腎透明細(xì)胞癌(ccRCC)是腎癌中最常見的組織學(xué)亞型,全球發(fā)病率不斷上升。ccRCC會發(fā)生自發(fā)消退,對IL-2和免疫檢查點(diǎn)抑制劑(CPI)治療有響應(yīng),所以是一種免疫原性較高的腫瘤類型,但腫瘤突變負(fù)荷(TMB)程度中等,與“冷”腫瘤相當(dāng)。ccRCC中,TMB與CPI的響應(yīng)性之間沒有相關(guān)性。ccRCC富含移碼插入和刪除(fsINDELs),易產(chǎn)生新抗原,但fsINDELs負(fù)荷也不能用于預(yù)測ccRCC病人是否能從CPI治療獲益。PBRM1突變在60%的ccRCC中出現(xiàn),有報(bào)道稱PBRM1突變與CPI響應(yīng)性之間具有相關(guān)性,但在不同研究中結(jié)論不一。
大規(guī)模腫瘤轉(zhuǎn)錄組分析顯示,ccRCC是高度免疫浸潤的實(shí)體瘤類型,但與其他腫瘤不同,高度的免疫浸潤與腎切除術(shù)后較差的愈后相關(guān)。CPI治療中,高T/低髓系細(xì)胞浸潤和B細(xì)胞豐度高分別在anti-PD-L1和anti-PD-1響應(yīng)患者中富集。然而,這些特征作為預(yù)測性生物標(biāo)記物的交叉驗(yàn)證產(chǎn)生了不一致的結(jié)果,這可能是由于免疫腫瘤內(nèi)異質(zhì)性(ITH),尤其是因?yàn)橄惹暗难芯恳蕾囉趯蝹€(gè)腫瘤區(qū)域的評估。ITH是ccRCC的常見特征,與無定向擴(kuò)散模式和術(shù)后結(jié)果相關(guān)。因此,找到針對ccRCC是否對CPI響應(yīng)及相關(guān)預(yù)后的生物標(biāo)志物,需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。
近日,來自倫敦大學(xué)學(xué)院癌癥研究所的Sergio A. Quezada和克里克研究所的Samra Turajlic在Cancer Cell雜志上發(fā)表文章Determinants of anti-PD-1 response and resistance in clear cell renal cell carcinoma,ADAPTeR II期臨床試驗(yàn)招募15例轉(zhuǎn)移性ccRCC病人接受nivolumab(anti-PD-1)治療,取樣115個(gè)多區(qū)域腫瘤樣本,進(jìn)行綜合分析?;蚪M分析顯示腫瘤的分子特征與響應(yīng)性無相關(guān)性,但ccRCC特異性人內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的表達(dá)與臨床響應(yīng)間接相關(guān)。TCR分析揭示響應(yīng)者在治療前存在較高數(shù)量的已經(jīng)擴(kuò)增的TCR克隆,說明免疫反應(yīng)的發(fā)生。治療后,響應(yīng)者傾向于擴(kuò)增之前存在的類似的TCRs克隆,即抗原的加工和T細(xì)胞的存活都是針對相同的抗原。響應(yīng)者中,nivolumab結(jié)合的CD8+ T發(fā)生擴(kuò)增,表達(dá)GZMK/B。研究提示,nivolumab驅(qū)動治療之前擴(kuò)增的T細(xì)胞克隆的維持和替換,但只有維持是與治療響應(yīng)具有相關(guān)性。即維持和增強(qiáng)已經(jīng)存在的免疫反應(yīng)或是anti-PD-1發(fā)揮功效的關(guān)鍵因素。
ADAPTeR II期臨床試驗(yàn)招募15例轉(zhuǎn)移性ccRCC病人接受nivolumab(anti-PD-1)治療,根據(jù)臨床獲益不同將病人分為“響應(yīng)者”和“未響應(yīng)者”。病人的年齡、性別、IMDC風(fēng)險(xiǎn)分類、存在肉瘤樣/橫紋肌樣特征等都與是否響應(yīng)無相關(guān)性。對樣本進(jìn)行全外顯子測序分析,分子特征呈現(xiàn)典型的ccRCC特點(diǎn),存在VHL突變(77%)(另外15%存在VHL甲基化)、PBRM1(62%)、SETD2(38%)、BAP1(15%)、KDM5C(38%)等突變。但這些基因突變與是否響應(yīng)nivolumab沒有相關(guān)性。wGII(染色體復(fù)雜性指標(biāo))、ITH、體細(xì)胞拷貝數(shù)改變等都與響應(yīng)性沒有相關(guān)性。之前研究顯示,ccRCC腫瘤內(nèi)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的存在和對nivolumab的響應(yīng)與人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(HERV)的表達(dá)具有相關(guān)性。研究人員重新整合分析了HERV的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)之前報(bào)道的與細(xì)胞毒性T細(xì)胞出現(xiàn)、對CPI響應(yīng)的HERV位點(diǎn)并未在響應(yīng)者和未響應(yīng)者之間差異表達(dá),或受到免疫治療影響。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),其中10個(gè)HERV可用于區(qū)分治療前或治療后的響應(yīng)者和未響應(yīng)者。這些HERV和LTR元件的轉(zhuǎn)錄是ccRCC高度特異性的,反映了腫瘤的純度,且在無響應(yīng)者治療前過度表達(dá),并與抗腫瘤免疫反應(yīng)的缺失和anti-PD-1的無響應(yīng)具有相關(guān)性。
差異化基因表達(dá)分析顯示,無論是響應(yīng)者,還是未響應(yīng)者,nivolumab治療都增加T細(xì)胞的浸潤;相比于未響應(yīng)者,響應(yīng)者治療后表達(dá)更高的CD3E、CD8A、GZMB和TCF7,且免疫激活和TCR信號通路在響應(yīng)者中富集。對樣本進(jìn)行免疫化學(xué)和多重免疫熒光分析,發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞數(shù)量、CD8+/Treg、CD4+/Treg、總PD-1表達(dá)等在響應(yīng)者和未響應(yīng)者中(治療前和治療后)無顯著差異。治療前,兩組都表達(dá)較低的GZMB;但治療后,總GZMB表達(dá)和CD8+ T細(xì)胞特異性GZMB表達(dá)在響應(yīng)者中顯著上升。隨后,研究人員對治療過程中T細(xì)胞克隆的擴(kuò)增和替換進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)腫瘤樣本中的TCR克隆性高于PBMCs,表明腫瘤內(nèi)發(fā)生克隆擴(kuò)增。響應(yīng)者在治療前具有更高的腫瘤內(nèi)TCR克隆性,治療后無顯著差異。追蹤TCR變化,治療后響應(yīng)者腫瘤內(nèi)保留更多之前存在的TCR克隆。即先前存在的擴(kuò)增的TCR克隆更容易在響應(yīng)者的腫瘤內(nèi)保留,而在未響應(yīng)者中被替換。同樣地,擴(kuò)增的TCR克隆在治療前和治療后,其CDR3序列的聚類在響應(yīng)者中有增加的趨勢。
研究人員進(jìn)一步在響應(yīng)者和未響應(yīng)者的腫瘤樣本中分離了nivolumab結(jié)合的CD8+ T細(xì)胞,并進(jìn)行高維流式分析、RNAseq和單細(xì)胞TCR-seq分析。Nivolumab結(jié)合的CD8+ T細(xì)胞上調(diào)促炎細(xì)胞/趨化因子和T細(xì)胞激活通路,無論是否有臨床獲益。響應(yīng)者中觀察到高度擴(kuò)增的CD8+ 克隆,GZMK表達(dá)水平更高。Nivolumab結(jié)合的CD8+ T細(xì)胞與克隆性具有相關(guān)性,即Nivolumab結(jié)合導(dǎo)致克隆擴(kuò)增。且響應(yīng)者中,擴(kuò)增的克隆成簇存在,大部分是藥物結(jié)合,由預(yù)先存在的和新的TCR組成;而未響應(yīng)者則整體上缺乏成簇的TCRs。最后,研究人員對已經(jīng)發(fā)表的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,驗(yàn)證了CPI響應(yīng)者的CD8+ T細(xì)胞會發(fā)生TCRs擴(kuò)增和GZMB/K上調(diào)。
總的來說,研究對轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌在anti-PD-1治療前和后的基因組和腫瘤免疫微環(huán)境的特征進(jìn)行了詳細(xì)的描繪,揭示出患者對anti-PD-1有響應(yīng)的決定性因素,或?qū)cRCC病人的精準(zhǔn)醫(yī)療具有參考價(jià)值。
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