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背景:膀胱癌已成为全球最常见和最致命的癌症之一。据估计,2018年美国估计有81,190例新发膀胱癌病例和17,240例死亡病例,在中国,虽然发病率和死亡率相对较低,但发病率逐年增加,估计每年约有80,500例新发膀胱癌病例和32,900例死亡病例。近期,针对程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)及其配体(PD-L1)的免疫检查点抑制剂的出现,彻底改变了转移性尿路上皮癌的治疗现状。然而,仅有15%至24%接受治疗的患者可以获得有效反应。有效预测晚期膀胱癌患者抗PD-1/PD-L1治疗的疗效仍然是一项巨大的挑战。在本研究中,我们对膀胱癌患者的基因组学、转录组学以及临床资料等多维数据类型进行综合分析,探究可有效反应膀胱癌患者抗PD-1/PD-L1治疗疗效的生物标志物。方法:我们从公共数据库中下载了膀胱癌患者多维类型的数据,包括临床数据、mRNA表达谱数据、基因拷贝数变异数据和基因突变数据。分别分析膀胱癌的RNA测序数据、体细胞突变数据和PD-L1基因扩增数据。将膀胱癌样本分成4种肿瘤微环境免疫类型(TMIT),分别如下:TMIT I型:PD-L1和CD8A的表达水平分别高于其中位值;TMIT II型:PD-L1和CD8A的表达水平分别低于其中位值;TMIT III型:分别具有较高的PD-L1表达水平和较低的CD8A表达水平;和TMIT IV型,分别具有较低的PD-L1表达水平和较高的CD8A表达水平。通过基因富集分析研究与TMIT I型膀胱癌、TP53/RB1突变相关的基因的特征。结果:1)我们的研究表明,膀胱癌TP53突变和RB1突变促进了PD-L1的表达和CD8~+T淋巴细胞的浸润,并激活T效应和干扰素-γ相关基因的表达。TP53突变与高体细胞突变、高转换/颠换率(Ti/Tv)、高C>G颠换率和高吸烟指数(包装/年,图3C)显著相关。基因富集分析提示膀胱癌TP53突变和RB1突变与细胞周期调控、细胞核分裂、DNA损伤与修复反应和错配修复基因缺失相关。TP53和/或RB1突变的膀胱癌患者与野生型膀胱癌患者相比,获得显着延长的肿瘤无进展生存期(6.59月vs 2.12月,P=0.006),其获得的总生存期也更长(14.01月vs 8.10月,P=0.032)。2)TIMT亚型与尿路上皮癌的总生存期或无病生存期无显着相关性。TMIT I分型膀胱癌促进CD8~+T细胞浸润并激活T淋巴细胞效应因子和IFN-γ相关基因表达。TMIT I型膀胱癌其肿瘤突变负荷、溶细胞活性、IFN-γmRNA表达和TIGIT mRNA表达显著高于其他TMIT分型。TMIT I型膀胱癌具有更高的C>T颠换比率和Ti/Tv率。不同突变基因的相互作用分析发现,TMIT I型膀胱癌中RB1突变和TP53突变显著相关。而在TMIT II型膀胱癌中,FGFR3突变与STAG2突变和KDM6A突变显着相关,与TP53突变相互排斥。TMIT I型和TMIT II型膀胱肿瘤之间FGFR3的“免疫球蛋白I-结构域(260-356)”和“蛋白酪氨酸激酶(472-748)”存在不同的氨基酸变异,而RB1的“视网膜母细胞瘤相关蛋白A结构域(373-573)”、“视网膜母细胞瘤相关蛋白B结构域(645-766)”和“Rb C-末端结构域(768-927)”同样存在不同的氨基酸变异。TMIT I型膀胱肿瘤中kataegis存在于21号染色体上,而在TMIT II型膀胱癌中的kataegis则存在于染色体1和15上。膀胱癌TMIT I分型与某些抗肿瘤免疫应答信号通路相关,例如,细胞因子介导的信号传导途径、IFN-γ介导的信号传导途径、免疫应答的激活和MHC I依赖性抗原加工和呈递。结论:1)我们发现TP53和RB1突变在促进PD-L1表达、T细胞浸润和增强肿瘤免疫原性方面具有显著作用。2)TP53/RB1突变状态可作为预测尿路上皮癌中PD-1/D-L1免疫治疗临床反应性的有效生物标志物。3)基于PD-L1表达和CD8~+细胞毒性T淋巴细胞(CTL)状态的TMIT分型适合于膀胱癌的免疫治疗。4)TMIT I分型膀胱癌促进CD8~+T细胞浸润并激活T淋巴细胞效应因子和IFN-γ相关基因表达,其肿瘤突变负荷、溶细胞活性、IFN-γmRNA表达和TIGIT mRNA表达显著高于其他TMIT分型。