【Journal for ImmunoTherapy of Cancer】北肿团队借助Olink蛋白组学发现食管癌免疫治疗潜在预后蛋白标志物

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研究背景
食管癌中国的高发性特色肿瘤,也是全球第七大癌症和第六大癌症死亡原因。大多数的食管癌患者被诊断为晚期,其5年存活率低于5%,极大影响了生活质量。目前针对食管癌治疗的预后较差,治疗选择也十分有限,因此迫切需要寻找更好的治疗方法。
 
导致食管癌发生的主要危险因素(图源网络
免疫检查点抑制剂(ICI)包括抗CTLA-4和PD-L1的ICI,为癌症患者带来了新的希望。然而ICI单独治疗食管癌的客观缓解率(ORR)只有10%-20%,并且只有一小部分患者可以从中获益。这表明迫切需要可靠的生物标志物来优化患者的选择。目前,已进行深入研究的有效候选生物标志物包括PD-L1表达,肿瘤突变负荷(TMB)等。但目前依然没有十分有效的生物标志物,因此寻找新的候选生物标志物来加强食管癌肿瘤免疫疗法的临床效益仍迫在眉睫。
新文速递

北京大学肿瘤医院鲁智豪/沈琳教授团队和首都医科大学张恒辉教授团队,近期在国际期刊Journal for ImmunoTherapy of Cancer (IF 10.9)杂志上发表最新研究进展:采用Olink PEA技术平台,对91例食管癌患者治疗前和ICI治疗中的158份血液样本中的92个肿瘤免疫相关蛋白质进行了检测,确定了三种与食管癌患者免疫治疗预后相关蛋白标志物;随后,作者建立了包含三种蛋白质的血管生成相关风险评分;该评分代表了免疫抑制状态,可以更好地预测食管癌患者的免疫检查点抑制剂治疗反应

 
研究设计
91例食管癌患者招募入组:其中9例接受了抗PD-1/PD- L1联合抗CTL-4 ICI治疗;64例接受了单独ICI治疗;18例接受了ICI联合抗血管生成治疗。84例(92.3%)被诊断为食管鳞状细胞癌。根据RECIST V.1.1,24例患者被确定为有治疗响应(R),65例患者被确定为无响应(NR)。研究团队采集了这91例患者治疗前的基线外周血和67例患者治疗后的血液,对治疗前后的血清蛋白质组进行了配对分析。

 
究流程图
 

研究解读

  食管癌免疫治疗前后血清蛋白质水平的变化

研究人员首先探讨了ICI对血清蛋白质组的影响(不考虑是否响应)。92种蛋白中,有47种在抗PD-1治疗后有显著改变。基于GO和KEGG通路分析表明:细胞与细胞黏附调节,T细胞活化和白细胞与细胞粘附调节等信号通路显著上调;在ICI治疗中改变的蛋白质富集于细胞因子-细胞因子受体相互作用,以及自然杀伤细胞介导的毒性作用。

研究中患者的治疗结果和血清蛋白质组的变化

随后,研究人员进一步研究了治疗响应(R)和无响应(NR)患者在ICI治疗期间血清蛋白质组的变化。响应者在ICI治疗后,92个蛋白质中有22个上调;无响应者在接受治疗后,三种蛋白(TRAIL,TWEAK和ICOSLG)下调,47种蛋白上调。这些显著变化的蛋白质主要富集于免疫相关的生物学通路。研究人员还特别发现治疗后CD5和IL-15仅在响应者中升高。
 

   通过血浆蛋白质水平预测OS和PFS

为了探究血浆在ICI治疗预测中的应用,研究人员分析了血浆蛋白水平和生存结果间的关系。Cox单因素分析表明7个血浆蛋白质(TNFRSF12A、CD83、ICOSLG、CD5、TRAIL、TNFRSF21和 DCN)与更好的OS(总生存期)相关17个蛋白(CSF-1、TIE2、HGF、ANGPT2、ADA、VEGFA、IL-8、PDGF-subunit-B、CXCL11、MCP-3、TNFSF14、ANGPT1、IL-7、IL-6、MMP12、EGF和CD40-L)与不良OS相关
在分析PFS(无进展生存期)终点时,研究人员检测到了6种相关蛋白(IL-8、TIE2、MCP-1、HGF、CCL20和TNF)。有趣的是,IL-8、TIE2和HGF也与较短的OS显著相关。这些蛋白已被发现具有促进肿瘤血管生成的功能,提示血管生成相关因素可能是原因之一

  基于血管生成相关蛋白建立风险评分

研究人员基于三种血浆蛋白进行了随时间变化的ROC曲线分析,发现单因素对OS有一定预测作用。通过整合三个因素,建立了“血管生成相关风险评分”模型。该模型具有更好的预测效果,其6个月AUC为0.863,18个月AUC为0.716。该风险模型对于食管癌患者ICI治疗响应也有很好的预测作用,AUC为0.822(下图H)。此外,研究人员还发现PD-L1表达与ICI治疗结果无关。这也侧面证实了血管生成相关风险评分是针对食管癌患者免疫治疗预后与响应很好的预测指标。

血管生成相关蛋白的预后和预测价值分析

随后,研究人员根据血管生成相关风险评分将患者分为两组,对风险评分与所有血浆蛋白质水平的相关性进行了分析。IL-6、IL-8、MMP12、CSF-1、HGF、ANGPT1和LAP-TGF-beta-1是与分析评分密切相关的蛋白质,只有TRAIL与风险评分呈负相关。值得注意的是,在强相关因子中,MMP12和CSF-1均与巨噬细胞,尤其是m2巨噬细胞的趋化性有关;IL-8和IL-6则被认为是髓系衍生的抑制细胞(MDSCs)和巨噬细胞分泌的免疫抑制因子,是ICI治疗黑色素瘤、非小细胞肺癌、结直肠癌,胃癌和肝细胞癌的负面预后因素。这些结果表明,血管生成相关风险评分与免疫抑制间存在相关性,部分解释了该风险评分的预测价值

  抗血管生成治疗方案对预后的影响

基于上三种血管生成相关血清蛋白质对不良免疫治疗的预测结果。研究人员假设,靶向抗血管生成治疗可能是联合ICI治疗的好方法。将单一ICI治疗与ICI联合抗血管生成治疗分成两组,发现后者的OS有明显改善。此外,与单独的抗PD1/PD-L1治疗相比,抗CTLA4联合抗PD1/PD-L1治疗并未显著改善食管癌患者的OS和PFS。这些结果进一步支持了ICI与抗血管生成联合治疗有望改善晚期食管癌患者的临床疗效

研究展望

Olink肿瘤免疫panel 被应用于该研究中,对92种血浆蛋白生物标志物进行检测,确定了与食管癌免疫治疗预后有关的三个血管生成相关蛋白标志物IL-8TIE2HGF。作者建立了一个包含三个标志物的“血管生成相关风险评分”,可以反映出免疫抑制状态,更好地预测ICI响应。PEA技术使用微升样本即可准确测量多重低丰度蛋白质。作者在研究中选择的Olink 肿瘤免疫 panel涵盖了包括肿瘤免疫、趋化性、血管和组织重塑、细胞凋亡,代谢和自噬在内的相关蛋白质,能够提供免疫治疗的血浆蛋白质组景观图,使作者从外围视角更好地发现与ICI治疗效果相关的分子变化。

研究人员特别关注的三种血浆蛋白IL-8、TIE2和HGF均与OS和PFS显著相关。先前的研究已经证实了这三种蛋白与血管生成或免疫抑制相关。而在基于风险评分将患者分为高风险和低风险组时,研究人员还观察到在低风险组中富集的大多数因子均与免疫抑制相关,这进一步证实了风险评分具有评估免疫抑制状的潜力。

作者指出,该研究为仅包含有限样本的回顾性分析期待血管生成相关风险评分模型能够在更大型的前瞻性队列中得到进一步证实。此外,扩大蛋白质检测范围和更多探索具体机制的研究将有助于深入了解肿瘤血管生成机制和肿瘤微环境。上述研究均可以对未来的临床试验设计提供见解,并有望使更多患者从临床获益。

参考资料:
1. Gao M, Wu X, Jiao X, et al. Prognostic and predictive value of angiogenesis-associated serum proteins for immunotherapy in esophageal cancer. Journal for ImmunoTherapy of Cancer 2024;12:e006616. doi:10.1136/jitc-2022-006616.
 

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2025年1月8日 09:43
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