今天和大家分享的文章是一篇研究炎性小体与癌症免疫微环境关系的文章，文章的题目为Establishment of tumor inflammasome clusters with distinct immunogenomic landscape aids immunotherapy。文章通过系统性的研究炎性小体与肿瘤免疫微环境的关系，建立了炎症小体平衡癌症分析（CAIB）网站，为肿瘤分类和临床治疗提供指导。

研究背景

炎性小体是指细胞质多聚蛋白复合物，可感知病原体或危险相关分子模式（分别为 PAMP 或 DAMP）以介导炎症反应并诱导程序性细胞死亡，称为细胞焦亡。近年来，越来越多的研究致力于阐明炎症体信号在肿瘤发生中的作用。阐明炎症小体信号在不同类型癌症中的意义有助于阐明其作用。

免疫检查点阻断（ICB）被认为是一种很有前途的肿瘤治疗方法。然而，由于其内在和外在机制，许多实体瘤迅速产生了对ICB的耐药性。最近的研究获得了令人困惑的观察结果，即炎症小体信号激活剂和抑制剂都可以重塑肿瘤免疫抑制环境，从而影响ICB治疗的疗效。因此，调节炎症小体信号可能是克服ICB耐药性的一种有希望的方法。然而，炎症小体状态、肿瘤免疫抑制微环境和ICB耐药性之间的复杂关系需要进一步研究。

在本研究中，为了系统地探讨炎性体信号在肿瘤生物学和治疗中的作用，研究者基于33种肿瘤类型的5个炎性体信号相关基因组，分析了炎性体信号的反应步骤。总结了6个具有不同基因组模式、生物表型以及与ICB治疗的反应。建立了炎症小体平衡癌症分析（CAIB）网站，为肿瘤分类和临床治疗提供指导。

研究路线

研究结果

1、炎症小体信号传导步骤的模式

研究结果：1）逐步探索肿瘤炎性体信号转导，共141个基因来自5个基因组，分别代表传感（15个IC相关基因）、激活（34个CASP1相关基因）和终止（13 个 GSDMD、72 个 IL1B和 8 个 IL18 相关基因）确定了炎症小体信号传导的步骤。

2）通过比较20种肿瘤类型的肿瘤和配对正常样本，探索炎症小体信号传导模式。在三种类型的肿瘤中（KIRC：肾透明细胞癌，KICH：肾嫌色细胞癌，ESCA：食管癌）富集了五种炎性体信号相关基因集，并且在这些肿瘤中有更多的炎性体信号相关基因一致上调（图1b-C）。

3）四种肿瘤类型（LIHC：肝细胞肝癌、CHOL：胆管癌、LUSC：肺鳞状细胞癌和BLCA：膀胱尿路上皮癌）显示出不同的模式。此外，在肿瘤中观察到IC和IL1B相关基因之间的相似模式（图1B）。

研究结论：这些发现表明肿瘤类型之间存在不同的炎性体状态。

2、具有重要临床意义的炎症小体簇

研究结果：1）基于五个炎症小体信号相关基因集的SSGSEASCORE，对33种肿瘤类型的9881个样本进行了无监督一致性聚类分析。在评估了聚类一致性、增量面积和平均轮廓宽度后，为所有肿瘤样本建立了六个稳健的炎症小体聚类（图2A）。簇1和簇2的特征是低IC分数，分别具有相对较低和较高的IL1B分数（IC^LowIL1B^Low和IC^LowIL1B^High）。簇3和簇4的特征是中等ICscore，分别具有相对较高的CASP1和较高的IL18分数（IC^MidCASP1^High和IC^MidIL18^High）；簇5和簇6的特点是ICscore较高，IL18得分相对较低，IL18得分较高（IC^HighIL18^Low和IC^HighIL18^High）。

2）研究者发现PCPG、LGG和GBM在cluster1中过度富集；簇2中的ACC、KICH、PRAD、THCA和UVM；BLCA和UCEC在簇3中；簇4中的BRCA、COAD、KIRC、LIHC、OV和READ；簇5中的DLBC、LAML和TGCT；集群6中的CESC、ESCA、HNSC、LUAD、LUSC、PAAD和STAD（图2C）。七种肿瘤类型在六个簇中分布相对均匀。

3）作者发现不同的簇表现出不同的生存过程（图2D‒E）。

研究结论：炎症信号状态可能对临床预后有很大影响。

3、炎症小体簇的基因组决定因素

研究结果：为了深入了解每个炎症小体簇的特征，研究者试图确定它们的多组学特征。

簇1：IC^LowIL1B^Low肿瘤具有CIC、IDH和ATRX的高突变频率，以及1p/19q编码缺失的高频率（图3）。ATP2B3高表达的肿瘤具有NLRP3和NLRC5的弱表达。与其他簇相比，簇1被发现具有典型的miRNAs下调。MiR-200家族被确定为簇1中自上而下调节的miRNAs。

簇2：IC^LowIL1B^High肿瘤显示高频BRAF突变（图3）。在簇2中最丰富的癌症基因中（图3），ZBTB16可以抑制炎症反应，导致该簇中炎症小体得分较低。

簇3：IC^MidCASP1^High肿瘤富含高突变频率的PTEN、ARID1A、CTCF、PIK3CA和PIK3R1（图3）。

簇4：IC^MidIL18^High恶性肿瘤的特征是APC、KRAS、VHL、GATA3和CDH1的高突变（图3）。

5）簇5：IC^HighIL18^Low肿瘤显示HLA-B和KIT的突变频率增加，病灶区域无明显改变，同时节段数量减少（图3）。

6）簇6：肿瘤包含TP53、CDKN2A、NAV3、KMT2D和AHNAK2的高突变频率（图3）。

4、IC^Mid和IC^High簇表现出免疫抑制表型

研究结果：1）为了探索炎症小体簇的生物学表型，研究者首先进行GSEA分析，以确定簇相关基因集和途径。在泛癌水平（图4A），簇1和簇2主要与神经系统过程表达增加有关；簇3和簇4与具有代谢和细胞外基质组织有关；簇5和簇6与免疫系统过程有关。

2）通过三个成熟的基因集和GSE39582的IHC评分验证，巨噬细胞是IC^Mid和IC^High簇（图14b）中主要的免疫抑制细胞成分（图4B）。

3）通过重点研究免疫调节剂的表达，包括共刺激和共抑制分子。研究者发现共刺激和共抑制分子在簇3/4/5/6中相对上调（图4C）。这些结果表明，免疫调节剂的异常表达模式可能是IC^Mid和IC^High簇免疫抑制的内在原因。

4）基于炎症小体聚类系统开发有效的方法来对外部肿瘤样本进行分组。研究者开发了六种机器学习算法，并选择了有效性最高的支持向量机（SVM）算法进行进一步分析（图4D）。

5）IC^Mid和IC^High簇显示，与IC^Low对应物相比，生存时间缩短（图4E）。此外，抗PD-L1治疗对IC^Mid和IC^High簇的临床疗效低于IC^Low（图4F）。

研究结论：这些发现表明炎症体信号激活的簇对ICB方案具有抵抗力。

5、炎症小体抑制可以有效抑制具有高炎症小体信号活性肿瘤中的 TAM 浸润和 PD-L1 表达

研究结果：1）研究者发现AIM2和NLRP3表达较高的患者往往有较高的TAM（IBA-1+）浸润（图5A），表明炎症小体信号与TAM浸润呈正相关。

2）当癌细胞与TAM共培养时NLRP3、AIM2、裂解的半胱天冬酶1和IL-1β的表达显著上调（图5B-C）。此外，研究最广泛的免疫检查点PD-L1在TAM共同培养的癌细胞中的表达增加（图5B‒C）。

3）将炎性体信号抑制癌细胞与TAM共同培养。结果表明，癌细胞中的炎性体抑制显著减少TAM浸润，伴随着免疫抑制M2极化的减弱趋势（图5D-E）。

4）炎症小体抑制也抑制了肿瘤细胞诱导的TAM中PD-L1过度表达的影响（图5F‒G），表明肿瘤细胞减少促进了TAM的免疫抑制能力。

研究结论：这些结果表明炎症体信号在调节癌细胞和TAM相互作用中起着关键作用。

6、炎症小体抑制增强PD-L1受体阻滞剂对炎症小体高度激活肿瘤的疗效

研究结果：1）PD-L1阻断剂对SB或B16F10肿瘤模型的疗效可忽略不计。然而，当研究者将MB治疗与PD-L1阻断剂联合使用时，PD-L1阻断的疗效显著提高。结果表明，联合治疗延长了SB和B16F10肿瘤的生存时间并抑制了肿瘤生长（图6A-D）

2）两种肿瘤模型的联合治疗延长了生存期并抑制了肿瘤生长，取得了类似的结果（图6E‒H）。

研究结论：炎症小体抑制通过改善炎症小体高度激活肿瘤中的抗肿瘤免疫环境来提高PD-L1阻断的治疗效果。

7、炎症小体平衡（CAIB）网站的癌症分析

研究者建立了CAIB网站（http://l.neuroscience.org.cn/）将新上传的患者转录组分为炎症小体群。来自CGGAGBM队列的内部胶质瘤数据集和SVMAlgorithMBA基于这五个炎症体信号相关评分预测的聚类显示出与来自TCGAGBM队列的相似的生物学特征，从而炎症小体分类系统的准确性和适用性。

研究小结

       在本研究中，研究者基于33种肿瘤类型的5个炎性体信号相关基因组，分析了炎性体信号的反应步骤。总结了6个具有不同基因组模式、生物表型以及与ICB治疗的反应。建立了炎症小体平衡癌症分析（CAIB）网站（http://l.neuroscience.org.cn/），为肿瘤分类和临床治疗提供指导。

参考资料：Establishment of tumor inflammasomeclusters with distinct immunogenomic landscape aids immunotherapy