù)后差密切相關(guān)。盡管具有低表達(dá)LAP/TGFβ并伴有高CD8 + T細(xì)胞浸潤的患者的OS和RFS明顯更好(Fig. 4A, B)，但對(duì)于高LAP/TGFβ表達(dá)的患者，CD8 + T細(xì)胞浸潤沒有預(yù)后價(jià)值。因此，我們根據(jù)LAP表達(dá)和CD8 + T細(xì)胞浸潤情況對(duì)患者進(jìn)行三分法: cluster I (LAP陽性/TGFβ low &aCD8 + T細(xì)胞低水平)，cluster II (LAP +/ TGFβ低)，cluster III (LAP + / TGFβ high ),在ZSHS隊(duì)列(圖4a)和TCGA隊(duì)列(圖4b)。
Kaplan Meier分析比較了三個(gè)cluster的臨床結(jié)果，發(fā)現(xiàn)cluster II的患者在兩個(gè)隊(duì)列中預(yù)后較好。同時(shí)，cluster I和cluster III的患者預(yù)后無差異。膀胱癌是一種異質(zhì)性疾病，具有獨(dú)特的分子表型和免疫環(huán)境，藥物治療反應(yīng)不一，使患者的臨床結(jié)果和治療反應(yīng)性難以預(yù)測。有趣的是，作者發(fā)現(xiàn)TME分型結(jié)合分子亞型可以進(jìn)一步區(qū)分膀胱癌患者的預(yù)后。
在TCGA隊(duì)列中，分析基因突變與膀胱癌亞型(富含間質(zhì)、神經(jīng)內(nèi)分泌樣、腔內(nèi)不穩(wěn)定、腔內(nèi)乳頭狀、腔內(nèi)非特異性和基底/鱗狀)與三個(gè)cluster的相關(guān)性。但是，常見基因突變?cè)谌M間沒有顯著性差異(圖4c)。此外，基底/鱗狀(Ba/Sq)亞型在cluster II和cluster III中富集。此外，在Ba/ sq特征的患者中，cluster II的預(yù)后較好。(圖4d)。此外，在cluster I、cluster II和cluster III中，免疫檢查點(diǎn)和抗原呈遞特征評(píng)分均升高(圖4e)，提示我們的新TME分類可能與膀胱癌中免疫治療的有關(guān)。然后，作者從IMvigor210試驗(yàn)中招募了另195名接受PDL1治療(atezolizumab)的患者來驗(yàn)證這一假設(shè)，結(jié)果顯示cluster III患者對(duì)PDL1免疫治療的反應(yīng)最差。而cluster II包含了對(duì)治療反應(yīng)最強(qiáng) (圖4f)。Kaplan Meier分析證實(shí)，cluster II的應(yīng)用PDL1治療后OS較好 (圖4g)。
總的來說,作者的研究結(jié)果表明這種新的分類基于LAP表達(dá)和CD8 + T細(xì)胞浸潤水平可用于預(yù)測膀胱癌患者的PDL1治療的預(yù)后。
總結(jié)
本研究中，作者對(duì)膀胱癌的TCGA隊(duì)列和中山醫(yī)院隊(duì)列進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)LAP可以作為預(yù)測膀胱癌患者預(yù)后和免疫治療反應(yīng)的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)。此外，根據(jù)LAP和CD8+ T細(xì)胞評(píng)分的分子亞型可以預(yù)測患者的免疫檢查點(diǎn)治療反應(yīng)以及預(yù)后，表明LAP在膀胱癌治療中具有潛在的靶向性。TGFβ 耳熟能詳，但是你能想它的前體蛋白LAP的思路嘛？當(dāng)下的生信分析不斷涌現(xiàn)的是更多深入思考后的科學(xué)問題，所以好的生信思路還是得專業(yè)人士來設(shè)計(jì)呀~
1. Shi M, Zhu J, Wang R, et al. Latent TGF-β structure and activation. Nature. 2011;4747351:343-349.
2. Annes JP, Chen Y, Munger JS, Rifkin DB. Integrin alphaVbeta6-mediated activation of latent TGF-beta requires the latent TGF-beta binding protein-1. J Cell Biol. 2004;1655:723-734.
3. Ge G, Greenspan DS. BMP1 controls TGFbeta1 activation via cleavage of latent TGFbeta-binding protein. J Cell Biol. 2006;1751:111-120.
