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预测免疫治疗疗效:除了看突变数量外,这一点也很重要

作者:小D|2017年12月19日| 浏览:617

肿瘤免疫治疗近年来发展迅猛、热点频出,给肿瘤的治疗带来了很多新的希望,免疫治疗受到大家高度关注的同时,针对免疫治疗效果的预测指标也在不断更新。

 

 

肿瘤突变负荷(TMB)是最近研究非常多的预测biomarker,TMB一般以非同义突变(导致氨基酸改变的核苷酸变异)总数量或每1Mb(1兆碱基)的突变数量来表示。然而,其中只有10%左右的非同义突变可以产生与MHC(主要组织相容性复合物)高亲和力结合的突变肽段。而能与MHC高亲和力结合,又能被肿瘤患者体内的T细胞识别的的肽段就更加少了。这提示除了肿瘤突变数量多,能产生被免疫系统识别的新抗原可能更加是关键。

 

 

近日,Science一篇文章调查了1500多名接受了免疫检查点抑制剂治疗的晚期癌症患者的基因型,揭示了肿瘤突变的“质量”——HLA基因型,对免疫治疗疗效的预测也非常重要。文章标题为“Patient HLA class I genotype influences cancer response to  checkpoint blockade immunotherapy”。

 

来自MSKCC 的Timothy Chan教授团队的研究结果表明,HLA的LOH(杂合子突变)是肿瘤免疫逃逸的主要机制之一,可能原因是HLA的多样性减少,导致部分新抗原不能呈递到细胞表面,引起毒性T细胞反应,从而形成原发性耐药或免疫药物无响应的情况。这项研究表明,HLA的表型对免疫药物疗效影响甚大,总的来说,HLA的多样性越多,能呈递新抗原的种类就越多,免疫药物的疗效就越好。

 

在这项研究中,研究者调查了两组癌症治疗队列,每组都接受了免疫检查点抑制剂治疗。其中一组覆盖369人,入组患者为接受抗CTLA-4或抗PD-1治疗的晚期黑色素瘤或晚期非小细胞肺癌患者;另一组为1166人的不分癌种队列,也包括了黑色素瘤和非小细胞肺癌,治疗方案为接受抗CTLA-4、抗PD-1/PD-L1治疗,或是ICIs + ICIs的联合治疗。患者的HLAI基因型通过DNA测序方法或者蛋白质检测方法鉴定。

 

主要研究结果见下图:

 

 

图1  队列1和队列2中HLA不同多样性导致总体生存率差异

 

 

绿色曲线代表HLA基因座全部为杂合子的患者生存率,蓝色曲线代表HLA基因座至少有一个是纯合子的患者生存率。从两组临床试验结果表明,HLA基因座全部为杂合子的患者生存率更高,P值均小于0.05。说明HLA多样性越高,患者生存率越高。

 

 

图2 队列1和队列2中不同HLA多样性+TMB指标表现出来的总体生存率差异

 

 

绿色曲线代表HLA基因座全部为杂合子且突变负荷高的患者生存率,蓝色曲线代表HLA基因座至少有一个是纯合子且突变负荷低的患者生存率。从两组临床试验结果表明,HLA基因座全部为杂合子且突变负荷高的患者生存率更高,P值均小于0.005,差异非常显著。说明HLA多样性越高,肿瘤突变负荷越高,患者生存率越高。与图1临床结果对比,可以发现多项指标综合评估患者药物获益概率更精准。

 

 

图3 左:队列1中全杂合子+LOH(-)对比全杂合子+ 至少一个位点LOH(+)表现出来的总体生存率差异;右:全杂合子+LOH(-)+TMB-H对比 全杂合子+至少一个位点LOH(+)+TMB-L表现出来的总体生存率差异

 

 

左图,绿色曲线代表HLA基因座全部为杂合子且无杂合子缺失的患者生存率,蓝色曲线代表HLA基因座全部为杂合子且至少有一个基因座杂合子缺失的患者生存率。临床试验结果表明,HLA基因座全部为杂合子且无基因座杂合子缺失的患者生存率更高。说明HLA基因座杂合子缺失降低了患者生存率,削弱了免疫药物的疗效。

 

 

右图,绿色曲线代表HLA基因座全部为杂合子、无杂合子缺失及突变负荷高的患者生存率,蓝色曲线代表HLA基因座全部为杂合子、至少有一个基因座杂合子缺失及突变负荷低的患者生存率。临床试验结果表明,HLA基因座全部为杂合子、无基因座杂合子缺失及突变负荷高的患者生存率更高。说明HLA基因座杂合子缺失及肿瘤突变负荷低均不利于免疫药物起效。与左图相比,右图临床结果更显著,提示多项指标综合评估患者药物获益概率更精准。

 

图4 队列1和队列2中HLA-B44阳性及阴性患者总体生存率对比

 

HLA-B44是一种HLA的超亚型,能够交叉呈递其他亚型HLA呈递的新抗原,故变相增加了HLA的多样性。如上图所示,两组临床试验结果表明,HLA-B44阳性的患者生存率均优于HLA-B44阴性的患者。说明HLA-B44阳性促进了免疫药物的疗效。

 

 

图5  HLA-B44(+) +TMB-H 对比HLA-B44(-) +TMB-L表现出来的总体生存率差异

 

 

如上图所示,HLA-B44阳性患者且突变水平高的患者生存率明显优于HLA-B44阴性且突变水平低的患者。推测HLA-B44能呈递更多种类的新抗原,进而有促进免疫药物的疗效。对比图4临床试验结果,提示多项指标综合评估患者药物获益概率更精准。

 

研究者表示,这些研究对预测免疫检查点抑制剂药物的用药用药响应和设计基因新生抗原(neoantigen)的个性化肿瘤疫苗具有重要意义,同时还建议未来在设计免疫治疗临床试验时应该将HLA-I基因分型也考虑进去。

 

裕策生物基于国际领先的新生抗原研究水平,加入了国际新生抗原筛查联盟(TESLA),已经开发出专门针对免疫治疗的肿瘤突变负(TMB)的811基因检测panel,结合HLA亲和力预测,能够替代性的预测TNB水平,从而更加合理地指导免疫治疗用药。同时还涵盖微卫星不稳定(MSI)、插入缺失(Indels)、拷贝数变异(CNVs)、融合基因、HLA分型、肿瘤新生抗原负荷(TNB)等指标,全面评估免疫治疗药物敏感性和风险基因。(感兴趣的咚友可以在首页点击“发现”进入产品列表,详细了解裕策生物的检测产品)

 

除了这篇文章,前段时间《Cell》杂志是也发表题为“Allele-Specific HLA Loss and Immune Escape in  Lung Cancer    Evolution ”的研究型文章,揭示非小细胞肺癌中HLA LOH(杂合子缺失)的比例接近40%。并且与HLA无杂合子突变的患者相比,克隆性HLA杂合子缺失突变患者的非同义突变数水平更高,尤其在亚克隆肿瘤细胞中表现更显著。肺鳞状细胞癌中未观察到此现象。提示突变负荷高的非小细胞肺腺癌患者,使用免疫药物无效的可能机理之一就是这部分患者HLA发生了杂合子缺失,故TMB高,I-O药物还是无效,这也提示使用单一指标TMB指导免疫用药有缺陷。

 

综上,这两篇文献的本质都是在讲HLA的多样性越多越好。前一篇描述了HLA位点的杂合子越多越好,同时提出HLA超亚型(就是能呈递其他HLA亚型的neoantigen)也有利于免疫药物疗效。后一篇从反面描述了HLA多样性丢失(LOH,杂合子缺失)的患者从免疫治疗中获益的可能性低,这个比例在肺癌中接近40%,其对疗效预测的影响比以往认为的要多得多。尤其值得注意的是,HLA 发生杂合子缺失(LOH),导致TMB升高,按照我们现在预测患者疗效的方法,会认为TMB高用药效果好,实际上,此患者TMB之所以高,很可能是因为其HLA发生了杂合子缺失。导致HLA呈递neoantigen功能缺失,免疫药物无效。

 

 参考文献

1.  Chowell D,Morris LGT, Grigg CM, Weber JK, Samstein RM, et al. (2017) Patient HLA class Igenotype influences cancer response to checkpoint blockade immunotherapy.Science.

2.  McGranahan N, Rosenthal R, Hiley CT, Rowan AJ,Watkins   TBK, et al. (2017) Allele-Specific HLA Loss and Immune Escape in Lung  Cancer Evolution. Cell 171: 1259-1271 e1211.

3. Assarsson E, Sidney J, Oseroff C, Pasquetto V, Bui HH, Frahm N,Brander C, Peters B, Grey H, Sette A: A quantitative analysis of the variables affecting the repertoire of T cell 

specificitiesrecognized after vaccinia virus infection. J Immunol 2007,178:7890-901.

 

 

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