空间免疫表型预测抗PD-1治疗效果,并揭示T细胞免疫逃避机制

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三阴性乳腺癌(TNBC)是乳腺癌(BC)的一种侵袭性形式(占所有BC的10-20%),其特征是缺乏激素受体,治疗选择有限。基于肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)数量相对较高,TNBC被认为是最具免疫原性的BC亚型,与其他BC亚型相比,TNBC对免疫检查点抑制(ICI)反应的可能性更高。

 

如果对炎症、排除和忽略的空间表型进行识别,可以预测TNBC和其他肿瘤类型的免疫治疗预后,并预测转移性TNBC和黑色素瘤对抗PD1治疗的反应。

 

为了更好地理解对ICI缺乏反应,来自荷兰多家癌症研究中心的团队,使用多重免疫荧光和测序技术,分析了681个TNBC的空间免疫细胞环境与临床结果和T细胞逃避途径的关系,并对免疫逃避的信号通路及机制进行了解读。这些免疫表型为开发针对空间免疫表型的治疗提供了理论基础,以增强TNBC患者对ICI的反应。

 

 

通过HE、多色免疫荧光染色方案和基因测序分析,揭示在TNBC中,淋巴细胞而非髓细胞的空间环境对预后有影响。

CD8+ T细胞空间表型全组织图像和转移生存期(MFS)、无病生存期(DFS)、总生存期(OS)的Kaplan-Meier曲线。

 

各空间表型肿瘤边缘和中心免疫效应细胞的代表性多重免疫荧光图像(CD8+:红色,CD3+:绿色,CD20+:黄色,CD68+:橙色,CD56+:洋红,CK:青色,DAPI:蓝色;Scalebar对应50 μm)。

 

同时作者研究团队开发了一种基因表达分型方法,希望可以在不需要CD8+ T细胞染色的情况下评估空间免疫表型的预后和预测价值。并使用TONIC试验的转移性患者数据集测试了空间表型分类方法预测抗PD1治疗后TNBC患者预后的能力。 

 

事实上,基因表达分型方法可以预测抗PD-11治疗效果,即炎症表型对治疗反应的阴性预测值(NPV)为0.9,而阳性预测值(PPV)为0.6。与炎症型相比,被排除和忽略表型的患者OS缩短(log-rank, p=0.05,图2h)。值得注意的是,空间表型可以独立于免疫细胞PD-L1预测临床结果,但仍跟sTIL相关。

 

基因表达谱分析展示不同空间表型中独特的免疫逃逸通路

 

 

结合基因表达谱和多色免疫荧光,揭示不同空间表型的特征免疫逃避通路。

研究团队开了一种新型基因表达分类方法,可以捕获排除型、忽略型和炎症表型的差异,预测各种癌症的预后以及转移性TNBC患者的抗PD-1反应。

 

结合多重免疫荧光和测序技术,揭示免疫排除型(与抗PD-1抗性相关),显示Collagen-10沉积,糖酵解增强,TGFβ/VEGF通路激活; 免疫忽略型(与抗PD1抗性相关),显示高密度CD163+髓系细胞或激活WNT/PPARγ通路; 炎症表型, 与抗PD-1反应相关, 表型为坏死、高密度的CLEC9A+树突状细胞、独立于新抗原的高TCR克隆性以及T细胞共抑制受体的表达增强。这些结果提示,原发性TNBC的空间免疫表型具有独特的免疫决定因素,以及肿瘤微环境(TME)和免疫应答介导的T细胞逃避途径。

 

基因表达谱分析揭示不同空间表型所涉及的信号通路
 

 

多重免疫荧光揭示T细胞的分布和规避机制是三种免疫表型之间的重要差异

 

上述分子机制的研究提示不同空间表型特征中T细胞逃避路径可以为ICI治疗提供了可操作的靶点。TONIC试验发现,在顺铂和阿霉素诱导治疗后,炎症表型的比例增加,这表明空间表型具有可塑性,而冷TNBC(即冷TNBC)的表型具有可塑性,提示这两种类型患者治疗受益的可能性。

 

每个空间表型的免疫环境与T细胞逃避路径以及对ICI的反应的关系

 

综上,免疫排除型和忽略型呈现不响应抗PD1治疗,可以被认为是冷肿瘤的变种,对其进行空间表型的识别,具有良好的预测价值。使用多色免疫荧光和新的基因测序分析方法,揭示了不同表型中免疫逃逸的信号通路和分子机制,为重塑免疫排除型和忽略型患者的免疫环境,提高抗PD-1治疗效果的可能性。

 

[参考信息]
1. Spatial immunophenotypes predict response to anti-PD1 treatment and capture distinct paths of T cell evasion in triple negative breast cancer. Nature Communications, volume 12, 5668 (2021)

 

 
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