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文章发表丨肺鳞癌伴肾转移患者中,HLA LOH和免疫检查点抑制剂的疗效相关
2020-12-21
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图1:刊登文章 title page

最近,河南省肿瘤医院王启鸣团队的吴育锋教授在Immunotherapy (IF 3.028)发表了一篇名为“HLA loss of heterozygosity-mediated discordant responses to immune checkpoint blockade in squamous cell lung cancer with renal metastasis”的Case Report,报道了一例肺鳞癌伴肾转移患者,接受帕博利珠单抗单药治疗,原发灶和肾转移灶表现出不同的反应。通过WES基因测序发现肿瘤原发灶和肾转移灶同时存在HLA杂合性缺失(LOH),转移灶瘤内高度异质性(ITH);肿瘤进化过程中HLA LOH水平增加导致免疫治疗耐药。该Case Report揭示在免疫治疗中,除了PD-L1、TMB外,还应检测HLA LOH和ITH,多维度评估免疫治疗疗效。裕策生物参与其中的基因检测与数据分析工作。

背景知识

非小细胞肺癌(NSCLC)是我国发病率和死亡率较高的恶性肿瘤,肺鳞癌是一种常见的NSCLC,临床研究显示部分晚期肺鳞癌患者会出现肾转移。免疫检查点(PD-1、PD-L1、CTLA-4)抑制剂在NSCLC治疗中展现出较好的临床疗效。2016年,帕博利珠单抗获得FDA批准用于治疗转移性NSCLC患者,但只有部分患者可从帕博利珠单抗治疗中获益。大部分的患者表现为原发的免疫治疗耐药,但免疫耐药机制仍然有待探索。HLA LOH意味着新生抗原呈递的阻断,被认为是免疫逃逸的机制之一。据报道,40%的早期NSCLC患者会出现HLA LOH,发生频率高于HLA或B2M基因突变。然而,HLA LOH是否会导致对免疫检查点抑制剂的抵抗以及在免疫治疗压力下HLA等位基因拷贝数的变化尚不明确。河南省肿瘤医院吴育锋教授团队报道了一例肺鳞癌伴肾转移患者,该患者接受帕博利珠单药治疗后原发灶完全缓解而肾转移灶随后出现进展。通过该案例回顾研究,深入探索肾转移灶对帕博利珠单抗获得性耐药的机制。

案例呈现

2016年12月,75岁男性患者(有吸烟史,无癌症家族史)因腰痛入院就诊(疼痛评估数值为5)。胸部和腹部行CT检查,右肺上叶和右肾存在不良占位。穿刺分别取肺和肾活检组织样本进行病理检查和基因检测。最终确认TNM分期为IV期肺鳞癌伴肾癌转移(cT4N0 M1a),基因检测结果显示EGFR和ALK阴性。肾脏灶为寡转移灶,手术切除肾转移瘤或局部放疗及术后化疗可为患者带来最佳生存获益,患者拒绝以上治疗方式,要求姑息治疗。考虑到免疫治疗副作用小,疗效持久,检测穿刺组织样本PD-L1的表达水平。原发灶和肾转移灶中的PD-L1表达水平分别为5%和3%(TPS)。经过多学科小组会议后,2017年1月至2月,该患者接受2个周期的帕博利珠单抗治疗(2 mg/kg, Q3W)。腰痛症状明显缓解(疼痛评估数值为2),停止服用止痛药。2017年2月底,根据RECIST 1.1标准进行帕博利珠单抗疗效评价:肺原发灶(P)部分缓解(PR),肾转移灶(M1)疾病稳定(SD)。患者继续接受免疫治疗,每两个周期CT检查。肺原发灶(P)体积逐渐缩小,最终消失,完全缓解(CR);肾转移灶(M1)保持稳定。2017年8月,腰痛症状加重(疼痛评估数值为7),CT检查显示肿瘤侵犯右侧腰大肌,停止免疫治疗。患者仍拒绝放疗和化疗,患者接受了对症治疗,包括缓解疼痛、营养支持和心理安慰。不幸的是,病人在5个月后死亡。

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图2:患者的临床治疗反应
(A:患者治疗时间图;B:患者治疗期间的CT图像)

机制探索

为了探索免疫治疗耐药的机制,吴育锋教授团队对患者的肿瘤组织P、M1、M29(肾脏继发转移灶)进行了WES测序。根据三个病灶的基因突变,使用PyClone构建了系统发育树(图3A和B),证实了P到M1和M1到M2的肿瘤进化过程(图3A)。三个病灶P、M1、M2的TMB值分别为6.0 muts/Mb、15.2 muts/Mb和6.8 muts/Mb(图3C);未发现免疫治疗耐药相关基因突变;HLA-I等位基因HLA-A*02:06、HLA-B*51:02和HLA-C*15:01均出现LOH(图3B)。基于HLA LOH克隆性分析,克隆性HLA LOH发生在肿瘤的早期阶段,可能导致肿瘤免疫治疗抵抗。M2中三个HLA-I等位基因HLA-A*24:02、HLA-B*57:01和HLA-C*06:02丢失,进一步导致了免疫治疗耐药(图3B)。为了更好地了解免疫治疗耐药的潜在机制,计算经HLA校正的TMB和ITH(瘤内异质性,亚克隆基因突变/所有基因突变) (图3C, D)。M1和M2中HLA校正的TMB水平明显降低,ITH水平更高。

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图3:患者的基因特征
(A:P、M1、M2突变的Venn 图;B:HLA LOH的系统发育树;C:P、M1、M2的TMB;D:P、M1、M2的ITH)

讨   论

肺鳞状细胞癌是NSCLC的一种亚型,可发生多个器官的转移。临床实践中少数肺鳞癌病例会出现肾转移,然而肺鳞癌仅肾转移是极其罕见的,目前仍缺乏前瞻性的研究。此外,肾脏转移性病灶的治疗仍存在争议。既往病例研究表明肺鳞癌肾转移患者可以从放疗和化疗治疗中获益。由于手术的创伤和放化疗的毒副作用,这位病人拒绝接受系统放化疗。免疫治疗作为一种新的治疗手段,主要通过增强机体的免疫能力来杀伤肿瘤。与系统放化疗相比,免疫治疗具有更低的毒副作用,疗效更加持久。

目前研究显示,肺癌中HLA LOH是一种常见的免疫逃逸机制。M1病灶中PD-L1表达水平TPS ≥1%、TMB为15.2 muts/Mb,但是HLA LOH。通过该案例,我们可以发现仅将TMB作为免疫治疗疗效评估的生物标志物仍然存在不足。最近的一项研究表明,HLA校正的TMB比传统的TMB能够更好的预测免疫治疗的疗效;采用这种方法,P、M1和M2病灶校正的TMB分别为3.85 muts/Mb、5.25 muts/Mb和0 muts/Mb。由于缺乏抗原呈递机制,TMB不能很好反应HLA-LOH肺癌患者的免疫治疗疗效。HLA LOH的升高通常伴随着亚克隆突变的增加,导致ITH水平的增加。既往研究表明,ITH低水平的患者接受免疫治疗的疗效更佳。P、M1和M2三个病灶的ITH值显示,在肿瘤演化过程中ITH水平有增加的趋势。M1中HLA校正TMB水平较低以及较高的ITH水平可能和帕博利珠单抗耐药有关。考虑到HLA LOH会导致ITH水平增加,有必要对TMB值进行校正。

专家点评

我们在临床诊治中观察到了一个非常有意义的现象,一位患者肺鳞癌原发灶与转移灶对免疫治疗反应不一致的现象。通过对患者原发灶和转移灶基因测序的探索,证实了HLA LOH 在免疫逃逸中扮演重要作用。目前,免疫治疗如火如荼,但在免疫治疗疗效预测方面仍缺少有效且可靠的指标。TMB作为当前的研究热点,单一的检测TMB水平在免疫治疗疗效预测方面仍存在许多不足,突变产生的新抗原可能会具有更强的免疫原性。HLA-I类分子参与肿瘤抗原的处理和呈递,对T细胞识别肿瘤并发挥抗肿瘤效应至关重要。在本病例中,转移灶高TMB水平并未带来更好的疗效,由于转移灶HLA LOH的发生,突变产生的新抗原不能被机体免疫系统所识别并清除,最终导致免疫治疗耐药。

经过此次病例的深入研究,本团队与裕策生物团队一致认为经过HLA校正的TMB水平可能在免疫治疗疗效预测方面更有指导意义。但免疫耐药产生复杂,仍需后期扩大队列研究以及验证性实验来证实。

专家介绍

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吴育锋 

郑州大学附属肿瘤医院(河南省肿瘤医院)

副主任医师、博士

杜克大学访问学者

郑州大学硕士生导师

获得省级科技进步二等奖2项

厅级科技进步一等奖2项

近五年累计以第一作者和通讯作者发表SCI文章16篇

河南省抗癌协会肺癌专委会 委员

河南省抗癌协会肿瘤化疗专委会会 委员

河南省抗癌协会纳米肿瘤专委会 委员

河南省抗癌协会青年理事会 委员

河南省抗癌协会靶向治疗专业委员会 委员

河南省抗癌协会肿瘤心理学专业委员会 委员

参考文献:

Sheng Yu, Zhikun Zhao, Longyun Chen, et al. HLA loss of heterozygosity-mediated discordant responses to immune checkpoint blockade in squamous cell lung cancer with renal metastasis.Immunotherapy. 2020 Nov 26. doi: 10.2217/imt-2020-0173.

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