肿瘤免疫治疗的机制研究（上）

PD-1免疫检查点阻断是一种非常有效的肿瘤免疫治疗方法，对黑色素瘤患者有明显的临床效果，然而对于晚期转移性黑色素瘤的耐药性高达60%-70%。我们分析了治疗前的黑色素瘤活检样本的体细胞突变体组和转录组，来找到敏感性和耐药性的因素，从而发现在不同组学上的特征。

耐药的黑色素瘤的WES组特征

从研究中我们发现高突变负荷和生存期有关，但是无法预测对anti-PD-1免疫疗法的应答情况。分析了38例治疗前的黑色素瘤肿瘤的全外显子测序(WES)(治疗应答，n = 21;治疗无应答，n = 17)研究了排名前三分之一的突变负荷(与最低三分之一的相比)与存活率的提高显著相关。正如所料，治疗敏感与耐药与生存率之间存在显著的统计学意义上的正相关。而且通过WES预测HLA分型以及新抗原，发现突变负荷和发生的新抗原也是成正比的，这样有更大的可能性激活免疫系统对肿瘤的识别。

那么是不是突变负荷多就一定对治疗的响应更好呢，通过下面的boxplot可以看出突变负荷无法预测对anti-PD-1免疫疗法的应答情况。也就是说不是所有突变负荷高的患者的敏感性都强。

通过对WES数据的分析发现了治疗应答的病人中有DNA修复基因BRCA2的突变富集。

BRCA2在21例治疗应答肿瘤中有6例(28%)为nsSNVs，而在17例治疗无应答肿瘤中只有1例(6%)。背景数据库突变率估计为6%(469个黑色素瘤肿瘤中有28个)，BRCA2在治疗应答肿瘤中发生突变的频率明显高于一般水平(Fisher p = 0.002, odds ratio = 6.2)因此，可能BRCA2功能缺失突变会在同源重组和双链DNA断裂修复中产生缺陷，会产生特定的突变特征或未知的影响(例如，诱导细胞死亡)，从而促进anti-PD-1反应能力。

耐药的黑色素瘤的转录特征

那么在治疗应答和治疗无应答的样本中是否存在转录组层面的特征呢？我们对应答组和无应答组进行了两组的差异表达基因的筛选和基础的功能富集分析。再对差异基因进行了GSVA分析以后，发现一组有26个特征基因集在13个治疗无应答肿瘤中有9个样本被富集，而在15个治疗应答肿瘤中只有1个被富集。这些特征基因集共同富集，我们统称为anti-PD-1耐药maker(IPRES)，这些maker主要功能为间质转化、血管生成、缺氧和伤口愈合。已有文献报道了肿瘤细胞间充质表型与血管生成及伤口愈合相关炎症微环境的共存。

并且对IPRES富集与非富集的样本进行了研究，发现也是跟生存相关的。

毕竟是小样本得出的结论到底是不是一个可靠的maker集呢？又用了其他的三个转移性黑色素瘤RNA-seq队列再继续验证。最后再扩展到其他恶性肿瘤，如：胰腺癌；而69例原发性皮肤黑色素瘤中仅有6例显示IPRES富集，而282例转移性黑色素瘤中有90例(p = 3.9e-5, odds ratio = 0.2);因此，IPRES的maker可以运用于不同的癌症组织中的耐药筛选。其意义在于削弱IPRES的生物学过程可能改善黑色素瘤和其他癌症类型的anti-PD-1的应答。

彩蛋：

我们可以总结一下：首先做了RNASEQ以及WES的数据，那么可以分别找其中的一些特征。而且我们看到只做了38例的样本按理讲样本数也不多，为什么还可以发高分的文章呢？当然不能仅仅局限于这38例，最好加入其它的数据进一步说明我们找的特征的准确性，对于WES的小样本数据来说，可以将大样本的基因频率作为一个背景，这样也防止有假阳性的产生。最后扩展到泛癌来说明signature的可靠性。

在上一期我们还讲到了肿瘤微环境的转录因子预测，我相信这个数据也可以再进一步做这样的挖掘发现耐药的相关转录因子也是有意义的。

来源：其昊云计算   作者：lasia