肾透明细胞癌患者对anti-PD-1响应与否的决定性因素

撰文 | 章台柳

肾透明细胞癌（ccRCC）是肾癌中最常见的组织学亚型，全球发病率不断上升。ccRCC会发生自发消退，对IL-2和免疫检查点抑制剂（CPI）治疗有响应，所以是一种免疫原性较高的肿瘤类型，但肿瘤突变负荷（TMB）程度中等，与“冷”肿瘤相当。ccRCC中，TMB与CPI的响应性之间没有相关性。ccRCC富含移码插入和删除（fsINDELs），易产生新抗原，但fsINDELs负荷也不能用于预测ccRCC病人是否能从CPI治疗获益。PBRM1突变在60%的ccRCC中出现，有报道称PBRM1突变与CPI响应性之间具有相关性，但在不同研究中结论不一。

大规模肿瘤转录组分析显示，ccRCC是高度免疫浸润的实体瘤类型，但与其他肿瘤不同，高度的免疫浸润与肾切除术后较差的愈后相关【1】。CPI治疗中，高T/低髓系细胞浸润和B细胞丰度高分别在anti-PD-L1和anti-PD-1响应患者中富集。然而，这些特征作为预测性生物标记物的交叉验证产生了不一致的结果【2】，这可能是由于免疫肿瘤内异质性（ITH），尤其是因为先前的研究依赖于对单个肿瘤区域的评估。ITH是ccRCC的常见特征，与无定向扩散模式和术后结果相关。因此，找到针对ccRCC是否对CPI响应及相关预后的生物标志物，需要进一步进行研究。

近日，来自伦敦大学学院癌症研究所的Sergio A. Quezada和克里克研究所的Samra Turajlic在Cancer Cell杂志上发表文章Determinants of anti-PD-1 response and resistance in clear cell renal cell carcinoma，ADAPTeR II期临床试验招募15例转移性ccRCC病人接受nivolumab（anti-PD-1）治疗，取样115个多区域肿瘤样本，进行综合分析。基因组分析显示肿瘤的分子特征与响应性无相关性，但ccRCC特异性人内源性逆转录病毒的表达与临床响应间接相关。TCR分析揭示响应者在治疗前存在较高数量的已经扩增的TCR克隆，说明免疫反应的发生。治疗后，响应者倾向于扩增之前存在的类似的TCRs克隆，即抗原的加工和T细胞的存活都是针对相同的抗原。响应者中，nivolumab结合的CD8+ T发生扩增，表达GZMK/B。研究提示，nivolumab驱动治疗之前扩增的T细胞克隆的维持和替换，但只有维持是与治疗响应具有相关性。即维持和增强已经存在的免疫反应或是anti-PD-1发挥功效的关键因素。

ADAPTeR II期临床试验招募15例转移性ccRCC病人接受nivolumab（anti-PD-1）治疗，根据临床获益不同将病人分为“响应者”和“未响应者”。病人的年龄、性别、IMDC风险分类、存在肉瘤样/横纹肌样特征等都与是否响应无相关性。对样本进行全外显子测序分析，分子特征呈现典型的ccRCC特点，存在VHL突变（77%）（另外15%存在VHL甲基化）、PBRM1（62%）、SETD2（38%）、BAP1（15%）、KDM5C（38%）等突变。但这些基因突变与是否响应nivolumab没有相关性。wGII（染色体复杂性指标）、ITH、体细胞拷贝数改变等都与响应性没有相关性。之前研究显示，ccRCC肿瘤内细胞毒性T细胞的存在和对nivolumab的响应与人类内源性逆转录病毒（HERV）的表达具有相关性。研究人员重新整合分析了HERV的表达情况，发现之前报道的与细胞毒性T细胞出现、对CPI响应的HERV位点并未在响应者和未响应者之间差异表达，或受到免疫治疗影响。进一步分析发现，其中10个HERV可用于区分治疗前或治疗后的响应者和未响应者。这些HERV和LTR元件的转录是ccRCC高度特异性的，反映了肿瘤的纯度，且在无响应者治疗前过度表达，并与抗肿瘤免疫反应的缺失和anti-PD-1的无响应具有相关性。

差异化基因表达分析显示，无论是响应者，还是未响应者，nivolumab治疗都增加T细胞的浸润；相比于未响应者，响应者治疗后表达更高的CD3E、CD8A、GZMB和TCF7，且免疫激活和TCR信号通路在响应者中富集。对样本进行免疫化学和多重免疫荧光分析，发现T细胞数量、CD8+/Treg、CD4+/Treg、总PD-1表达等在响应者和未响应者中（治疗前和治疗后）无显著差异。治疗前，两组都表达较低的GZMB；但治疗后，总GZMB表达和CD8+ T细胞特异性GZMB表达在响应者中显著上升。随后，研究人员对治疗过程中T细胞克隆的扩增和替换进行分析，发现肿瘤样本中的TCR克隆性高于PBMCs，表明肿瘤内发生克隆扩增。响应者在治疗前具有更高的肿瘤内TCR克隆性，治疗后无显著差异。追踪TCR变化，治疗后响应者肿瘤内保留更多之前存在的TCR克隆。即先前存在的扩增的TCR克隆更容易在响应者的肿瘤内保留，而在未响应者中被替换。同样地，扩增的TCR克隆在治疗前和治疗后，其CDR3序列的聚类在响应者中有增加的趋势。

研究人员进一步在响应者和未响应者的肿瘤样本中分离了nivolumab结合的CD8+ T细胞，并进行高维流式分析、RNAseq和单细胞TCR-seq分析。Nivolumab结合的CD8+ T细胞上调促炎细胞/趋化因子和T细胞激活通路，无论是否有临床获益。响应者中观察到高度扩增的CD8+ 克隆，GZMK表达水平更高。Nivolumab结合的CD8+ T细胞与克隆性具有相关性，即Nivolumab结合导致克隆扩增。且响应者中，扩增的克隆成簇存在，大部分是药物结合，由预先存在的和新的TCR组成；而未响应者则整体上缺乏成簇的TCRs。最后，研究人员对已经发表的数据进行分析，验证了CPI响应者的CD8+ T细胞会发生TCRs扩增和GZMB/K上调。

总的来说，研究对转移性肾透明细胞癌在anti-PD-1治疗前和后的基因组和肿瘤免疫微环境的特征进行了详细的描绘，揭示出患者对anti-PD-1有响应的决定性因素，或对ccRCC病人的精准医疗具有参考价值。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2021.10.001

制版人：十一

参考文献

1. Fridman, W.H., Zitvogel, L., Saute` s-Fridman, C., and Kroemer, G. (2017). The immune contexture in cancer prognosis and treatment. Nat. Rev. Clin. Oncol. 14, 717–734.

2. Bi, K., He, M.X., Bakouny, Z., Kanodia, A., Napolitano, S., Wu, J., Grimaldi, G., Braun, D.A., Cuoco, M.S., Mayorga, A., et al. (2021). Tumor and immune re- programming during immunotherapy in advanced renal cell carcinoma. Cancer Cell 39, 649–661.

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