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TP53是肺腺癌（LUAD）中最常見的突變基因，腫瘤免疫微環(huán)境被認為是影響腫瘤進展和生存率的重要因素，但是TP53突變對LUAD中腫瘤免疫微環(huán)境的影響尚未得到充分的研究。今天小編和大家分享一篇今年6月底發(fā)表在Frontiers in Immunology（IF=8.786）的文章。這篇文章系統(tǒng)研究了LUAD中TP53突變狀態(tài)與免疫應(yīng)答的關(guān)系及其潛在機制。作者利用免疫相關(guān)基因構(gòu)建了一個免疫預(yù)后模型（IPM），來區(qū)分LUAD的預(yù)后生存，并從免疫學(xué)的角度更好地探究其機制。想構(gòu)建預(yù)后模型并進行實驗驗證的小伙伴們，這篇文章就是一個不錯的參考哦~
A TP53 Related Immune Prognostic Model for the Prediction of Clinical Outcomes and Therapeutic Responses in Lung Adenocarcinoma
一種用于預(yù)測肺腺癌臨床結(jié)果和治療反應(yīng)的TP53相關(guān)免疫預(yù)后模型
背景
非小細胞肺癌約占肺癌患者的85%。肺腺癌（LUAD）是其最常見的亞型，約占所有肺癌病例的40%。LUAD中最常見的基因突變基因是TP53（46%的病例發(fā)生突變）、KRAS（32%）和EGFR（27%）。盡管在揭示該疾病的分子機制方面取得了一些成就，但LUAD患者的治療仍然非常有限。目前，LUAD患者常用手術(shù)、化療、放療和靶向治療。然而，由于晚期、診斷晚、復(fù)發(fā)率高、生存率差，LUAD患者的5年總生存率（OS）仍<20%。
TP53是LUAD中最常見的突變基因，在維持基因組穩(wěn)定性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，失去TP53的功能可誘導(dǎo)染色體不穩(wěn)定和非整倍體細胞增殖。越來越多的研究表明，TP53突變與不同的免疫反應(yīng)有關(guān)。盡管TP53突變對LUAD患者臨床預(yù)后的發(fā)病影響已得到廣泛研究，但TP53突變對LUAD患者腫瘤免疫微環(huán)境的影響尚未得到充分研究。因此，作者系統(tǒng)地研究了LUAD中TP53突變狀態(tài)與免疫應(yīng)答的關(guān)系及其潛在機制。
結(jié)果
TP53突變與免疫應(yīng)答的關(guān)系
TP53是LUAD中最常見的突變基因（圖1A）。TP53突變與KRAS突變相互排斥，而它們與其他基因的突變共存，如TTN和MUC16（圖1B）。此外，TP53突變與LUAD中不良的OS顯著相關(guān)（圖1C）。不同TP53突變類型在LUAD中OS方面無差異（圖1D）。接下來，對TP53野生型和TP53突變型的LUAD患者進行了GSEA分析。結(jié)果表明，TP53野生型患者在5個免疫相關(guān)生物學(xué)過程中顯著富集（圖1E）。
不同LUAD隊列中IPM的構(gòu)建及其預(yù)測價值的評價
在5個免疫過程中，有36個基因在TP53突變型和野生型LUAD患者之間存在差異表達。使用了單變量Cox回歸識別了5個與預(yù)后（OS）相關(guān)的免疫基因，使用LASSO來識別具有最大預(yù)后價值的3個基因（EXO1、COCH和CD40LG）并構(gòu)建IPM。根據(jù)風(fēng)險評分將患者分為高危組和低危組。如圖2A所示，在TCGA訓(xùn)練隊列中，高危組的OS比低危組更差。在兩個獨立驗證隊列中也得到了相似的結(jié)果（圖2B，C）。在野生型、突變型TP53和TP53錯義突變組中，IPM與OS顯著相關(guān)（圖2D-F）。此外，作者在兩個重復(fù)的實驗中驗證了這3個基因的基因表達（圖2G），并觀察到與上述其他LUAD隊列一致的結(jié)果（圖2H）。
第一次實驗驗證：患者樣本驗證模型中的基因表達，自己的隊列利用模型區(qū)分高、低危人群并驗證模型預(yù)后效能。
高、低風(fēng)險LUAD患者之間的免疫景觀
癌癥免疫周期是一系列的7個步驟，用來描述免疫系統(tǒng)如何識別和殺死癌細胞。作者比較了IPM高危和低危組不同癌癥免疫周期的抗癌免疫。低危組在大多數(shù)癌癥免疫步驟中表現(xiàn)出更高的抗癌免疫力，特別是在第2-5步（圖3A）。腫瘤中不同免疫細胞的比例呈中度或弱相關(guān)（圖3B）。高危LUAD組部分免疫細胞比例較高（圖3C）。作者通過實驗驗證了這些發(fā)現(xiàn)（圖3D）。
第二次實驗驗證：低、高危人群中不同免疫細胞的蛋白質(zhì)表達。
接下來，作者檢測了IPM風(fēng)險評分與免疫檢查點的基因表達之間的相關(guān)性。發(fā)現(xiàn)風(fēng)險評分與HAVCAR2、TIGIT、CTLA4和PDCD1的表達顯著相關(guān)（圖4A），并且這些基因在高危組的表達量明顯高于低危組（圖4B-F），說明高危LUAD患者預(yù)后不良的部分原因是免疫抑制微環(huán)境。
低危組和高危組患者之間的通路改變
作者將低危、高危組差異表達的免疫基因和風(fēng)險評分相關(guān)基因定義為風(fēng)險評分相關(guān)基因。選擇50個免疫基因進行于GO和KEGG分析（圖4G）?；谶@些結(jié)果，作者發(fā)現(xiàn)這些基因在免疫系統(tǒng)的免疫應(yīng)答和疾病途徑中顯著富集（圖4H，I）。
IPM獨立于傳統(tǒng)的臨床特征，并基于IPM構(gòu)建列線圖
為了研究IPM是否獨立于TCGA LUAD隊列中的其他臨床特征的預(yù)后價值，進行單因素和多因素Cox回歸分析，顯示IPM是一個獨立的預(yù)后特征（圖5A）。作者又比較了IPM和傳統(tǒng)臨床預(yù)后預(yù)測特征之間的C指數(shù)，發(fā)現(xiàn)IPM的平均C指數(shù)高于其他指標(biāo)（圖5B）。綜上所述，IPM獨立于傳統(tǒng)臨床特征，在預(yù)測LUAD預(yù)后方面優(yōu)于傳統(tǒng)臨床特征。為了提供一種定量預(yù)測臨床結(jié)果的定量方法，作者利用IPM和其他臨床風(fēng)險特征（性別、種族、年齡、吸煙年限、分期和TP53突變狀態(tài)）構(gòu)建了一個列線圖（圖5C），并且預(yù)測結(jié)果與觀測結(jié)果吻合較好（圖5D）。
高危人群對PF4708671更為敏感
鑒于化療是癌癥治療的金標(biāo)準(zhǔn)，作者評估了兩種風(fēng)險亞型對抗癌藥物的反應(yīng)性，這兩種藥物通常被用作癌癥的一線治療方法。作者發(fā)現(xiàn)高危組患者PF4708671的半抑制濃度值低于低危組患者（圖5E）。與低危組相比，經(jīng)PF4708671治療后，高危組的腫瘤體積和腫瘤重量顯著降低（圖5F-H）。
第三次實驗驗證：采用qRT-PCR定量3個IPM基因?qū)β闶筮M行分類，選擇最顯著的藥物PF4708671來驗證體內(nèi)藥物反應(yīng)，比較高危組和低危組的腫瘤體積和重量差異。
IPM評分預(yù)測免疫治療的益處
接下來，使用IMvifor210和GSE78220隊列探討了IPM對免疫檢查點治療的預(yù)后價值。結(jié)果顯示IPM評分高的患者預(yù)后明顯低于低IPM評分患者（圖6A，E）。IPM評分較低的患者可能從免疫檢查點治療中獲益更多（圖6B、C、F、G）。與免疫治療效率顯著相關(guān)的腫瘤突變負荷（TMB）也采用ROC進行評估。與單獨使用TMB或IPM相比，結(jié)合TMB和IPM風(fēng)險評分提高了預(yù)測能力（圖6D，H），每個樣本的風(fēng)險評分如圖6I所示。此外，作者比較了兩個IPM風(fēng)險組與另一組隊列的表達譜，該隊列包含47名對免疫治療有反應(yīng)的黑色素瘤患者，發(fā)現(xiàn)高危組患者對抗PD1/PDL1治療更敏感（圖6J，K）。這些發(fā)現(xiàn)表明，高危組患者從免疫檢查點抑制劑中獲益更多。
小結(jié)
綜上所述，該文章充分研究了TP53突變狀態(tài)的機制及其對LUAD患者免疫應(yīng)答的影響。利用3個免疫相關(guān)基因鑒定并驗證IPM，從免疫學(xué)的角度更好地理解其機制。值得注意的是，整個研究過程采用“干濕結(jié)合”的方式，用實驗分別驗證了篩選出的基因、模型對患者的分層、浸潤免疫細胞以及化療敏感藥物，有論點有論據(jù)，為自己的研究提供了有力的支撐。這篇文章為有實驗驗證需求的小伙伴提供了很好的范例，值得學(xué)習(xí)和思考。
