《npj Precision Oncology》:Evaluation of immuno-oncologic biomarkers and β-catenin expression in response of hepatocellular carcinomas to immunotherapy
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本研究针对肝细胞癌(HCC)缺乏有效免疫治疗预测标志物的临床困境,通过对1306例HCC样本进行多组学分析,系统评估了PD-L1、CTNNB1等生物标志物的表达特征及其与免疫微环境的关联。研究发现PD-L1在HCC中的预测价值有限,而Wnt/β-catenin通路异常与免疫抑制微环境相关,为HCC精准免疫治疗提供了新的见解。
在肝癌治疗领域,肝细胞癌(HCC)始终是医学界面临的重大挑战。这种恶性肿瘤不仅具有高度侵袭性,更因其特殊的免疫微环境而对传统治疗方法反应有限。尽管免疫检查点抑制剂(ICIs)的出现为晚期HCC患者带来了新的希望,但一个关键问题一直困扰着临床医生:为什么有些患者对免疫治疗反应良好,而另一些却几乎没有任何获益?
目前,在非小细胞肺癌、胃癌等其他癌种中,PD-L1表达、肿瘤突变负荷(TMB-H)等生物标志物已成功应用于预测免疫治疗效果。然而,这些"通用"标志物在HCC这一特殊类型的肿瘤中是否同样有效,仍然是一个未解之谜。更复杂的是,HCC的诊断往往依靠影像学特征而非组织活检,导致肿瘤样本稀缺,大规模基因组研究难以开展。
为了破解这一难题,由Gaurav Sharma、Yasmine Baca、Sanjay Goel等专家组成的研究团队在《npj Precision Oncology》上发表了突破性研究。他们利用迄今为止最大规模的HCC基因组数据集,对免疫肿瘤学生物标志物进行了全面评估,特别聚焦于β-catenin(CTNNB1)表达与免疫治疗应答的关联。
关键技术方法
本研究纳入了1306例HCC样本,采用多平台整合分析策略。通过下一代测序(NGS)检测基因突变和拷贝数变异,全外显子测序(WES)评估肿瘤突变负荷(TMB),全转录组测序(WTS)分析基因表达谱。免疫组化(IHC)检测PD-L1蛋白表达(SP142抗体),同时采用RNA去卷积算法(QuanTlseq)量化免疫细胞浸润。微卫星不稳定性(MSI)状态通过多重平台验证确保准确性。
PD-L1在肝恶性肿瘤中的总体表达率低于20%
研究结果显示,在1306例肝恶性肿瘤患者中,仅有6.05%表现为PD-L1高表达,11.64%为低表达,而高达82.31%的患者完全不存在PD-L1表达。这一发现立即提示了一个重要结论:在HCC中,PD-L1可能不是理想的免疫治疗预测标志物,因为绝大多数患者并不表达这一蛋白。
dMMR/MSI-H和TMB-H的患病率较低——在不同PD-L1表达水平中均≤5%
进一步分析发现,其他在多种癌症中被证明有效的生物标志物在HCC中同样罕见。TMB-H(定义为≥10个突变/兆碱基)在PD-L1高、低和阴性组中的患病率分别为3.3%、4.8%和5.1%。dMMR/MSI-H状态更是极为罕见,在PD-L1高表达组中仅为1.5%,低表达组中为0,阴性组中仅为0.2%。这些数据表明,这些在其他癌种中有效的生物标志物在HCC中的临床应用价值有限。
替代性IO细胞表面生物标志物簇与PD-L1同步上调
研究人员深入探索了免疫系统相关基因的表达模式。发现CD80、HAVCR2、PDCD1、IFNG、CTLA4、IDO1、CD86、LAG3和PDCD1LG2等免疫治疗相关基因的表达均与PD-L1表达水平呈正相关。这表明HCC的免疫调节网络存在协同调控机制,多个免疫检查点可能共同参与调控抗肿瘤免疫应答。
按PD-L1分组划分的HCC TIME中的免疫细胞浸润
肿瘤免疫微环境(TIME)的分析揭示了更有趣的现象。在PD-L1高表达组中,调节性T细胞(Tregs)、M1巨噬细胞、CD4+和CD8+T细胞的浸润显著增加。B细胞在PD-L1阳性(高和低)组中的浸润也高于阴性组。相反,NK细胞在PD-L1高表达组中的浸润反而较低。中性粒细胞在PD-L1阴性组中的浸润显著高于低表达组。这些发现揭示了HCC免疫微环境的复杂性,不同免疫细胞亚群可能对免疫治疗应答产生不同影响。
Wnt/β-catenin通路中的遗传改变在PD-L1阴性肝肿瘤中更普遍
CTNNB1突变在PD-L1阴性组中更为常见(35%),而在PD-L1高表达组中仅为21%。APC蛋白改变也显示出类似趋势。这一发现具有重要意义,因为它将Wnt/β-catenin通路激活与免疫抑制微环境联系起来,为理解HCC免疫治疗抵抗机制提供了新视角。
按PD-L1表达水平分层的其他遗传改变
研究还发现,与PD-L1阴性肿瘤组相比,PD-L1高表达组中HOXB13、HNF1A、STK11、DNMT3A突变以及KRAS和PDCD1LG2扩增更为常见。而TP53、ELF3、FANCC、TSC2、PIK3CA突变以及BCL9和CCNE1扩增则在PD-L1低表达组中更为普遍。这些遗传改变谱系为进一步探索HCC分子分型提供了重要线索。
HER2扩增在HCC中罕见,但在PD-L1阴性病例中明显更普遍
HER2扩增在HCC中总体罕见,但在PD-L1阴性HCC肿瘤组中检出率为2.86%,而在PD-L1表达组(高或低)中均未检测到。这一发现提示HER2可能作为PD-L1阴性HCC患者的潜在治疗靶点。
生存分析显示CTNNB1高表达的IO未暴露HCC患者生存率更高
生存分析结果显示,在免疫治疗暴露队列中,CTNNB1高表达(高于中位TPM)与低表达(低于中位TPM)患者的总生存期无显著差异。然而,在免疫治疗非暴露队列中,CTNNB1高表达病例的生存期显著长于低表达病例(HR=0.97,95%CI 0.96-0.98,p<0.00001)。这一看似矛盾的结果提示,CTNNB1表达对预后的影响可能因治疗方式而异,其在HCC生物学中的作用比预期更为复杂。
研究结论与意义
这项研究通过对大规模HCC基因组数据的全面分析,得出了几个重要结论。首先,传统免疫治疗生物标志物(PD-L1、TMB-H、dMMR/MSI-H)在HCC中的预测价值有限,这解释了为什么这些标志物在其他癌种中的成功未能复制到HCC治疗中。其次,Wnt/β-catenin通路激活与免疫抑制微环境相关,可能是导致免疫治疗抵抗的重要因素。最重要的是,研究发现CTNNB1高表达在未接受免疫治疗的患者中反而与更好预后相关,这一悖论提示我们需要重新审视这一通路在HCC中的作用。
该研究的临床意义在于为HCC精准免疫治疗提供了新的方向。未来研究应聚焦于开发针对HCC特殊免疫微环境的特异性生物标志物,而非简单套用其他癌种的标志物。同时,针对Wnt/β-catenin通路与其他免疫调节机制的交叉对话,可能为联合治疗策略提供新思路。
这项研究的局限性包括回顾性设计、治疗信息的缺乏以及PD-L1检测的异质性。然而,作为迄今为止最大规模的HCC免疫基因组学研究,它为这一领域提供了宝贵的数据资源和新的研究方向,将推动HCC免疫治疗向更加精准、有效的方向发展。