免疫检查点抑制剂+分型预后，纯生信也能发表7分+！

导语

GUIDE ╲

免疫检查点抑制剂 (ICI) 治疗可显着延长黑色素瘤的存活时间。

背景介绍

公共数据库的普通分型预后很难在高分期刊发表，因为这些分型不能用于评估治疗效果，很难具有实际意义。因此，分型的创新点和意义很重要。今天小编为大家介绍一篇2022年1月11日刚刚发表在Frontiers in immunology（7分+）的免疫检查点抑制剂 (ICI) 对黑色素瘤分型预后的文章，题目为Novel Molecular Determinants of Response or Resistance to Immune Checkpoint Inhibitor Therapies in Melanoma。

数据介绍

作者整合了8篇先前发表的研究中631例接受ICIs治疗(即抗CTLA-4、抗PD -1/PD-L1或联合治疗)的黑色素瘤患者的333968例预处理全外显子测序非同义体细胞变异数据，突变类型包括错义突变、无义突变、移帧del/ins突变、在帧del/ins突变和剪接位点突变。

此外，验证集来自纪念斯隆凯特琳癌症中心(MSKCC)进行的靶向468个基因组的综合突变分析(MSK-IMPACT)和313个经CI治疗的黑色素瘤样本。另外还有TCGA的457个黑色素瘤样本的临床信息和体细胞突变谱。

结果解析

01

免疫检查点抑制剂相关基因

作者首先计算了整合队列的肿瘤突变负荷（TMB），并与TCGA中33种癌症类型的TMB进行了比较。黑色素瘤和非小细胞肺癌是TMB最高的两种癌症。

将TMB作为一个连续变量来评估其与ICI疗效的关系。结果显示，在多因素Cox回归模型中，TMB的升高与ICI的OS和PFS的改善显著相关(P<0.001和P=0.065)。此外，在单因素分析和多变量logistic模型中，在ICI疗效(客观反应和疾病控制)较好的患者中，TMB含量较高。

图1

作者进一步使用MutSigCV算法来检测显著突变的基因（smg）。共鉴定出27个基因，包括已知的驱动基因(如BRAF、NF1、TP53、ARID2、PTEN、PPP6C、DDX3X)和几个新基因(图1)。然后，计算了所有显著突变基因与ICI OS、PFS、ORR和DCR的相关性。结果显示，大量基因突变与ICI疗效显著相关。然而，经过多重校正检验，相关性并不显著。

最后，作者确定了四个新的显著突变基因 (COL3A1、NRAS、NARS2和DCC)ICI反应或抗性相关。

02

COL3A1突变提高免疫检查点抑制剂治疗生存率

Kaplan-Meier分析显示，COL3A1突变患者接受ICI治疗的OS显著改善（P<0.001;图2 A)。当将年龄、性别、分期、治疗类型和TMB考虑在内时，相关性在多变量Cox回归模型中仍然显著(HR: 0.64, P=0.012;图2B)。

图2

作者进一步分析了COL3A1突变与ICI ORR和DCR的关系。结果显示，COL3A1突变肿瘤的ORR(P=0.003;图2E)和DCR均升高 (P=0.004;图2F)，多变量logistic回归模型中存在边际统计学意义。

作者还分析了在不同的ICI类型中COL3A1突变与ICI存活的相关性。在抗CTLA-4和联合治疗中，COL3A1突变与改善OS相关(P=0.045和0.007)。在抗PD-1/PD-L1治疗中，COL3A1突变患者的预后有改善趋势，但未达到统计学意义。

最后，作者解释了COL3A1突变的机制。首先，在COL3A1突变的患者中观察到TMB增强。其次，免疫细胞浸润分析显示，COL3A1突变患者肿瘤中CD8 T细胞、活化CD4记忆T细胞和静息NK细胞浸润。COL3A1突变型肿瘤表现为M1巨噬细胞浸润增加和免疫抑制M2巨噬细胞浸润减少。第三，GSEA结果表明，KEGG和GO数据库中的抗原加工和提呈相关通路在COL3A1突变患者中富集。综上，良好的基因组性状和免疫微环境可能是COL3A1突变较好的ICI反应的基础。

03

NRAS、NARS2和DCC突变也与ICI治疗相关

NRAS突变患者比无NRAS突变的患者表现出更差的ICI OS的趋势(P = 0.089;图3A)。这一结果在多变量Cox模型中更为显著(HR: 1.42, P=0.006;图3B)。有无NRAS突变的患者在ICI PFS和DCR方面无显著差异。

在三种不同的治疗方法中，NRAS突变与联合治疗以及抗CTLA-4治疗中的免疫抵抗始终相关。NRAS突变与抗PD-1/PD-L1结局没有显著相关性。验证集MSKCC队列中，NRAS突变与ICI耐药略微相关(P=0.189;多变量Cox HR: 1.93，P=0.085)。

图3

NARS2突变与ORR升高相关(OR: 0.15，P= 0.008)，DCR也有相似的趋势(OR: 0.31, P=0.096)。NARS2不同状态的OS曲线之间无差异。然而，在NARS2突变的患者中观察到PFS缩短(HR: 2.52,P=0.033)。

DCC突变与ORR增强相关(OR: 0.62,P=0.041)，DCR也有相似的趋势(OR: 0.69, P=0.102)。生存和Cox回归分析显示，DCC突变的患者OS和PFS有改善的趋势和PFS，但是没有统计学意义。

04

与ICI相关的突变Signature

作者从黑色素瘤中提取了6个突变Signature，将其与30个验证过的COSMIC标签进行了比较。在OS分析中，Signature4的存在与ICI耐药显著相关(图4C-D)。在Signature4的患者中，观察到PFS预后较差的趋势 。

作者还比较了有和没有Signature的患者的基因组和微环境特征。Signature4的患者TMB降低以及M1巨噬细胞浸润较低和M2巨噬细胞浸润增加可能是signature 4患者出现ICI耐药的原因。

图4

相反，Signature11的存在与ICI OS的改善有关(图4F)。在另外的Signature的患者中也可以观察到改善的ICI OS。作者将上述三个签名作为连续变量进行多变量Cox分析。Signature4，Signature11和不匹配的Signature与ICI OS的相关性仍然存在。

05

分型有助于ICI治疗的生存率

作者根据提取的突变Signature来检测分子亚型。采用一致性聚类分析，聚类数为2~10。当聚类数选择为3或5时，表现出较好的聚类一致性。随着聚类数量的增加，可以对更细微的亚型进行虚拟微观解剖。因此，选择5个集群(即C1、C2、C3、C4和C5)来探索它们与ICI OS的关联。

Kaplan-Meier分析显示，与其他四组患者相比，C4组患者(626例患者中23例[3.7%])的ICI OS表现最佳(log-rank P=0.062;图5A)。在多变量Cox模型中，将C4群作为参考亚组，观察到其他四个群的ICI OS表现较差(P=0.004、0.033、0.012和0.086;图5B)。因此，将C4群称为“免疫亚型”，其余为“非免疫亚型”。在单因素分析和多变量Cox模型中，与非免疫亚型相比，免疫亚型的ICI OS仍有改善(图5C-D)。

图5

06

突变基因+Signature作为联合biomarker预测生存

考虑到COL3A1突变和Signature4的预测意义，将COL3A1突变和缺乏突变Signature4作为联合生物标志物来评估改进的ICI OS。有联合标记物的患者的ICI OS明显优于无联合标记物的患者(P<0.001)。即使在多变量Cox回归模型中调整混杂因素后，这种相关性仍然显著(HR: 0.60, P=0.007)。

根据Kaplan-Meier分析，联合biomarker的存在也与ICI PFS改善相关。在单变量分析和多变量logistic回归中，使用联合标记物的患者ORR升高。采用单变量和多因素分析的患者DCR同样显著升高。

小编总结

这篇文章亮点在于整合了先前的8项ICI研究，极大地扩大了样本量。另外，使用ICI治疗作为分型和预后的标准，临床意义较大。本文虽然简单，但故事完整，换一种肿瘤可以很快复现~