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【J Hematol Oncol】上海市胸科医院韩昱晨联合复旦大学丁琛成果，蛋白质组学揭示食管鳞癌免疫疗法标志物和个性化治疗方案

文摘科学 2024-04-18 08:10 上海

导读

食管癌是全球第七大常见恶性肿瘤，中国每年新发病例和死亡病例均占全球一半以上，造成了巨大的疾病和社会负担。与欧美国家以腺癌为主的病理特征不同，我国 90%以上病例为食管鳞癌（ESCC），尽管有多种治疗方法，但ESCC患者的预后仍不理想。免疫疗法目前已成为一种重要的治疗手段。然而，对于食管鳞状细胞癌（ESCC）患者来说，免疫疗法的疗效却因人而异，客观缓解率（ORR）仅为54.2%。

根据ESCC患者临床治疗指南，针对符合免疫治疗的患者使用免疫检查点抑制剂可以有效减缓患者病痛并延长总生存预后。然而基于真实世界临床信息，依然会有部分患者即使符合免疫治疗的治疗标准，临床结局依然不容乐观。这背后的机制究竟是什么原因呢？有没有特异性及灵敏度更好的分子靶标在免疫治疗前就能更好的区分对免疫药物治疗敏感度呢？

其次，临床上新鲜组织获取及存储都相对困难，而福尔马林固定石蜡包埋（formalin-fixed and paraffin-embedded，FFPE）的组织让我们能够保存宝贵的生物样本。FFPE样品易于储存，可维持组织形态和保存分子信息，用于临床病理观察以及分子生物学研究。尤其是在肿瘤领域，大量具有良好预后及治疗效果随访信息的FFPE样品，为开展疾病治疗跟诊断新靶点提供更多可能性，是否能基于石蜡包埋组织样本找到特异性及灵敏度更好的分子靶标，更好的指导免疫治疗呢？

基于以上问题，2024年3月15日，上海市胸科医院韩昱晨教授联合复旦大学表型研究院丁琛教授发表在《Journal of Hematology & Oncology》（IF 28.5)上的研究“Proteomic characterization of esophageal squamous cell carcinoma response to immunotherapy reveals potential therapeutic strategy and predictive biomarkers”，揭示了ESCC对免疫疗法反应的蛋白质组学特征，为个性化医疗提供了新的视角。

研究思路&方案

研究通过对73例食管鳞癌患者（发现队列53例，验证队列20例）在接受免疫治疗前石蜡肿瘤标本（跟踪治疗效果，按照对免疫治疗响应与否分为响应组及无响应组），分别进行蛋白质组学及蛋白磷酸化组学检测及分析。

主要内容&结果

1. 血小板活化抑制CD8+T细胞的免疫作用，减弱免疫治疗反应

xCell分析发现，血小板和CD8+T细胞水平分别在NS组和S组中显著升高（图1B，C）。在所有细胞类型中，血小板与CD8+T细胞表现出最高的负相关性，并且血小板与CD8+T细胞之间存在潜在的直接物理相互作用（图1D，E）。在MSKIMPACT ESCC免疫治疗队列中，较高的血小板计数与较短的总生存期（OS）和无进展生存期（PFS）有关（P<0.05）（图1F）。基于这些发现，推测血小板可能通过损害CD8+T细胞的功能而引起ESCC免疫疗法耐药性。

为了进一步探索血小板和CD8+T细胞的联系，团队进行了比较分析，发现S组和NS组之间有298种显著差异表达蛋白（DEP）。其中功能通路富集发现在非响应组富集到的蛋白参与血小板激活及纤维蛋白凝块形成相关通路，而抗原形成及作用、T细胞受体通路、脂肪酸代谢等通路则显著富集与响应组。GSEA分析还显示，非响应组的血小板活化、聚集通路相关蛋白显著富集。参与血小板活化的蛋白质，如F2、FGA、FGB和FGG，在非响应组中显著上调，磷酸蛋白水平也显著上调（图1G）。此外，团队还在IMvigor210转移性尿路上皮癌免疫治疗队列中观察到FGA、FGB和FGG的相似表达（图1H）。它们都与CD8+T细胞水平呈显著负相关（图1I）。其中，基于TCGA泛癌基因mRNA表达数据集，FGA表达与肿瘤类型的免疫疗法ORR呈显著负相关（图1J，K）。

总体而言，这些结果表明，血小板活化通过潜在的物理相互作用抑制CD8+T细胞的免疫作用，从而减弱了免疫治疗反应（图1L）。

2. 10个具备更好灵敏度跟特异性的免疫响应相关的分子靶标

接下来，团队开始确定S组和NS组之间的DEP是否可以区分对免疫疗法有反应的响应患者和非响应患者（图2A）。团队将发现队列随机分为训练集（80%，N=42）和测试集（20%，N=11）。基于DEP，最终筛选了10个特征（包括ADD2、FGA、FGG、SPTB、ZC3H7B、LSR、NDUFB7、RNF214、WIPF2和NCS1），在训练集上具有高准确性（0.90）、敏感性（92%）和特异性（88%），在测试集上具有准确性（1.00）、敏感性（100%）和特异性（100%）。ROC曲线显示了该模型的高预测能力，在训练集和测试集上，曲线下面积（AUC）分别为0.93和1。此外，该模型也在独立验证队列（N=20）中进行了验证，包括6名S患者和14名NS患者。值得注意的是，该模型还实现了高准确性（1）、敏感性（100%）和特异性（100%），AUC为1（图2B–E）。

结论与展望

1）本研究结果显示肿瘤组织免疫微环境中激活的血小板可能通过直接物理接触相关蛋白，抑制了CD8+T免疫细胞的免疫活性，进而对免疫治疗产生了抗性。同时找寻到了一组能够有效区分免疫治疗响应者与非响应者的生物标志物，这些标志物的检测结果有望在临床上用于指导个性化治疗方案的选择。

2）该研究通过蛋白质组学数据，研究间接提供了潜在的治疗策略线索，即靶向影响免疫和线粒体功能以及血小板激活过程的通路或分子，有可能改善免疫疗法在ESCC患者中的治疗效果。

尽管该研究取得了多项重要的发现和创新，但在任何科学研究中，总会存在一定的局限性和潜在的不足之处。基于现有的信息摘要，以下几个方面可能存在的不足：

1：样品量及多样性的问题：虽然研究涉及73例ESCC患者样本，但具体的发现需要更大规模、多样化的样本集进行验证，以确保所得结论的普遍性和跨种族、地域的适应性。

2：临床验证及前瞻性研究：文章虽提及生物标志物在独立验证队列中得到验证，但未详细介绍这部分数据的详细统计分析和长期随访结果，未来可能需要进行更大规模、前瞻性的临床试验来验证这些生物标志物的实际临床应用价值。

3：其他因素：未充分讨论其他可能影响免疫治疗反应的因素，如患者年龄、性别、合并症、肿瘤分期、先前治疗史等因素，这些变量可能在一定程度上混淆了生物标志物与治疗反应之间的关系；论文没有详细讨论患者接受免疫治疗的具体持续时间和剂量，这些因素可能对治疗效果产生影响，对于生物标志物的预测性能和治疗策略的制定具有重要意义。

团队介绍

韩昱晨：医学博士、博士生导师，上海市胸科医院病理科主任医师，主任，国际肺癌联盟（IASLC）病理委员会委员，主持国家自然科学基金面上项目2项，美国匹兹堡大学医学部病理系博士后，《中华病理学杂志》通讯编委。

丁琛：复旦大学人类表型组研究院副院长、复旦大学生命科学学院教授、遗传工程国家重点实验室PI、复旦大学附属中山医院双聘教授，博士生导师。近五年在Nat Biotechnol、Adv Sci、Sci Adv、JHO、Hepatology、Nat Commun等杂志发表文章69篇，其中独立/共同通讯SCI论文38篇，被引4100次；获批中/美专利5项，申请中国专利10项。

【Sci Adv】单细胞测序解析人类宫颈鳞状细胞癌发生进展的细胞亚群和特征基因

【Nature Genetics】8个不同国家地区食管鳞状细胞癌突变特征分析

【Cancer Discovery】复旦大学樊嘉院士高强团队发现KRAS突变型肝内胆管癌中新型炎症检查点的功能机制

【Nat Commun】多组学分析揭示中国人群的透明肾细胞癌分子特征图谱

【Gut】肝癌早期诊断的中国方案：无创性外周血游离DNA 5hmC方法

【 Adv Sci 】VS【Nat Commun】早期肺癌辅助诊断的中美方案比较

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