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对接受免疫检查点抑制剂治疗的晚期实体瘤患者的全基因组和转录组进行全面分析(ASCO 2024,Abstract #2645)
免疫检查点抑制剂 (ICI) 提高了多种晚期实体瘤患者的生存率,但仍有许多患者并未从中受益1。我们进行了全面的全基因组转录组测序(WGTS)分析,以确定免疫敏感性的预测因子。
对来自马拉松希望癌症中心网络研究(MOHCCN)的存档的或治疗前FFPE肿瘤组织的临床和分子检测数据进行分析,包括在INSPIRE (NCT02644369)2和OCTANE (NCT02906943)3队列中接受靶向PD-1、PD-L1或CTLA-4 ICIs治疗的ECOG PS 0或1晚期实体瘤患者。对ICI的缓解(R)定义为6个月内无PFS事件的放射学和临床缓解,未缓解(NR)定义为在6个月内的放射学或临床进展。超过12个月无疾病进展的缓解者被归为持久缓解者(DR)。使用Illumina NovaSeq 6000系统对核酸进行测序,肿瘤和正常WGS的最小覆盖率分别为80X和30X,肿瘤RNA-seq的最小覆盖率为80M。将WGTS数据与临床数据相结合以确定与ICIs应答的关系。此外,使用多重免疫组化和RNA-Seq 解旋 (CIBERSORT) 对免疫细胞类型进行分析4。
图1. 研究队列流程图
表1:ICI R vs NR患者的临床特征
使用DESeq2和基因组富集分析(GSEA)进行差异基因表达分析,结果显示,在R组样本中,上皮-间充质转化(EMT)被激活,NR组样本中的多条致癌信号通路被激活,包括MYC靶点、G2M检查点和E2F靶点 (GSEA 调整p值< 0.05)4。
图2:NR vs R 肿瘤样本中Hallmark通路分析
使用fisher’s 精确检验加FDR校正,比较了R和NR样本中编码和功能定义的非编码突变的富集。R组样本中WNT信号通路突变富集 (调整p值<0.05)4。
图3:NR vs R 肿瘤中的突变富集
依据患者对ICI的反应进行分层(R右;NR 左)。图示为WNT/ß-catenin通路基因(Sanchez-Vega et al. Cell 2018)且具备a)至少检测到一种预测的致癌突变或b)整个队列中突变频率≥3。R组WNT/ß-catenin通路突变显著富集(调整p= 0.0036)4。
图4:R vs NR WNT /β-连环蛋白通路的基因组
基因表达分析表明,CTNNB1突变可能对β-catenin的表达有激活作用4。有待功能验证这一发现。
图5:CTNNB1在启动子突变肿瘤中的表达
R组TMB明显高于NR组(中位数6.6 vs 1.8 mut/Mb; P = 0.0048)4。
图6: R vs NR肿瘤突变负荷(TMB)分布
与未缓解者相比,ICI缓解者在Wnt/β-catenin通路的几种负调控因子的编码突变和CTNNB1的非编码启动子突变中表现出富集。还需进一步从生物学上验证Wnt/β-catenin通路中的这些突变是如何导致其对ICI的缓解改善,研究正在进行。
免疫检查点抑制剂药物在恶性肿瘤治疗史上是里程碑式的突破,虽然该类药物常常取得令人惊喜的疗效,但目前免疫治疗的总体有效性不到20%。目前临床常用的免疫治疗疗效预测标记物包括PD-L1免疫组化表达,以及肿瘤突变负荷(TMB)等,但这些标记物的精准性还是不尽人意。此外,理想的疗效标记物不仅要能精确捕捉免疫治疗受益人群,最好还能够显示整个治疗过程中患者临床获益和预后的动态变化,寻找新的免疫治疗疗效标记物意义重大。
INSPIRE研究是一项Ⅱ期篮子研究,旨在评估帕博利珠单抗治疗后外周血和肿瘤的基因组和免疫状态,该研究纳入80例无法治愈的局部晚期或转移性实体瘤患者接受每三周静脉注射 200 mg 帕博利珠单抗。在基线、治疗期间和进展时采集肿瘤样本129份,外周血样本382份。结果显示,外周血和肿瘤组织之间的免疫生物标志物存在显著差异。治疗第三周所有患者外周血样本中T细胞表面PD-1被阻断(≥98%)。而在肿瘤组织中,第 6 周和第 9 周分别有5/11(45%)和11/14(79%)的患者T 细胞表面被PD-1 占据。基线时基因组复制数目变化比例和肿瘤内4-1BB+ PD-1+ CD8 T细胞的丰度(P < 0.05)以及肿瘤内CD8 T细胞从基线到第2-3周期的倍数扩增(P < 0.05)与免疫应答相关。这些结果可能有助于帕博利珠单抗的预后判断。
OCTANE(安大略省癌症靶向核酸评估)是一个省内,国家和国际临床数据共享的平台,接受标准姑息治疗的晚期、无法治愈的实体瘤患者将要求存档肿瘤标本并用于靶向二代测序(NGS)测试,提供有关患者癌症的生物标志物数据,这可能有助于医生判断哪些新药临床试验的药物最适合未来的患者,还可以指导已批准治疗方法的使用。
本研究使用GSEA对Hallmark通路进行分析,GSEA是一种基因集富集分析方法,用于帮助研究人员深入解读Hallmaker通路高通量基因表达数据,并发现与该通路相关的基因表达模式。通过Hallmaker通路的分析,我们可以更好地理解基因表达数据中的生物学意义,并为生物学研究提供重要的线索。本研究中,与R患者相比,多条致癌信号通路,包括MYC靶点、G2M检查点和E2F靶点通路,在NR患者中显著富集,这些通路有望成为免疫治疗新的预测生物标志物。
Wnt信号通路是一类在物种进化过程中高度保守的信号通路,如果这条信号通路中的关键蛋白发生突变,导致信号异常活化,就可能诱导癌症的发生。经典Wnt信号通路,通过β-Catenin激活基因转录;本研究根据患者对ICI的反应(R和NR)对患者进行分层,与NR组相比,R组WNT/ß-catenin通路突变显著富集(p= 0.0036)。
CTNNB1可编码 β-catenin基因,是激活经典 Wnt 信号通路的致癌突变的常见靶点,与恶性转化风险相关。本研究中基因表达也证明了CTNNB1突变可能对β-catenin的表达有激活作用。
TMB(肿瘤突变负荷)是一种泛实体瘤免疫治疗新兴且独立的预测生物标志物,即每兆碱基(每1百万个碱基)中体细胞突变的数目(mut/Mb)。这些获得性体细胞突变可能会表达一些新的蛋白质,且不会被宿主免疫系统识别为自身蛋白,因此具有产生免疫原性的潜力,进而被T细胞识别并刺激抗肿瘤免疫反应。从原理上讲,与肿瘤突变负荷低(TMB-L)的肿瘤相比,TMB-H的肿瘤具有更高的免疫原性。因此,TMB-H表明免疫治疗获得反应的可能性更高。本研究中,肿瘤突变负荷在R组高于NR组,也证实了这一观点。
综上,生物标志物的探索对多种实体瘤免疫治疗疗效预测至关重要,可带来全新的治疗模式和理念。生物标志物的探索可以加快肿瘤精准治疗时代进程,其任重而道远,但必将惠及更多的患者。
上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔病理科
硕士研究生导师,博士,副主任医师
中华口腔医学会口腔病理学专业委员会委员
中华医学会病理学分会科研工作委员会委员
上海市口腔医学会口腔基础医学专业委员会青年委员
擅长口腔颌面部疾病病理诊断及分子诊断
参与多项头颈部鳞状细胞癌免疫治疗临床试验
主持国家自然科学基金项目2项
以第一/共一/通讯作者发表SCI论文17篇
参考文献
1. Havel JJ, et al. Nat Rev Cancer. PMID:30755690.
2. Clouthier DL, et al. J Immunother Cancer. PMID:30867072.
3. Malone ER, et al. Curr Oncol. PMID: 31708655.
4. Alshankati K, et al. ASCO 2024. Abstract #2645 │ Poster Bd #124.
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审批编号:MI-PD1-6282-CN
审批有效期:2024.12.31
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