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大家好！今天跟大家分享的文獻是2022年2月發(fā)表在Cancer Immunology, Immunotherapy（2021年IF=6.968）雜志上的一篇文章。文中涉及三個研究隊列， 中山醫(yī)院基層浸潤膀胱癌患者隊列、TCGA膀胱癌隊列和IMvigor210 trial中接受PDL1治療的膀胱癌患者隊列進行研究，鑒定到潛在相關肽(Latency-associated peptide, LAP)也成為隱形肽的表達水平與膀胱癌患者的預后有關，可以作為一種潛在的治療靶點。
背景介紹：
轉化生長因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β)是屬于一組調節(jié)細胞生長和分化的TGF-β超家族。這一家族除TGF-β外，還有活化素（activins)、抑制素（inhibins)、繆勒氏管抑制質（Mullerian inhibitor substance, MIS)和骨形成蛋白（bone morpho-genetic proteins, BMPs）。
TGF-β的活化過程是其發(fā)揮正常功能的關鍵步驟，是一個受多種因素影響的復雜過程。TGF-β的活化在細胞外完成，是受多種因素影響的復雜過程。在胞內，TGF-β的各種異構體都是由各個獨立基因產生的，先是被合成前體蛋白，然后在內肽酶、Furin 酶作用下產生TGF-β蛋白N端的二聚體潛在相關肽（Latency-associated peptide, LAP）和C端的二聚體成熟型TGF-β，這兩部分以非共價形式相連，即TGF-β與LAP的復合物，它不具有生物活性[1]。LAP上的半胱氨酸富集區(qū)能夠結合TGF-β功能區(qū)，并且LAP上具有結合潛在TGF-β 結合蛋白和整合素的識別區(qū)域[2]，TGF-β與LAP的復合物被分泌到細胞外后，經(jīng)過復雜的過程，并在TGF-β 結合蛋白、整合素、BMP、活性氧等的作用下，LAP被祛除或發(fā)生構型改變，導致復合物瓦解，方可釋放具有生物活性的TGF-β，TGF-β通過與細胞膜表面特異性受體結合才能發(fā)揮生物學效應[3]。
流程圖
結果
1. 瘤內LAP表達預示MIBC患者預后不良
作者首先研究了中山醫(yī)院膀胱癌隊列癌組織中LAP表達的臨床意義。高LAP +細胞浸潤患者的預后明顯較差(OS: P = 0.001, RFS: P ＜0.001;圖1a)， TCGA膀胱癌隊列的結果一致(圖1b)。此外，多因素cox分析顯示，癌組織LAP陽性和TGFB1陽性是膀胱癌患者OS的獨立預后指標(圖1c、d)和RFS (圖1c、d)在兩個隊列中。因此，癌組織LAP陽性預示膀胱癌患者預后不良。
2. 癌組織LAP陽性表明MIBC患者對鉑類輔助化療的反應減弱
進一步研究癌組織LAP 陽性和鉑類輔助化療反應之間的相互關系。我們發(fā)現(xiàn)，鉑類輔助化療對低表達LAP的膀胱癌患者具有顯著的生存益處(圖2b)，而對所有患者(圖2a)和高表達LAP 的患者(圖2c)， 鉑類輔助化療沒有顯示生存益處。
同時，單因素分析也證實鉑類輔助化療僅能低表達LAP膀胱癌患者的OS (圖2d)和RFS (圖2d)。亞組分析顯示，低表達LAP的膀胱癌患者預后較好(圖2 d)。因此，這些結果表明，低表達LAP 的膀胱癌患者更有可能受益于鉑類輔助化療。
3.瘤內LAP表達與MIBC中CD8 + T細胞的免疫逃逸環(huán)境和功能障礙相關
為了探討基于LAP表達可以對膀胱癌患者的預后進行分層潛在機制，作者接下來進行了CIBERSORT計算TCGA膀胱癌隊列中低表達TGFβ的病人和高表達TGFβ的病人癌組織免疫細胞浸潤水平。結果顯示，高表達TGFβ患者促腫瘤細胞，包括M2巨噬細胞和中性粒細胞(圖3a)。但是，抗腫瘤的CD8+T細胞浸潤水平也較高。為了驗證TCGA隊列的結果，作者對中山醫(yī)院收治的膀胱癌患者的組織樣本進行免疫組化染色，以檢測各種腫瘤浸潤免疫細胞的水平。和TCGA結果一致，在TGFβ高表達亞組中發(fā)現(xiàn)了以M2巨噬細胞、中性粒細胞和CD8 + T細胞浸潤升高為特征的免疫抑制TME(圖3b)。
由于CD8 +細胞浸潤增加與高表達LAP/TGFβ的患者生存差相矛盾，我作者接下來探討了LAP/TGFβ高表達亞群中CD8 + T細胞的功能狀態(tài)。經(jīng)典的免疫檢查點,如CTLA-4 PD-1 PDL1, 在TGFβ 高表達組的表達水平高于低表達組 (圖3 c和d)。 GSEA富集分析提示耗竭表型的CD8 + T細胞基因集在TGFβ上調 (圖3 e)。在作者之前的研究中，使用16個新鮮切除的肌層浸潤膀胱癌患者的組織進行流式細胞術來研究TME的CD8 +細胞功能和免疫抑制功能。本研究中作者重新分析以往研究的數(shù)據(jù)，確認LAP +細胞和CD8 + T細胞衰竭之間的關系(圖3f)。我們觀察了高LAP +細胞亞群中CD8 + T細胞的細胞毒作用受到影響，這些在蛋白水平上的結果與GSEA算法得到的結果一致，進一步說明了LAP 高表達與CD8+T細胞功能耗竭正相關。
作者接下來根據(jù)LAP/ TGFβ表達和CD8 + T細胞浸潤水平對TCGA隊列和中山醫(yī)院膀胱癌隊列進行生存分析。與高LAP/TGFβ亞組相比，只有低LAP/TGFβ表達的患者從CD8 + T細胞的高浸潤中獲益，OS顯著更好。這些數(shù)據(jù)表明，在膀胱癌患者中，LAP表達與腫瘤免疫逃逸環(huán)境相關，并伴有CD8 + T細胞功能障礙。
4.基于LAP表達和CD8 + T細胞浸潤的MIBC合并分類的臨床意義
基于上述結果，我們推測LAP相關的CD8 + T細胞功能耗竭與LAP/ TGFβ高表達患者的預后差密切相關。盡管具有低表達LAP/TGFβ并伴有高CD8 + T細胞浸潤的患者的OS和RFS明顯更好(Fig. 4A, B)，但對于高LAP/TGFβ表達的患者，CD8 + T細胞浸潤沒有預后價值。因此，我們根據(jù)LAP表達和CD8 + T細胞浸潤情況對患者進行三分法: cluster I (LAP陽性/TGFβ low &aCD8 + T細胞低水平)，cluster II (LAP +/ TGFβ低)，cluster III (LAP + / TGFβ high ),在ZSHS隊列(圖4a)和TCGA隊列(圖4b)。
Kaplan Meier分析比較了三個cluster的臨床結果，發(fā)現(xiàn)cluster II的患者在兩個隊列中預后較好。同時，cluster I和cluster III的患者預后無差異。膀胱癌是一種異質性疾病，具有獨特的分子表型和免疫環(huán)境，藥物治療反應不一，使患者的臨床結果和治療反應性難以預測。有趣的是，作者發(fā)現(xiàn)TME分型結合分子亞型可以進一步區(qū)分膀胱癌患者的預后。
在TCGA隊列中，分析基因突變與膀胱癌亞型(富含間質、神經(jīng)內分泌樣、腔內不穩(wěn)定、腔內乳頭狀、腔內非特異性和基底/鱗狀)與三個cluster的相關性。但是，常見基因突變在三組間沒有顯著性差異(圖4c)。此外，基底/鱗狀(Ba/Sq)亞型在cluster II和cluster III中富集。此外，在Ba/ sq特征的患者中，cluster II的預后較好。(圖4d)。此外，在cluster I、cluster II和cluster III中，免疫檢查點和抗原呈遞特征評分均升高(圖4e)，提示我們的新TME分類可能與膀胱癌中免疫治療的有關。然后，作者從IMvigor210試驗中招募了另195名接受PDL1治療(atezolizumab)的患者來驗證這一假設，結果顯示cluster III患者對PDL1免疫治療的反應最差。而cluster II包含了對治療反應最強 (圖4f)。Kaplan Meier分析證實，cluster II的應用PDL1治療后OS較好 (圖4g)。
總的來說,作者的研究結果表明這種新的分類基于LAP表達和CD8 + T細胞浸潤水平可用于預測膀胱癌患者的PDL1治療的預后。
總結
本研究中，作者對膀胱癌的TCGA隊列和中山醫(yī)院隊列進行分析，發(fā)現(xiàn)LAP可以作為預測膀胱癌患者預后和免疫治療反應的獨立預后指標。此外，根據(jù)LAP和CD8+ T細胞評分的分子亞型可以預測患者的免疫檢查點治療反應以及預后，表明LAP在膀胱癌治療中具有潛在的靶向性。TGFβ 耳熟能詳，但是你能想它的前體蛋白LAP的思路嘛？當下的生信分析不斷涌現(xiàn)的是更多深入思考后的科學問題，所以好的生信思路還是得專業(yè)人士來設計呀~
1. Shi M, Zhu J, Wang R, et al. Latent TGF-β structure and activation. Nature. 2011;4747351:343-349.
2. Annes JP, Chen Y, Munger JS, Rifkin DB. Integrin alphaVbeta6-mediated activation of latent TGF-beta requires the latent TGF-beta binding protein-1. J Cell Biol. 2004;1655:723-734.
3. Ge G, Greenspan DS. BMP1 controls TGFbeta1 activation via cleavage of latent TGFbeta-binding protein. J Cell Biol. 2006;1751:111-120.
