肺癌进化过程中的定向免疫逃逸

Neoantigen-directed immune escape in lung cancer evolution; IF:41.577;2019.5

今天小编要为大家介绍一篇高质量的今年发表在Nature上的文章。如今癌症的进化与动态免疫微环境之间的相互作用仍不是十分清楚。而这篇文章就主要致力于确定未经治疗的非小细胞肺癌中的免疫浸润模式，评估瘤间与瘤内的浸润差异，并且对免疫逃逸的机制与相关临床结局进行刻画。在文中，作者使用RNA测序和组织病理学评估得到的肿瘤浸润淋巴细胞来分析88个早期未治疗的非小细胞肺癌样本的的258个区域。作者发现免疫浸润在瘤间和瘤内是有差异的，并且具有不同功能机制的新抗原在不同的免疫微环境中表现出功能紊乱富集，最终结果表明，免疫微环境在早期未治疗的非小细胞肺癌中发挥强大的选择压力，这些癌症产生多种免疫逃避途径，这些途径具有临床相关性，并能预测较低的无病生存率。

接下来让我看下文章的主要结果

结果一：免疫浸润的异质性

图1

可以看出作者首先对肺癌免疫浸润性的异质性进行了刻画，在这一部分，如图1所示，作者使用先前提出的去卷积算法对各种免疫细胞进行了评估，结果在来自相同肿瘤的不同区域之间的组织间和组织内观察到了大范围的免疫浸润现象。而无监督的层次聚类则揭示了每种组织中具有两个不同的免疫簇，其对应于高水平和低水平的免疫浸润。将个体肿瘤区域分层为具有高水平或低水平的免疫浸润组。在上图中，a对应肺腺癌，b对应肺鳞癌。多数样本表现出一致高或者一致低的肿瘤浸润水平，但也有部分样本表现出不同的肿瘤浸润水平。

结果二：免疫浸润以及肿瘤进化

图2

作者计算了来自同一肿瘤的肿瘤区域的所有成对组合的基因组和免疫空间中的测量距离，以探索肿瘤基因组特征与免疫微环境之间的关系。（图2a）在比较成对免疫和拷贝数改变距离时观察到了相似的关系，这在肺腺癌样本群中是具有统计学意义的。这些结果印证了免疫和癌症基因组之间的相互作用，并且肿瘤基因组的不同区域具有不同的免疫微环境。作者进一步探索了克隆结构和免疫浸润之间的关系，文章比较肿瘤不同克隆区域CD8+ T细胞浸润的情况，肺腺癌中发现了显著的负相关（图2b，c）。

结果三：免疫编辑与免疫微环境的刻画

图2

作者计算了每个免疫类别从克隆到亚克隆的免疫编辑得分（图2 d），发现在低水平的免疫浸润的肿瘤中，从克隆到亚克隆的突变具有低水平的DNA免疫编辑，而图2e揭示了：新抗原的消耗可能发生在DNA水平，与拷贝数的缺失有关，在这些样本群中，88个肿瘤中的43个样本显示出至少一个克隆新抗原与亚克隆拷贝数缺失事件有关（图2f）。为了确定通过拷贝数缺失产生的克隆新抗原是否比偶然发生的更频繁，作者比较了新抗原与非同源，非同义突变。在具有低免疫浸润水平的肿瘤区域中，与其非新抗原对应物相比，预测为新抗原的非同义突变更可能发生在受到亚克隆拷贝数丢失的基因组区段上（图2g）。在低浸润水平的肿瘤中，低免疫编辑的亚克隆没有观察到高频的新抗原拷贝数缺失（图2h）。

结果四：新抗原的转录抑制

图3

作者进一步在转录水平对新抗原进行研究，作者观察到在高的浸润水平以及杂合的浸润水平中，具有显著低比例的克隆新抗原的低表达（图3a，b）。在群体水平，具有完整的HLA等位的肿瘤与非新抗原以及非同义突变相比表现出显著的抗原低表达（图3c）。如图d所示，作者又对应TCGA样本，看基因不同浸润水平的odds。作者接下来研究了新抗原的甲基化状态，如图3e所示。图3f中可以观察到，在具有新抗原突变的基因中，没有表达的基因比起表达的基因有更高的启动子甲基化。进一步发现，未表达的新抗原比起相同的没有抗原的基因更可能表现出启动子甲基化（图3g）。在表达的新抗原中，我们发现启动子高甲基化状态与纯度和倍性匹配的非突变样本没有差异(图3h)。这些结果表明，免疫压力可能选择启动子高甲基化和新抗原沉默来进化亚克隆。

结果五：抗原呈递的普遍干扰

 图4

如图4a，b所示，对于每个肿瘤区域，克隆和亚克隆新抗原负荷、免疫分类、HLA LOH和抗原呈递(pres)缺陷。在患者水平的患者预后和DNA免疫编辑(IE)。将患者根据他们的免疫逃避能力进行分类。DFS,无病生存。NA,不适用。a和b分别是对肺腺癌以及肺鳞癌的详细刻画。

结果六：免疫逃避能力是NSCLC的预后指标

图4

在文章的最后，作者研究了将免疫浸润的估计值与免疫逃逸机制结合起来是否可以在患者水平具有预后能力。从图4c中可以看出来：肿瘤免疫逃避能力低的患者无病生存时间明显更长。在图4d中，当作者聚焦于低克隆新抗原负荷的肿瘤时，肿瘤的免疫逃避能力仍然是可以预测生存的，这表明在没有免疫逃避的情况下，即使是低克隆新抗原负荷可能也足以引起有效的免疫反应。作者进一步观察到，无论是高克隆新抗原负荷还是低免疫逃避能力的肿瘤，其无病生存率均显著提高（图4e）。

到这里这篇文章的主要结果就介绍完了，这篇文章对非小细胞肺癌的免疫微环境进行了详细的研究刻画，而且这篇文章发的点数如此高，可见无论是文章的研究角度还是其中的方法都非常值得我们仔细学习。

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