[文献解读]基于肿瘤免疫微环境膀胱癌提高免疫治疗应答率的分类

❝本节小编来分享一篇2021年在 「Mol Ther Oncolytics(IF=6.3)」 的文章，研究免疫相关lncRNAs的泛癌特征识别潜在致癌生物标志物❞

基于肿瘤免疫微环境膀胱癌提高免疫治疗应答率的分类

研究概述

❝免疫治疗是挽救膀胱癌患者生命的一种潜在方法,但仅对其中约20 %的患者有利。本研究共收集4028例膀胱癌患者。采用非监督非负矩阵分解( NMF )和最近模板预测( NTP )算法进行分类。我们从《癌症基因组图谱膀胱尿路上皮癌》( TCGA-BLCA )培训队列中鉴定了免疫和非免疫类。提取了这两类人群中表达差异最大的150个基因,并在20个验证队列中重现了分类。对于激活和衰竭的亚组,NTP算法评估了基质激活特征。免疫组中的患者表现出免疫细胞的高度富集的特征,而衰竭组中也表现出活化的TGF-β1和C- ECM特征。免疫激活亚组患者表现出较低的遗传变异,总体生存较好。抗PD - 1 / PD - L1免疫疗法对免疫激活亚组更有利,而免疫检查点阻断治疗联合TGF - β抑制剂或EP300抑制剂对免疫衰竭亚组可能有更大疗效。新型的免疫分子分类器被确定用于膀胱癌患者的创新性免疫治疗。 ❞

研究结果

一、膀胱癌免疫模块的鉴定和免疫类别的衍生

❝1、4028例膀胱癌患者相应的总生存数据、临床病理信息和基因表达谱见图1。将各自的模块号预设为5到10，当模块总数为9时，第一个模块包含免疫富集评分高的强富集患者，被定义为免疫模块（图2A）。 2、免疫类与非免疫类相比，免疫类中免疫细胞的富集增加（图3A)。通过分析GSEA激活的KEGG信号通路，发现免疫细胞通路、免疫反应通路和促炎通路都在免疫类中被激活（图S1）。 ❞

二、肿瘤免疫微环境的免疫表型通过激活基质细胞区分

❝1、间充质干细胞作为肿瘤的内在调节因子，改变细胞表面标记物来抑制免疫微环境。MSCs可调节PD-L1的表达，影响调节性T细胞的增殖和诱导。采用先前定义的基质激活特征进一步分离高免疫浸润患者免疫激活和免疫耗尽的免疫表型，可以反映免疫反应状态。 2、由成纤维细胞调控的癌症相关ECM（C-EC）可以驱动免疫抑制细胞，Tregs和MDSCs可以反映肿瘤微环境中的免疫耗尽状态。肿瘤浸润性Tregs（TITRs）、WNT/TGF-b、TGF-b1激活和C-ECM信号在免疫衰竭亚组中高于免疫激活亚组。TIM-3和LAG3与免疫衰竭状态相关，免疫衰竭亚组中也有类似结果。基质富集评分、TITR、MDSC和WNT/TGF-b信号在免疫衰竭亚组中增加。 ❞

三、免疫类之间遗传表型的异质性

❝1、免疫类的TIL丰度高于非免疫类（p < 0.001；图3B）。PD-L1在免疫类中的表达高于非免疫类（p < 0.001；图3C）。免疫浸润和基因CNA缺失正相关。三个主要的免疫检查点与免疫细胞浸润减少有关，特别是CD4+ T细胞、中性粒细胞和树突状细胞（图S3）。 2、免疫组的TMB高于非免疫组（p = 0.01；图3E），而新抗原水平无差异（p = 0.109；图3F）。免疫类具有较低的拷贝数缺失、较高的TIL丰度、更高的TMB和更高的PD-L1水平。免疫表型中的特异性突变基因是多样的。 ❞

四、这三种免疫表型在外部队列中的重新出现

❝在18个验证队列中，免疫富集特征和免疫信号特征的得分增加了，免疫耗尽亚组显示出Tregs、TITR、MDSC、WNT/TGFb和C-ECM特征的富集分数增加。结合表1、2、3、S4和图S5和S6，NMF和NTP算法可以稳定精确地将膀胱患者分为免疫激活表型、免疫衰竭表型和非免疫表型。这些特异性的免疫特征可以在所有入组的膀胱癌队列中重新出现。 ❞

五、在免疫激活亚组中观察到抗PD-L1治疗的良好反应

❝免疫类患者表现出丰富的免疫信号。对于免疫激活和免疫耗尽亚组的分离，MDSC、TITR、treg、WNT/TGFb、TGFb-1和C-ECM特征在免疫耗尽亚组中显示出较高的富集分数。只关注CR和PD的治疗结果，免疫激活亚组的患者比其他亚组表现出更高的应答率（图4C）。图4显示，新定义的分类器可以区分免疫激活亚组中适合接受抗pd-l1治疗的患者有哪些。 ❞

六、免疫激活亚组预后良好，从抗PD-1治疗中获益更多

❝在IMvigor210队列中，与抗pd-l1治疗的无应答者相比，免疫激活亚组的患者与应答者具有更相似的基因分布，而非免疫激活亚组的患者则没有（图5A）。与MD安德森黑色素瘤队列比较的一致结果是，免疫激活亚组的患者可以从抗pd-1治疗中获益更多（图5B）。免疫激活亚组的患者预后较好，而免疫衰竭亚组的患者预后较差（图5C）。 ❞

七、三种免疫表型与提出的分子亚型在泛癌中的重现

❝目前发现大多数免疫衰竭患者和一半的免疫激活患者属于基础/鳞状细胞类（图S7B），其中TP53是最频繁的突变基因。Ba/sq亚类与预后不良相关，免疫衰竭亚组的患者表现出预后较差。新定义的膀胱癌免疫表型与所提出的分子亚型具有很高的一致性（图S8)。 ❞

八、150个DEGs的降维，用于区分免疫和非免疫类别

❝首先，将患者分为免疫类和非免疫类。其次，将免疫类患者分为免疫激活和免疫耗尽亚型，面板越小，临床越容易实施。选择21个基因其功能在几个免疫相关的生物途径中富集（图S10A）。这21个基因可以100%预测TCGA-BLCA训练队列中两个免疫类别患者的分布。E-MTAB-1803验证队列预测准确性为0.85，GSE32894验证队列预测准确性为0.97，IMvigor210验证队列预测准确性为0.93。 ❞

研究总结

❝我们使用NMF和NTP算法来研究三种免疫表型的稳健分类，研究发现免疫激活亚组的患者总生存率最佳，免疫衰竭亚组患者表现出总生存时间缩短。CTLA-4与免疫细胞浸润水平的降低呈正相关。效应T细胞对肿瘤抗原反应的功能可被Tregs抑制并导致TME的免疫抑制状态这与不良预后有关。我们定义并验证了一种新的分类器，新型分类器对理解增强免疫治疗法治疗膀胱癌患者提供了更好的方式。 ❞