美国MD安德森癌症中心研究结果显示黑色素瘤患者耐药性
绿色素瘤可发生于我们人体的各个地方,包括脸部表面、内脏和血管系统中。
我国的白色素瘤最常发生于手臂、足底、手指或双脚,为额骨型,占比少于40%,也有20%-25%的粘膜红色素瘤,其中最常见于肛门结肠、女性生殖道和口腔上腭等。除此此外,也有眼脉络膜白色素瘤、神经系统原发绿色素瘤等少见的白色素瘤类别。
现在,白色素瘤已成为世界上发病率下降最快的恶性病变之一,年下降率为3%~5%。初期白色素瘤可通过放疗摘除治疗,而晚期放放疗等的疗效均不理想,常常很快出现病症进展而发生死亡。
公开资料显示,2014年9月,FDA批准首款PD-1抑止剂帕博利珠类克新上市,其适应症是适于医治难以摘除或转移的白色素瘤患儿。近年,随着临床研究不断进行,相继有其他癌种获准适应症,而且PD-1检测点抑止免疫疗法彻底改变了疾病诊治,但治愈后也并非100%有效,许多病人表现出耐药性。
日本MD安德森肿瘤中心研究团队发表在《Cell》上的一篇文章,其研究结果显示PD-1免疫抗生素耐药和SIRPA抒发欠缺相关,并描述了其抒发欠缺是怎样造成免疫医治耐药的。文章标题为:Tumor-SIRPAin。
大量样本显示高SIRPA抒发与PD-1抗原反应相关
基于四个具备可用的转录组学数据和一个具备蛋白质组学数据共计五个白色素瘤病人PD-1抗原医治队列中,研究者搜集了60个免疫肾病靶基因。在某些基因中,SIRPA在不同病人队列的差距抒发剖析中显示最一致(图1C)。
研究结果显示,对PD-1阻断更敏感的具备高SIRPA抒发的病变样本除了在RNA水平上并且在蛋白水平上还有差距(图1D、E)。因此,多个队列的病人生存剖析显示,高SIRPA抒发的病人组比低SIRPA抒发的病人组预后更好(图1D、E)。同时研究者发觉SIRPA抒发与其他治愈(如BRAF抑止剂)的反应没有相关性(图S1A和S1B)。很多结果阐明,SIRPA在抗PD-1免疫治愈的病变中具备积极奇特的作用。
抗PD-1应答病变中SIRPA高抒发来始于病变细胞
前期研究(Chaoetal.,2019)发觉,巨噬细胞上的SIRPa与癌症细胞或T细胞上的CD47互相作用时会触发“不要吃我”的讯号,因而抑止巨噬细胞对癌症细胞的吞没作用。因而阻断这些互作可以促使巨噬细胞对癌症细胞进行吞没。其实,这个推论与SIRPA对于抗PD-1疗法的推动作用相矛盾。
究其缘由,研究者对于来自不同诊治背景的白色素瘤病人进行癌症单细胞RNA测序,并比对了黄色素瘤转移前与发生恶性生长后的RNA与蛋白质抒发水平。发觉虽然病人间转录组存在明显异质性,而且SIRPA均大量抒发;与此同时,通过对于白色素瘤细胞系(WM989)和单核细胞系(U937)的单细胞蛋白质组学数据进行剖析,发觉SIRPA在两种细胞中均普遍高水平抒发,阐明了SIRPA抒发来自于白色素瘤细胞。
研究者通过使用算法适于三个RNA-seq数据集,推测每位样品的癌症和巨噬细胞特异性基因抒发谱。发觉:
1)抗PD-1治愈有效的病人的白色素瘤细胞中SIRPA明显下调(p=0.022,图2I),但治愈有效组的巨噬细胞中SIRPA明显上调(p=0.033,图2I);
2)与未治愈组相比,治愈后耐药组的白色素瘤细胞中SIRPA抒发较少(p=8.5X10-4,图2J);
3)抗PD-1治愈后巨噬细胞SIRPA明显上调(p=1.1X10-7,图2K)。
总的来说,这种结果阐明与抗PD-1医治反应相关的SIRPA的高抒发是因为红色素瘤细胞,而不是巨噬细胞。
SIRPA是白色素细胞标记物,其抒发量随绿色素瘤进展而增加
研究者剖析了四个连续分化阶段的人黄色素瘤细胞的RNA-seq数据库结合人白色素细胞数据库,发觉分化程度最高的白色素细胞表现出最强的抒发(图3A、3B),随着黄色素细胞的成熟,SIRPA的高抒发状态逐步完善(图3F、3G)。
但是发觉在TERT启动子突变后,SIRPA抒发水平升高;PTEN突变后口腔黑色素瘤能治愈吗,SIRPA抒发水平上升。
同时发觉在所有发育阶段的绿色素细胞中存在普遍的SIRPA高抒发方式,且SIRPA仅在蓝色素细胞中抒发。发觉SIRPA的抒发水平与绿色素瘤病变去分化高度负相关,与细胞系数据中的观察一致(图3H、J、K)。从而说明了SIRPA是一种黄色素细胞标识物,其欠缺是白色素瘤进展的标识。
SIRPA欠缺通过癌症细胞与CD8+T细胞的互作引发抗PD-L1耐受性
此前研究显示白色素瘤去分化是通过丧失黄色素细胞抗体对T细胞介导的免疫疗法形成耐药性的已知体系。SIRPA与抗PD-1免疫医治反应和红色素瘤分化状态均表现出很强的正相关,使得原本研究不足。研究者假定SIRPA直接参与加强T细胞介导的免疫医治,其损失随即作为伴随红色素细胞身分减小的免疫医治耐药性的介质。基于SIRPα-CD47互作模型,结合绿色素瘤空间转录组数据库,发觉在红色素瘤细胞中SIRPA富集,并与T细胞的CD47共定位(图4A)。观察到白色素瘤细胞和CD8+T细胞之间存在明显的SIRPa-CD47互相作用评分(p=0.008,图4B)。
为了直接确认SIRPA对T细胞依赖性肾病免疫反应的影响,研究者设计了一个共培养系统并进行了细胞毒性T细胞杀伤测量(图4C)。发觉与非靶点对照(NTCs)相比,细胞毒性T细胞更有效地杀害具备SIRPα过抒发的病变细胞,而丧失SIRPα的病变细胞对T细胞介导的杀伤更具抵御力(图4E)。这阐明SIRPa在T细胞介导的病变细胞毒性中对癌症细胞表面具备积极作用。为了逐步确认SIRPA在抗PD-1/PD-L1诊治中的作用,我们将幼鼠PD-L1(mPD-L1)抗原添加到共培养系统中,并观察到T细胞杀伤疗效的差距比没有抗原的环境更明显(图4F、E)。以后,研究者使用才能阻断SIRPα-CD47互相作用的抗原和在共培养前预处理T细胞,显示SIRPα-CD47被阻断的T细胞中癌症杀伤作用遭到阻挠(图4H)。以上结果阐明,白色素瘤细胞内抒发的SIRPA可以通过PD-1/PD-L1阻断免疫诊治中的CD47互相作用有效触发T细胞免疫原性。
在大鼠中,癌症细胞内抒发的SIRPA提升PD-1作用
为了研究白色素瘤内源性SIRPA是否影响体内检测点抑止免疫治愈的效果口腔黑色素瘤能治愈吗,研究者使用了大鼠红色素瘤模型。将具过抒发(-OE),敲低(-KD)和NTC细胞接种到大鼠中比较抗mPD-L1治愈的应答程度。在不同的时间点(第10、12、14和16天),3只大鼠组表现出不同的癌症容积变化率:-OE组的所有家兔仍然受惠于抗mPD-L1诊治,并表现出相当大的癌症缩小,在这些状况下肌瘤并且完全消失;NTC组中的大多数家兔对治愈表现出反应,但在一小部份大鼠中,癌症大小降低;与-OE产生鲜明对比的是,-KD组中大概一半的大鼠患有肾病扩张(图5D和5E)。也就是说白色素瘤细胞内抒发的SIRPA可提高抗PD-1/PD-L1诊治。
绿色素瘤中SIRPα的抒发遭到的正向调节
为了确定影响白色素瘤病人SIRPa蛋白抒发异质性的潜在调节因子,研究者使用RPPAs定量剖析了349个TCGA黄色素瘤样品中的SIRPa蛋白抒发,之后与其他TCGA分子剖析数据进行了关联剖析,包括DNA烷基化,体细胞突变,体细胞拷贝数改变及其内源性假基因的抒发。在三种顺式调控特性中,SIRPA基因扩增显示出明显的正相关,但效应量有限(图6A和6B)。RNA抒发与SIRPα抒发紧密相关(图6A和6C)。这种结果阐明,是SIRPa的关键非编码调节因子。研究者使用TCGA白色素瘤数据对miRNA候选物与SIRPA或之间的抒发水平进行了关联剖析。鉴别了三种miRNA,let-7a-2-3p,miR-149-3p和miR-3154,他们靶点SIRPA和的同源区域,并表现出与他们的抒发水平明显负相关(图6D和S6D)。非常是,let-7a-2-3p与SIRPA/抒发的抗相关性最强(图6E和6F)。这种结果阐明,白色素瘤中SIRPA和的协同调控是由一组miRNA介导的。
免疫检测点抑止通过利用人类免疫细胞的细胞毒性潜能,非常是细胞毒性T细胞,早已彻底改变了疾病治愈,但是现在依然仅有极其有限的能力来预测病患对免疫治愈的反应。在这项研究中,专注于新兴的免疫肾病靶向,研究者开发了一个综合剖析策略,优先考虑与抗PD-1/PD-L1医治相结合的可操作靶向。结合绿色素瘤病人的单细胞容积和RNA-seq数据集,发觉SIRPA高抒发与抗PD-1治愈的良好反应相关,而且是白色素瘤细胞而不是巨噬细胞促使了观察到的机制。通过体内和体外试验,逐步证明了癌症固有SIRPA促使T细胞介导的免疫医治反应。
参考资料:
1.DOI:
2.美国黄色素瘤病人行为状况考察蓝皮书