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狗万科技与上海市肺科医院周彩存教授团队科研成果见刊JHO

2019-08-02

近日,上海市肺科医院周彩存教授团队和狗万科技合作的关于早期肺鳞癌免疫和基因图谱的研究取得新进展,发表于国际著名肿瘤学期刊Journal of Hematology & Oncology(JHO),影响因子为8.731。



肺鳞癌是肺癌比较常见的组织学类型之一,且常伴随吸烟出现。与肺腺癌相比,肺鳞癌靶点并不明确,且预后较差。近年来免疫治疗革新了晚期肺鳞癌的一线、二线及后线治疗。然而,对早期肺鳞癌患者来说,则更多地依赖于辅助或新辅助免疫治疗。但目前免疫治疗的效果有限,以TMB、PD-L1等生物标志物指导肺鳞癌免疫治疗还存在争议1。因此,探索有效的疗效预测标志物与合理的免疫联合治疗策略是提高早期肺鳞癌患者生存获益的关键。


入组人群:回顾性纳入189例早期肺鳞癌患者,有肺部手术切除史;
患者基线特征:中位年龄63岁(36-80岁),94.7%为男性,31.7%为非吸烟患者,48.7%为I期(PS评分0-1)。
分析方法:对手术切除的肺鳞癌组织样本进行全外显子组测序,采用狗万科技公司自主研发的肿瘤突变负荷(TMB)算法,纳入计算的包括体细胞编码区非同义突变nonsynonymous、移码突变frameshift和插入缺失突变indels (突变频率>5%), 计算每个样本的TMB(分位值≥75%为高TMB)。通过免疫组化染色(IHC)检测计算肿瘤区CD8+ 肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)的阳性率和PD-L1(sp142)表达,阳性cutoff值均定义为≥5%,PD-L1>50%为强阳性。


1. 基因图谱与免疫特征之间存在相关性
如下图,在这些患者中发现了8个高频体细胞突变的基因TP53、KMT2C、NFE2L2、KEAP1、CDKN2A、PTEN、FBXW7 PIK3CA。所有患者中位TMB值为9.43mut/Mb,PD-L1和CD8+ TIL的检测的阳性率分别为24.3%和78.8%,与TCGA数据库或CHOICE数据库报道的结果类似。另外发现NFE2L2突变和PIK3CA基因扩增可能与更高的TMB相关;而只有KEAP1突变与CD8+ TIL低表达相关(p=0.005)。

图1 中国肺鳞癌基因图谱与TMB,PD-L1和免疫细胞浸润的关系 

注A:所有患者体细胞突变图谱;B拷贝数变异图谱;C-I:常见突变/拷贝数变异与TMB关系,包括TP53(C), KMT2C(D),NFE2L2(E), KEAP1 (F), CDKN2A(J),PTEN(K), FBXW7(I)和PIK3CA(M)突变, FGFR1(G) ,PIK3CA(H), EGFR (I), CCND1(N)和SOX2(P)扩增,CDKN2A拷贝数减少(O),Q-R:常见体细胞突变与PD-L1/CD8+TIL表达关系;S-T:常见拷贝数变异与PD-L1/CD8+ TIL表达关系。


2. 免疫因子联合更好地指导预后
通过比较TMB、PD-L1表达和免疫细胞浸润CD8+TIL对DFS和OS的影响,发现TMB表达水平与OS和DFS获益无关;PD-L1高表达时,DFS和OS延长但是无统计学差异(p=0.141和p=0.176)。而CD8+TIL阳性率越高,DFS显著延长(p=0.010),但是OS并无显著获益(P=0.493)。惊喜的是TMB联合CD8+ TIL或PD-L1可显著延长患者的OS和DFS(p均小于0.1)。也就是说TMB、PD-L1表达和CD8+ TIL单个指标均不能指导预后,但是TMB联合PD-L1表达或CD8+ TIL则能很好地指导预后。



图2 TMB,PD-L1和免疫细胞浸润对DFS和OS的影响

注A-C:TMB,PD-L1和CD8+ TIL表达对DFS的影响;D:TMB联合PD-L1对DFS的影响;E:TMB联合CD8+ TIL对DFS的影响; F:TMB联合PD-L1和CD8+ TIL对DFS的影响;G-I:TMB,PD-L1和CD8+ TIL表达对OS的影响;J:TMB联合PD-L1对OS的影响;K:TMB联合CD8+ TIL对OS的影响; L:TMB联合PD-L1和CD8+ TIL对OS的影响;


3. 基因变异可能是免疫微环境分型的影响因素
根据PD-L1和CD8+ TIL表达水平将肺鳞癌的免疫微环境分成经典的四型( type Ⅰ-Ⅳ,两个指标都为阳性时免疫治疗效果最显著,反之则对免疫治疗不响应),结果发现:IV型(PD-L1-/CD8+TIL+)占比最大。此外,TMB水平、临床病理特征(包括年龄、性别、吸烟史等)和预后在四种分型中均相似(图B、C、D、E和F),但基因变异特征却显示差异性(如图G),提示基因变异可能导致了TME不同的分型,即基因图谱可能对免疫表型具有独特的塑造作用。


图3 基于PD-L1和CD8+TIL表达的免疫分型特征

注A:四种免疫分型图示;B:不同分型预后特征;C-F:不同分型与年龄、性别、吸烟史和TMB的关系;G:四种分型的不同基因变异特征


4. 吸烟情况与免疫图谱无相关性
依据吸烟状况进行亚组分析,探索吸烟与TMB、PD-L1表达、CD8+TIL阳性率以及临床特征、预后的关系。结果发现在不吸烟组,高TMB与较差的DFS相关,而高的CD8+TIL阳性率与PD-L1表达在吸烟/不吸烟组都有较长的DFS,但都不能预测OS获益。总而言之,吸烟与TMB , PD-L1 表达,CD8+TIL阳性率,以及其他的一些临床特征都不显著相关。


图4 基于吸烟情况进行亚组分析免疫特征与预后关系


亮点分析
1、该研究系统描绘了中国早期肺鳞癌患者的基因组(常见体细胞突变、拷贝数变化CNV等)和免疫组图谱(TMB、PD-L1表达和CD8+TIL阳性率等)特征,揭示了常见基因变异与免疫学特征的关系;
2、明确了基因组和免疫组图谱特征的预后价值,为确定合适的肺鳞癌免疫治疗标志物补充理论依据;
3、探索了TMB、PD-L1表达水平、CD8+ TIL以及吸烟程度这个组合作为中国早期肺鳞癌分层的可行性,对肺鳞癌精准免疫治疗具有重要的参考价值。


专家介绍


参考文献
1、Kadara H, et al. Ann Oncol. 2017 Jan 1;28(1):75-82. 
2、Jiang T,et al. J Hematol Oncol. 2019 Jul 12;12(1):75

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