Science新文揭示影响肿瘤免疫疗法应答的关键因素

文章题目：Genomic correlates of response to immune checkpoint therapies in clear cell renal cell carcinoma

研究人员：哈佛医学院Van Allen团队

发表时间：2018. 01

期刊名称：Science

影响因子：37.205

研究背景

肿瘤PDL1和CTLA-4免疫检查点抑制剂疗法自面世以来，以其杀死肿瘤细胞的高效性和对患者预后生存率的提升，吸引了极大的关注，一度成为肿瘤治疗的希望。但是免疫疗法目前也存在一个问题，即只有部分患者能产生免疫应答。对于是否能引起免疫应答，在基因组分子层面，大量的研究数据已经揭示了一系列相关的指示指标，如PD1的基因表达水平、MSI微卫星不稳定性、ddmr的DNA修复机制是否存在缺陷，另外还有肿瘤突变负荷及其衍生的新抗原负荷。从这些指标出发已经形成了一系列产品，在关于其之所以能引起免疫应答的机制原理上也有了较为深入的解释和研究。但是关于那些未能产生免疫应答的患者的免疫抵抗性机制原因上面，还未能有深入的研究。当然，前段时间我们解读了一篇来自于UCL的肿瘤进化研究先锋charles swanton的成果，其发现了HLA 基因的杂合性丢失对非小细胞肺癌患者的免疫逃逸机制有至关重要的作用，这是一个很重要的发现，但肿瘤免疫抵抗机制的研究仍需更多的工作。相比于非小细胞肺癌、黑色素瘤和微卫星不稳定的大肠腺癌这些产生突变非常之多的肿瘤，可以应用于我上文提到的突变负荷指标来关联患者免疫应答效果，而对于突变较少的肿瘤类型，尤其是肾癌，尽管nivolumab免疫疗法也能在部分肾癌患者中产生效果，但是对于其关联的基因组特征仍不清晰，所以这次Van allen的研究很好地填补了这一部分空白。

研究样本

1. 35个接受novolumab药物治疗的转移透明细胞肾癌病人

2. 63个接受novolumab 或 atezolizumab 药物治疗的转移透明细胞肾癌病人

3. TCGA, 日本人数据

4. WES 测序，92～120 x

研究成果

确定免疫应答与不应答的病人。（RECIST，tumor shrinkage）

确定显著富集在免疫应答患者中显著突变的基因。（MutSig2CV）

筛选得到PBRM1基因

确定PBRM1基因的纯和丢失将会显著提升患者的总体生存率和无恶化生存率。（图1）

图1 PBRM1基因的纯和丢失将会显著提升患者的总体生存率和无恶化生存率

寻找到了一个63个同样接受免疫治疗的肾癌患者作为独立验证集。（图2）

图2 寻找到了一个63个同样接受免疫治疗的肾癌患者作为独立验证集

验证PBRM1的纯和丢失的确会提升患者的免疫应答率。

唯一一个发生PBRM1的纯和丢失患者却并没有免疫应答，发现其同时存在了另外一个在抗原呈递中起关键作用的B2M突变，这提示我们肿瘤的免疫应答涉及多方面，任何一个环节存在问题都会导致免疫应答失败。

PBRM1编码的蛋白质，是PBAF复合物的组成物质，该复合物主要起染色质重塑作用。所以深入比较PBRM1完整的肾癌细胞系和PBRM1突变的细胞系之间的转录组表达差异，研究PBRM1是否会引起特定通路的基因表达水平变化。（图3）

图3 PBRM1基因突变影响免疫相关基因的表达

从50个之前报道的特征基因集出发，应用GSEA分析，发现在PBRM1突变引起的PBAF复合物缺陷细胞系中，显著富集了5个关键基因集，涉及到了IL6/JAK-STAT3,TNF-a, IL2/STAT5等免疫刺激和免疫抑制通路。

这些相关通路表达差异也在TCGA和日本人的转录组数据中得到验证。

讨论

PBRM1基因在之前的肾癌基因组研究中突变率接近40%，而其所在的染色体变化如3p丢失占到了90%以上，几乎覆盖了透明细胞肾癌病人。该研究把PBRM1的功能性丢失与免疫应答建立了关联，这对相关肾癌病人的肿瘤免疫用药起到了临床指导作用。同时，同期的哈佛大学刘小乐教授团队也报道了PBRM1编码蛋白质的PBAF复合物功能性丢失，增多了作用于IFNy相关基因的启动子和增强子区域转录因子的染色质位点，从而提升了肿瘤细胞对IFNy的敏感性，最后提高了患者的免疫应答水平。由此可见，在基因组研究早期，我们对于PBRM1等显著突变的认知只存在于其会促进肿瘤的发生发展，而随着肿瘤免疫疗法的兴起，其在肿瘤治疗方面还会存在积极作用，这提示我们，对于以往的基因组变化，我们以前看负面的事件，可能还会存在积极的一面，正所谓阴阳相生，希望在此基础上，对肿瘤免疫尤其是抵抗机制有更深入全面的研究，造福广大肿瘤患者。

参考文献：

[1]Toni K. Choueiri, Eliezer M. Van Alle, et al.Genomic correlates of response to immune checkpoint therapies in clear cell renal cell carcinoma[J]. Science,2018.