結(jié)直腸癌（CRC）是全球癌癥相關死亡的第二大原因。盡管早期發(fā)現(xiàn)和治療取得了進展，但晚期CRC的預后仍然不佳，這強調(diào)了迫切需要新的治療策略。近年來，免疫療法，尤其是針對PD-1/PD-L1和CTLA-4的免疫檢查點抑制劑，已成為一種有希望的CRC治療方法。這些療法在高微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI-H）或錯配修復缺陷（dMMR）型患者亞群中顯示出可觀的臨床益處。然而，大多數(shù)CRC患者以微衛(wèi)星穩(wěn)定性（MSS）為特征，對免疫治療的反應有限，因此需要改進預測方法和新策略來提高免疫治療在更廣泛的CRC患者群體中的有效性。如何精準預測免疫治療響應并開發(fā)增效策略，是當前研究的關鍵挑戰(zhàn)。 類風濕 等 為了構(gòu)建CRC患者的免疫亞型，研究團隊收集了來自TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫的公共數(shù)據(jù)，包括臨床信息和RNA-seq數(shù)據(jù)。通過單樣本基因集富集分析（ssGSEA）和分層聚類，將CRC患者分為高、中、低免疫浸潤亞型（Cluster 3/2/1）。其中高浸潤亞型（Cluster 3）富集CD8+ T細胞、NK細胞和M1巨噬細胞，MSI-H比例高，提示免疫治療敏感性；而中浸潤亞型（Cluster 2）預后最佳，可能與免疫抑制性微環(huán)境動態(tài)平衡有關。 2.基于機器學習模型預測CRC患者免疫治療敏感性 3.使用內(nèi)部隊列和臨床標本驗證預測模型 為了進一步驗證該模型在實際應用中的性能，研究團隊收集了45例患者的標本，同時進行轉(zhuǎn)錄組測序和類器官培養(yǎng)。根據(jù)13個關鍵基因的表達譜，這些患者被分為高評分組和低評分組。研究者采用多重免疫組化（mIHC）檢測臨床樣本中CD8+T細胞、PD-1/PD-L1表達及Foxp3+Treg細胞分布，在高評分組中CD8+T和CD56+NK細胞顯著增加，兩者都與腫瘤殺傷有關；免疫檢查點PD-1和PD-L1的高表達水平表明高評分組患者將從免疫治療中獲益更多。為了評估CRC患者對PD-1抗體的反應性，研究團隊又構(gòu)建了具有天然腫瘤浸潤性免疫細胞的患者來源的類器官（PDOs），并用Nivolumab治療。Ki67免疫熒光染色結(jié)果顯示，抗PD-1治療后，高評分類器官的增殖能力明顯受損，有效抑制了腫瘤的生長。因此，來自臨床樣本的驗證結(jié)果證實了該模型的高準確性和可靠性。 4.基于免疫亞型的藥物篩選確定I-OMe-AG-538是增強抗腫瘤免疫的潛在藥物 免疫亞型分析顯示了區(qū)分個體對免疫治療敏感性的強大能力。為了進一步將免疫治療的益處擴展到更多的CRC患者，基于高（Cluster 3）和低（Cluster 1）免疫浸潤組之間前100個最顯著的上調(diào)和下調(diào)基因來識別可能增強抗腫瘤免疫的潛在藥物。PBMCs和腫瘤細胞的體外共培養(yǎng)實驗顯示，與其他藥物相比，AG-538增強PBMCs介導的腫瘤細胞殺傷效果最為顯著。進一步研究表明，AG-538通過調(diào)節(jié)趨化因子表達激活抗腫瘤免疫應答，顯著提高CCL5和CXCL10水平。隨后的實驗結(jié)果表明，AG-538增強了兩種細胞對抗PD-1治療的敏感性，并有效促進了細胞活化相關細胞因子lFN-γ、GzmB和TNF-α的分泌，但AG-538的作用依賴于抑制IGF1R。此外，體外實驗結(jié)果表明AG-538預處理的CRC細胞仍然表現(xiàn)出更大的腫瘤易感性，而AG-538預處理的PBMC對CRC細胞并沒有產(chǎn)生更強的細胞毒性作用，這表明AG-538主要通過對腫瘤細胞的作用間接激活抗腫瘤免疫，而不是直接作用于免疫細胞。 5.I-OMe-AG-538增強體內(nèi)的抗腫瘤免疫反應 6.AG-538誘導活性氧（ROS）依賴的DNA損傷，下調(diào)多修復基因的表達 受損的DNA是誘導抗腫瘤免疫的重要因素。為了探究AG-538作為IGF1R抑制是否與DNA損傷有關，研究團隊檢測了AG-538處理后的DNA損傷生物標志物γH2AX和53BP1。結(jié)果表明，AG-538顯著增強細胞DNA損傷水平。此外，敲除IGF1R也增加了DNA損傷的程度，但AG-538未能進一步加劇IGF1R敲除細胞的DNA損傷。qPCR結(jié)果等多種分子實驗和蛋白實驗結(jié)果表明，AG-538不僅通過產(chǎn)生ROS誘導DNA損傷，而且通過抑制多修復基因的表達加重DNA損傷。 為了進一步評價AG-538的抗腫瘤免疫作用是否依賴于cGAS/STING通路，研究團隊進行了體內(nèi)和體外實驗。PBMC共培養(yǎng)實驗及MC38小鼠腫瘤模型敲除實驗均證實STlNG低表達及不表達都明顯損害了AG-538的治療效果，表明AG-538誘導的抗腫瘤免疫依賴于腫瘤固有的cGAS-STING激活；流式細胞術(shù)和IHC結(jié)果均顯示在STING抑制或敲除的小鼠MC38同種異體移植物中，AG-538未能誘導lFN-γ+CD8+T細胞、GzmB+CD8+T細胞的浸潤增加。這些結(jié)果共同表明AG-538激活了TME的內(nèi)在免疫反應，促進了免疫細胞的浸潤和活化，為CRC患者免疫治療的有效性提高提供了新的理論依據(jù)。 為進一步探討IGF1R通路在CRC免疫治療中的臨床意義，研究團隊對20例接受免疫治療的CRC患者的標本及其臨床特征信息進行分析。發(fā)現(xiàn)在plGF1R低表達組中應答者的百分比更高，并且應答者的plGF1R低于無應答者，且plGF1R低表達組預后明顯優(yōu)于高表達的患者。為了進一步探索上述免疫評分與IGF1R通路激活之間的關系，將內(nèi)部標本分為高評分組和低評分組，lHC結(jié)果顯示高評分組plGF1R的表達較低。對AG-538處理的CRC細胞檢測13個關鍵基因的表達，在Z-score歸一化后，計算免疫評分，發(fā)現(xiàn)AG-538治療后這些評分顯著升高。這些發(fā)現(xiàn)不僅強調(diào)了預測模型的穩(wěn)健性，而且證實了AG-538抑制plGF1R在引發(fā)抗腫瘤免疫應答中的有效性。 本研究中涉及的mIHC實驗（Panel：CD8、CD68、CD56、PD-1、PD-L1、PANCK、DAPI）利用艾克發(fā)生物的XTSA®染料及相關試劑直觀檢測到高/低免疫評分患者的細胞亞群分布情況，凸顯了mIHC在TME分析中的獨特優(yōu)勢。 本研究通過整合多組學數(shù)據(jù)與機器學習算法，構(gòu)建了基于免疫亞型的預測模型，為CRC患者分層治療提供了新工具；篩選出的新型IGF1R抑制劑AG-538，可顯著增強抗腫瘤免疫反應，并突顯了AG-538與抗PD-1抗體聯(lián)合使用的潛力，作為一種化療免疫治療策略，這為個性化治療鋪平了道路。 全文獲取： 關注公眾號，后臺回復“CRC”獲取文獻原文 艾克發(fā)生物成立于2018年，總部位于北京，核心團隊成員均畢業(yè)于國內(nèi)外著名高校，具備豐富的空間及功能組學產(chǎn)品開發(fā)和臨床轉(zhuǎn)化經(jīng)驗。 參考文獻
圖2. 基于機器學習模型預測CRC患者免疫治療敏感性（源自論文[1]）
圖4.基于免疫亞型的藥物篩選確定I-OMe-AG-538是增強抗腫瘤免疫的潛在藥物（源自論文[1]）
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