多模态生物切缘风险指数预测头颈鳞癌新辅助免疫化疗后复发

《Frontiers in Immunology》：A multimodal biological margin risk index predicts recurrence after neoadjuvant immunochemotherapy in head and neck squamous cell carcinoma

本研究开发并验证了一种新型切缘风险指数（MRIx），通过整合组织病理学（三级淋巴结构）、肿瘤负荷（Pan-CK、Ki-67）、分子特征（驱动突变、PD-L1 RNA）和免疫微环境（CD8+/FoxP3+比值、Granzyme B）四大维度，构建了可量化术后复发风险的生物标志物评分系统。该指数在训练队列（n=144）和独立验证队列（n=100）中均显著优于传统切缘评估方法，对局部区域控制（LRC，C-index=0.72）和远处无转移生存（DMFS，C-index=0.75）具有优异预测能力，为NICT（新辅助免疫化疗）后头颈鳞癌（HNSCC）的个体化辅助治疗策略提供了生物学依据。

引言

头颈鳞状细胞癌（HNSCC）作为常见的高度侵袭性恶性肿瘤，手术切除仍是其根治性治疗的核心手段。手术切缘状态是影响术后局部复发和总体生存的关键因素。传统切缘评估将切缘阴性（R0）定义为切缘无肿瘤细胞，而阳性或接近切缘（R1/R2）通常需辅助治疗或再次切除。然而，这一标准建立于直接手术背景下，可能无法充分反映新辅助免疫化疗（NICT）所诱导的肿瘤微环境（TME）生物学改变。NICT在局部晚期HNSCC治疗中展现出肿瘤降期、免疫激活和可切除性提升等优势，但传统组织学评估方法难以捕捉NICT后切缘中复杂的肿瘤-免疫相互作用及微观残留病变。因此，亟需建立一种整合组织病理学、分子和免疫学参数的新型切缘评估体系，以更准确预测预后并指导个体化辅助治疗。

患者与方法

本研究经河南省肿瘤医院伦理委员会批准，遵循REMARK指南进行回顾性分析。最终纳入172例初治HPV阴性HNSCC患者，排除既往恶性肿瘤史及生物标志物数据不全者后，144例患者进入训练队列，另100例患者组成独立验证队列。手术标本在切除后30分钟内标准化处理，采用六色标记系统定位肿瘤床及5毫米径向切缘，并分别制备用于多组学分析的冷冻组织和石蜡包埋组织。

多模态评估涵盖四个核心维度：

1. 1.
   组织病理学领域：重点评估三级淋巴结构（TLS）密度（CD23⁺/CD21⁺网络）、纤维化成熟度及肿瘤-免疫界面几何特征；
2. 2.
   肿瘤负荷领域：通过Pan-CK（AE1/AE3）染色识别残留肿瘤细胞，Ki-67指数评估细胞增殖活性；
3. 3.
   分子领域：采用多重PCR联合Sanger测序检测TP53（外显子5-8）和NOTCH1（外显子34）驱动突变，通过RT-qPCR分析PD-L1（CD274）RNA表达水平；
4. 4.
   免疫微环境领域：利用多色免疫荧光（Opal 7色系统）量化CD8⁺细胞密度、FoxP3⁺调节性T细胞分布及Granzyme B⁺细胞毒性活性，计算CD8⁺/FoxP3⁺比值。

切缘风险指数（MRIx）通过加权上述四个领域的预后影响构建而成：组织病理学领域（TLS密度）权重30%，肿瘤负荷和分子领域各占25%，免疫微环境领域权重20%。积分公式为：MRIx评分 = （组织病理学评分×0.3） + （肿瘤负荷评分×0.25） + （分子评分×0.25） + （免疫评分×0.2）。根据总分将患者分为低危（0-0.8）、中危（0.9-1.4）和高危（1.5-2.0）三类，其中手术切缘距离≤2毫米直接定义为高危。

结果

训练队列中位随访42个月，26例（18.1%）出现局部区域复发，31例（21.5%）发生远处转移。多因素分析显示，肿瘤分化程度和病理反应（主要病理反应mPR定义为残留活肿瘤细胞≤10%）是LRC和DMFS的最强预测因子。传统切缘状态（≤5毫米为接近切缘）虽与预后相关，但其预测效能有限。

MRIx各领域风险分层均显著关联临床结局：

• •
  组织病理学领域：TLS密度≥3个/毫米2为低危，完全缺失为高危；
• •
  肿瘤负荷领域：无Pan-CK⁺细胞且Ki-67<5%为低危，≥5个Pan-CK⁺灶/毫米2且Ki-67>20%为高危；
• •
  分子领域：无驱动突变且PD-L1 RNA表达低于正常黏膜为低危，≥2个驱动突变合并PD-L1过表达>2倍为高危；
• •
  免疫微环境领域：CD8⁺/FoxP3⁺比值≥2且Granzyme B⁺细胞>200个/毫米2为低危，比值<1且Granzyme B⁺细胞<50个/毫米2为高危。

MRIx在训练队列中表现出优越的判别能力，LRC的C指数为0.72，DMFS的C指数为0.75，显著优于仅包含临床因素（C指数0.60-0.65）或传统切缘状态的模型。外部验证进一步确认其预后价值，高危患者LRC风险比（HR）为2.95，DMFS的HR为3.22，且校准曲线显示预测与观察结果高度一致。

讨论

本研究提出的MRIx突破了传统切缘评估的二元局限，通过多模态生物标志物整合，重新定义了NICT后HNSCC的切缘状态。其创新性体现在：

1. 1.
   生物学导向：从解剖距离转向微环境功能评估，识别分子静息/免疫激活的低危切缘与分子活跃/免疫衰竭的高危切缘；
2. 2.
   临床适用性：为NICT后手术降阶（如避免皮瓣重建、缩小切除范围）提供风险分层依据，助力个体化辅助治疗决策；
3. 3.
   技术前瞻性：结合数字病理（HALO AI）、空间生物学（多色免疫荧光）及分子谱分析，推动精准外科发展。

局限性包括单中心回顾性设计、检测流程尚需简化以推广，且未纳入HPV相关HNSCC。未来需多中心前瞻性试验验证MRIx指导辅助治疗的临床效用，并探索其在HPV阳性HNSCC中的适用性。

结论

MRIx作为一种生物学驱动的切缘评估工具，为NICT时代HNSCC的手术疗效评估提供了新范式。其通过量化残留病变的生物学潜能，精准区分低危患者（适合辅助治疗降阶）与高危患者（需强化治疗），有望优化术后管理策略，提升肿瘤控制水平。