掃碼聯系客服
瘤內微環境對預后和免疫治療的影響
近年來，隨著癌癥基因組學和免疫學的發展，成功建立起了癌癥治療的兩大支柱——靶向療法和免疫療法。PD-1/PD-L1免疫療法（immunotherapy）是最成功的腫瘤免疫療法之一，引領癌癥治療的變革！今天分享一篇2022年12月1日發表在Computational and Structural Biotechnology Journal（IF：6.155）的文章，這篇文章介紹了膀胱癌腫瘤內微環境的情況，并據此建立一個分類器，用于預測膀胱癌患者的預后及其對抗PD-L1免疫療法的反應。
研究背景
膀胱癌被認為是全球十大最常見的惡性腫瘤之一。雖然這種疾病在早期階段可以通過手術治愈，但對于轉移性疾病的患者來說，幾乎沒有治療方案，其五年總生存率仍為15％左右。越來越多的證據表明，腫瘤細胞和腫瘤微環境之間的串擾在腫瘤細胞生長、侵襲和轉移中起著關鍵作用。此外，微環境中的免疫細胞可以發揮抑制腫瘤或促進腫瘤的作用，這將導致不同的臨床結果。
膀胱癌組織內的腫瘤浸潤性免疫細胞早已被描述。CD8+腫瘤浸潤淋巴細胞的存在與肌層浸潤性尿路上皮癌患者的改善結果相關，而免疫抑制性調節性T細胞（Tregs）和巨噬細胞的豐度與生存結果差相關。以低Tregs、低CD68+/CD163+巨噬細胞和高CD4+T細胞為特征的腫瘤患者主要對卡介苗（BCG）治療有良好的預后。此外，膀胱癌是除黑色素瘤外唯一的免疫治療可帶來生存優勢的實體惡性腫瘤。美國食品和藥物管理局（US FDA）批準的靶向PD-1或PD-L1的免疫治療藥物在轉移性膀胱癌患者中表現出長時間的穩定效果。包括膀胱癌在內的許多腫瘤的免疫治療效果與腫瘤免疫微環境、新抗原、拷貝數變異（CNVs）和腫瘤突變負擔相關。
本研究旨在通過全面收集浸潤性免疫細胞/免疫反應相關特征，然后探索膀胱癌免疫微環境與癌癥基因型之間的相關性，建立一個新的分類指標-膀胱癌免疫預后指數(bladder cancer immune prognostic index, BCIPI)。
主要結果
建立和驗證BCIPI signature
為了全面建立基于免疫成分的膀胱癌預后指數，作者手工檢索并修改了162個腫瘤浸潤的免疫signature。通過ssGSEA方法計算每個特征在個體中的NES值。然后采用單變量Cox回歸分析來確定這些特征在四個膀胱癌隊列中的預后作用。進行薈萃分析對162個免疫相關特征的總體預測估計。最后有33個P值≤0.05的免疫相關特征被納入構建BCIPI。每位膀胱癌患者的BCIPI評分是由11個選定的免疫相關風險標志物的NES值相加，減去22個保護標志物的NES評分而計算出來的，并采用熱圖法顯示33個免疫相關標志物在BCIPI-H和BCIPI-L亞組之間的分布（圖1A-B）。在所有四個膀胱癌隊列中，BCIPI是總生存期的一個風險因素（圖1C-F），而綜合的薈萃分析得到了更有說服力的結果（圖 1G）。
為了進一步探討BCIPI系統是否可以作為目前可用的分期系統的補充，作者采用了RMS時間比來比較不同BCIPI亞組中患者的總生存結果。四個數據集的RMS時間比從0.65到0.84不等（圖2），在所有四個膀胱癌隊列中，總體預測值都有明顯提高。這些發現表明，新定義的BCIPI是一個有效的分類系統，不僅能反映膀胱局部的腫瘤免疫浸潤狀態，預測膀胱癌患者的總生存期，還能為現有的分期系統增加預后價值。
BCIPI-H和BCIPI-L亞組之間腫瘤浸潤免疫細胞的比較
在TCGA-BLCA隊列中，作者進行了GSEA來比較BCIPI-H組和BCIPI-L組的通路水平。結果發現兩個亞組之間的差異顯著集中在免疫相關的通路上（圖 3A）。為了評估BCIPI是否反映了膀胱癌患者的腫瘤浸潤免疫細胞/免疫反應，作者評估了BCIPI與Yoshihara等人定義的ImmuneScore和TumourPurity以及StromalScore之間的關聯。結果顯示，BCIPI與ImmuneScore和StromalScore呈明顯的正相關，但與TumourPurity呈負相關。
作者還比較了四個膀胱癌隊列中BCIPI-H組和BCIPI-L組的28個免疫細胞的浸潤豐度。如圖3B所示，四個隊列中幾乎所有的免疫細胞，如活化的B細胞、活化的CD4+T細胞、巨噬細胞、Th1細胞和Tregs，在BCIPI-H組比BCIPI-L組的豐度都高。作者選擇CD163作為巨噬細胞的標記，結合CD163的IHC染色結果，發現在美國癌癥聯合委員會（AJCC）分期較低的膀胱癌患者中，CD163的高表達與不利的預后相關（圖3C-D），而CD8+細胞的高比例則與有利的預后相關（圖3E-F）。在PD-L1表達和膀胱癌患者的總生存期之間沒有觀察到明顯的關聯（圖3G）。此外，Pearson相關測試也表明，CD8+細胞的百分比與總生存期有明顯的關聯（圖3H）。結果表明，BCIPI可以反映膀胱癌患者的免疫狀態，這也可能與化療或免疫治療反應有關。
BCIPI-H亞組患者對抗PD-L1治療呈正向反應
如上所述，腫瘤免疫狀態可能與免疫治療反應有關；因此，作者評估了BCIPI與66個免疫檢查點的表達之間的相關性。值得注意的是，在所有四個膀胱癌隊列中都發現了PD-L1和BCIPI之間的正相關，在這四個隊列中，PD-L1的mRNA表達在BCIPI-H亞組中高于BCIPI-L亞組（圖4A；圖4C；圖4E；圖4g）。隨后，作者評估了這四個膀胱癌隊列中BCIPI亞組與抗PD-L1治療反應之間的關聯，結果表明，BCIPI-H亞組的患者可能比BCIPI-L亞組的患者更能從抗PD-L1治療中獲益（圖4B；圖4D；圖4F；圖4H）。
膀胱癌的基因組改變與BCIPI亞群的相關性
不同人群攜帶不同的基因突變，基因突變可能在腫瘤遺傳和未來發展中發揮重要作用。BCIPI-L組和BCIPI-H組之間存在明顯的突變差異。KDM6A（33 % vs 19 %）、FGFR3（23 % vs 4 %）、GRIA4（7 % vs 1 %）、CASC5（8 % vs 1 %）、ARHGAP35（8 % vs 4 %）和SVEP1（7 % vs 3 %）在BCIPI-L組的突變率明顯高于BCIPI-H組，而在TCGA-BLCA隊列中，PHLDB2（2 % vs 7 %）、XIRP2（8 % vs 16 %）、INO80（3 % vs 6 %）、DSP（4 % vs 10 %）、CUL9（3 % vs 7 %）和AHNAK（7 % vs 12 %）在BCIPI-H組的突變率明顯高于BCIPI-L組（圖5A）。BCIPI-H組的患者在ArmDeletion水平上顯示出較低的CNV水平（圖5B），但在FocalAmp水平上顯示出較高的CNV水平（圖5C）。作者還發現改變亞組的患者比未改變亞組的患者表現出更好的總生存結果。對于這些突變的基因，作者重點關注FGFR3，其突變導致FGFR3的高表達（圖5E）。通過分析BCIPI-H和BCIPI-L亞組之間該基因的復發性突變，發現FGFR3-S249C等位基因的突變率在BCIPI-L組高于BCIPI-H組（12.74 % vs 2.96 %），其次是G370C（2.45 % vs 0 %），然后是Y373C（3.92 % vs 0 %）（圖5F），表明這些復發性突變可能影響FGFR3的表達并隨后影響腫瘤微環境。這些結果表明，FGFR3畸變可能與膀胱癌的腫瘤微環境有關。
在外部隊列中驗證BCIPI，并與分子亞型進行比較
外部隊列GSE32548、GSE48075和E-MTAB-4321被用來驗證BCIPI的預后價值。GSE32548隊列包含91個非肌肉浸潤性膀胱癌（NMIBC）病例和39個肌肉浸潤性膀胱癌（MIBC）病例；GSE48075包含一個NMIBC病例和62個MIBC病例；這兩個隊列記錄了OS信息。E-MTAB-4321隊列包含476例NMIBC患者，記錄了現有的進展信息。在計算BCIPI評分后，觀察到BCIPI在GSE32548（圖6A）、GSE48075（圖6B）和E-MTAB-4321（圖6C）隊列中呈現出很好的預測價值。
此外，作者還將BCIPI風險亞組與幾個已知的分子分類法進行了比較。TCGA小組提出了一個新的膀胱癌分子分類系統，包括五個分子亞型（腔內型、腔內-乳頭狀/浸潤型、基底型/鱗狀型和神經元型）；作者發現BCIPI-H組的患者主要歸屬于基底鱗狀型和腔內-浸潤型亞型，而BCIPI-L組的患者則被映射到腔內-乳頭狀和腔內亞型（圖6D），這與生存分析結果一致，表明基底鱗狀和管狀浸潤亞型的患者比管狀-乳頭狀和管狀亞型的患者的預后更不利（圖6D）。Kamoun等人報道了一個共識的膀胱癌分子亞型，在TCGA-BLCA隊列中將BCIPI與之進行了比較。結果發現，BCIPI-H型患者占了Ba/Sq型和富含基質型的大部分，其預后也很差，而BCIPI-L型患者多來自預后良好的LumP型（圖6E）。一個不尋常的情況是，雖然NE樣亞型的預后最差，但在作者的分組中卻被歸為BCIPI-L，這反映出NE樣亞型的預后與免疫途徑的激活無關。對于NMIBC，Hedegaard等根據E-MTAB-4321隊列證明了分子亞型，包括基底樣、CIS樣和管狀亞型，其中CIS樣亞型的進展生存期最差，管狀亞型的臨床結果最有利。作者比較了BCIPI與Hedegaard亞型，觀察到BCIPI-H與CIS樣亞型相似，而BCIPI-L主要由腔鏡和基底樣亞型組成（圖6F）。
總結
BCIPI與腫瘤浸潤免疫細胞/免疫反應、總生存結果和抗PD-L1免疫療法的相關性表明，該指數是膀胱癌的一個強有力的分類系統。BCIPI-H亞組的患者與不利的預后有關，但推測抗PD-L1免疫療法的治療效果更好。這些發現將幫助臨床醫生促進膀胱癌患者的個性化治療。
參考文獻
Bian Z, Chen J, Liu C, Ge Q, Zhang M, Meng J, Liang C. Landscape of the intratumroal microenvironment in bladder cancer: Implications for prognosis and immunotherapy. Comput Struct Biotechnol J. 2022 Dec 1;21:74-85. doi: 10.1016/j.csbj.2022.11.052
