【NATURE COMMUNICATIONS】9p21缺失表现为冷肿瘤样免疫表型，并产生对ICT的原发性抵抗
分享一篇2021年发表在NATURE COMMUNICATIONS上的题为9p21 loss confers a cold tumor immune microenvironment and primary resistance to immune checkpoint therapy的文章。网上找了半天没有中文解读，只好在自己摸鱼时解读解读，忙里偷闲所写，希望诸位院士批评指正~
染色体9p21缺失与更短的生存期相关
9p21区域CDKN2A缺失频率最高，其次是MTAP，这两个基因距离较近，常为共缺失。在泛癌队列中，CDKN2A或MTAP缺失(包括双纯合缺失、任一缺失)的肿瘤患者的生存期(OS)显著缩短。
9p21缺失与TCGA冷肿瘤免疫表型相关
过往研究发现，肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)的空间结构是具有预后价值的重要病理特征之一，于是作者研究9p21缺失是否会影响TIL密度和肿瘤内淋巴细胞空间结构，在黑色素瘤、膀胱癌、胰腺癌、胃癌、肺腺癌和肺鳞癌中将TIL分为5种模式，发现9p21缺失肿瘤TIL密度降低，淋巴细胞浸润减少。
接下来作者对TCGA的RNA数据进行免疫去卷积分析，观察到B细胞、T细胞、NK细胞、T滤泡辅助细胞、CD4记忆T细胞、CD8T细胞和细胞毒性淋巴细胞丰度明显下降。而在其他一些肿瘤中，9p21缺失患者的免疫微环境的特征各有特点。
此外作者验证9p21缺失是否影响免疫检查点PD-L1的表达，发现PD-L1与CDKN2A/MTAP基因表达之间存在显著正相关，说明9p21缺失患者PD-L1表达降低。
为了解9p21缺失肿瘤中与冷免疫相关的生物学过程，作者使用GSEA对TCGA数据进行功能富集分析，重点关注41个免疫相关的基因集，发现9p21缺失的肿瘤中许多免疫相关途径显著降低，包括抗原加工与提呈、BCR/TCR的信号传导。
总体而言，9p21缺失肿瘤表现出冷肿瘤样免疫表型，可能与免疫细胞招募下调、T细胞激活和免疫调节因子的克隆扩增、免疫抑制信号的上调有关，共同产生了9p21缺失肿瘤的冷免疫表型。
9p21缺失与抗PD-1/PD-L1单药治疗的原发耐药性有关
由于冷肿瘤不太可能对免疫治疗有反应，为验证这一猜想，作者对来自8个实体瘤队列的9p21缺失的患者进行综合分析。发现与野生型相比，9p21缺失肿瘤患者对ICT的响应性以及接受ICT的临床缓解率显著更低。在独立队列中，这一猜想也得到验证，说明9p21缺失拥有作为预后不良的生物标志物的潜在价值。
这些发现在另一项转移性尿路上皮癌(MUC)患者的PD-L1阻滞剂阿替丽珠单抗的二型临床试验(IMvigor210队列)中得到重复。使用CDKN2A和MTAP的转录水平判断9p21状态：将CDKN2A/MTAP表达分成递增的四分位(从低到高Q1-Q4)，发现低表达肿瘤(Q1)中，CD8 T细胞、NK细胞、细胞毒性淋巴细胞、M1巨噬细胞的比例显著低于高表达(Q4)肿瘤。免疫组化显示免疫细胞和肿瘤细胞的PD-L1蛋白表达水平在CDKN2A低表达肿瘤显著降低，低表达组炎性免疫表型比例更低。
此外，作者发现当MTAP/CDKN2A表达水平降低时，CR/PR率显著下降，生存曲线与多变量COX回归分析均显示：9p21缺失是独立于其他变量(如PD-L1和TMB水平)的短期生存的有力预测指标(表达低者生存更差)。
作者进一步评估了9p21缺失是否可以联合PD-L1或TMB水平确定阿提丽珠单抗的无反应性，发现免疫细胞PD-L1高表达联合治疗前CDKN2A/MTAP高表达患者对免疫治疗有最好的响应性，免疫细胞PD-L1低表达联合CDKN2A/MTAP低表达患者对免疫治疗响应性最差。接下来作者使用9p21缺失、免疫细胞PD-L1表达、TMB建立logistic回归，建立了包含这些因素的“反应评分”，分为高、中、低3组。在评分低的组中，仅有2.4%的患者对免疫治疗有反应性，而中等评分、高评分患者响应性更佳。
9p21缺失肿瘤的治疗脆弱性和潜在治疗靶点
CDKN2A/MTAP低表达的肿瘤中发现了26个显著上调的基因，其中一些是此前已经发现的(潜在)肿瘤免疫治疗靶点，如TGF-β，Siglec15等。发现MTAP/CDKN2A的mRNA表达与许多这些上调基因之间存在强烈负相关，这些基因在阿替丽珠单抗治疗后进展的MTAP/CDKN2A治疗前低表达肿瘤中显著上调。
接下来作者在不同种癌症类型中分析这些差异基因的表达情况，发现部分靶点(如TGF-β、CDK6)存在于多种癌症之中，与CDKN2A/MTAP表达呈负相关和/或在9p21缺失肿瘤中表达上调，而其他靶点则在不同肿瘤类型中表现出特异性。这些结果表明，9p21缺失肿瘤需要定制治疗。
总结
9p21缺失使肿瘤浸润免疫细胞丰度降低，特别是T/B/NK细胞，免疫细胞运输、激活减少，PD-L1阳性率下降，免疫抑制信号激活。9p21缺失患者对ICT应答率明显更低，预后较差。通过9p21缺失、PD-L1、TMB对患者进行联合分层，效果比单独预测更好，可识别出从无反应患者中获得免疫治疗反应的高可能性患者。最后本文描述了9p21缺失肿瘤的潜在药物靶点。
学习
本文对染色体9p21区域相关基因(主要是CDKN2A与MTAP)的研究较为透彻，其中的分组与分层方法很有意思，在这里出现让人耳目一新，如通过RNA表达的四分位数进行有序分层，以及中位分层转化为CDKN2A与MTAP两组的hi_hi，lo_lo，进而进行生存、响应性、免疫微环境等的分析。这篇文章的思路非常清晰，上下衔接非常透彻。不过个人认为最后的治疗靶点的叙述有狗尾续貂之嫌，与正文关联不大，且引申深度不佳(个人浅薄之暴论，已自罚看文献去了呜呜呜……)。
原文：https://doi.org/10.1038/s41467-021-25894-9
