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干扰素高免疫表型在结直肠癌免疫治疗反应中的定义作用

期刊:Cancer CellDOI:10.1016/j.ccell.2024.12.008

这篇文档属于类型a,是一篇关于结直肠癌免疫治疗反应机制的原创性研究。以下是详细的学术报告内容:


主要作者及机构
本研究由Amelia Acha-Sagredo、Pietro Andrei、Kalum Clayton等来自英国弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)、伦敦玛丽女王大学(Queen Mary University of London)、意大利比萨大学(University of Pisa)等多家机构的科研团队合作完成,通讯作者为Francesca D. Ciccarelli。研究于2025年2月10日发表在Cancer Cell(第43卷,292-307页),标题为《A Constitutive Interferon-High Immunophenotype Defines Response to Immunotherapy in Colorectal Cancer》。


学术背景
结直肠癌(CRC)是全球高发恶性肿瘤,其中错配修复缺陷型(dMMR)患者对免疫检查点抑制剂(ICI,immune checkpoint inhibition)的响应率不足50%,而错配修复正常型(pMMR)患者则普遍对ICI无响应。目前,肿瘤突变负荷(TMB)和微卫星不稳定性(MSI)是预测ICI疗效的主要标志物,但二者均无法完全解释治疗反应的异质性。因此,本研究旨在探索肿瘤微环境(TIME,tumor immune microenvironment)中决定ICI响应的关键免疫特征,并寻找可应用于临床的预测标志物。

研究团队假设,干扰素(IFN)信号通路激活的免疫表型可能与ICI疗效相关。此前研究发现,dMMR肿瘤中细胞毒性T细胞和抗原呈递巨噬细胞(TAMs,tumor-associated macrophages)的富集可能促进免疫反应,但其具体机制尚不明确。本研究的目标是通过多组学分析,揭示TIME的组成特征,并开发一种基于单一蛋白标志物的临床检测方法。


研究流程
1. 样本收集与分子分型
- 研究对象:59例结直肠癌患者(28例dMMR,30例pMMR)的肿瘤组织,包括原发灶和转移灶。
- 实验方法:
- 通过靶向测序检测高频突变基因(如KRAS、TP53)和TMB。
- 激光捕获显微切割(LCM)分离肿瘤上皮(TE)和肿瘤间质(TS),进行转录组测序。
- 使用单样本基因集富集分析(ssGSEA)评估29个肿瘤内在和免疫相关通路的活性。

  1. 免疫表型分层

    • 基于7个特征基因(NK细胞、细胞毒性淋巴细胞、CXCL10+ TAMs、IFN反应等)将肿瘤分为“IFN-high”和“IFN-low”免疫表型(IP)。
    • 验证方法:在外部数据集(如TCGA)中重复聚类分析,并与已知的CMS(Consensus Molecular Subtypes)分类对比。
  2. 空间转录组与单细胞分析

    • 使用CosMx空间转录组技术分析4例代表性肿瘤(2例dMMR,2例pMMR),定位T细胞与TAMs的空间邻近关系。
    • 发现T细胞邻近的TAMs和肿瘤细胞中抗原呈递相关基因(如CD74、CXCL9)显著上调。
  3. 体外共培养实验

    • 将CRC细胞系(HCT116和Caco2)与活化CD8+ T细胞共培养,验证IFN-γ诱导的CD74表达机制。
    • 通过IFN-γ中和抗体实验证实CD74上调的依赖性。
  4. 临床验证

    • 在22例接受ICI治疗的dMMR患者中,通过免疫组化(IHC)量化CD74蛋白表达(采用“基质比例评分”,SPS)。
    • 在独立队列(GONO和ATEZOTRIBE试验)中验证CD74 SPS对pMMR患者无进展生存期(PFS)的预测价值。

主要结果
1. 免疫表型与ICI响应
- IFN-high IP肿瘤(占dMMR的60%和pMMR的20%)表现出更高的细胞毒性淋巴细胞浸润和IFN-γ信号激活。
- 在dMMR患者中,IFN-high IP与ICI响应率显著相关(p < 0.01),且不受TMB或MSI状态影响。

  1. CD74的核心作用

    • 空间转录组显示,T细胞通过IFN-γ诱导邻近细胞高表达CD74(MHC II类分子伴侣)。
    • 体外实验证实,CD8+ T细胞通过IFN-γ直接上调肿瘤细胞CD74表达(HCT116中表达增加3倍)。
  2. 临床标志物开发

    • CD74 SPS >18%可显著区分dMMR患者中的ICI响应者(AUC = 0.89)。
    • 在pMMR患者中,高CD74 SPS与更长的PFS相关(中位PFS:26.4 vs. 15.0个月,p = 0.03)。

结论与价值
1. 科学意义
- 首次提出“IFN-high IP”是跨dMMR/pMMR亚型的通用ICI响应标志,突破了传统TMB/MSI的局限性。
- 揭示了CD74作为TIME中T细胞-肿瘤细胞互作的关键介质,为免疫治疗耐药机制提供了新见解。

  1. 临床应用
    • CD74 IHC检测可低成本、标准化地筛选ICI潜在获益患者,尤其为pMMR患者提供了治疗机会。
    • 研究结果支持在临床试验中联合CD74与现有生物标志物(如PD-L1)以提高预测准确性。

研究亮点
1. 方法创新
- 整合LCM转录组、空间单细胞技术和功能性共培养实验,多维度解析TIME异质性。
- 开发CD74 SPS评分系统,简化临床转化流程。

  1. 重要发现
    • 约20%的pMMR肿瘤具有与dMMR相似的IFN-high IP,挑战了当前ICI适应症标准。
    • CD74的预测价值独立于肝转移等不良预后因素,具有更强的鲁棒性。

其他价值
研究数据已公开(Zenodo: 10927005),代码可共享,为后续研究提供了资源。团队计划开展前瞻性试验验证CD74在泛癌种中的预测价值。

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