近日，癌癥免疫治療領(lǐng)域又取得突破性進(jìn)展。

來自以色列魏茨曼科學(xué)研究院的Yardena Samuels與美國國家癌癥研究所的Eytan Ruppin聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在黑色素瘤中，腫瘤內(nèi)異質(zhì)性（ITH）越高，免疫系統(tǒng)抗癌的能力就越容易被抑制，癌癥進(jìn)展的就更快。

而且，他們還發(fā)現(xiàn)，在黑色素瘤中，相比于腫瘤突變負(fù)荷（TMB）等因素，腫瘤內(nèi)異質(zhì)性對(duì)免疫治療的效果影響更大。甚至腫瘤內(nèi)異質(zhì)性對(duì)免疫治療療效的預(yù)測(cè)，比TMB更好。這項(xiàng)重要的研究成果發(fā)表在頂級(jí)期刊《細(xì)胞》上[1]。

▲ 腫瘤異質(zhì)性與免疫響應(yīng)和患者生存之間的關(guān)系

說起腫瘤免疫治療，我們都知道，在腫瘤免疫治療領(lǐng)域有個(gè)非常重要的假設(shè)：腫瘤的突變負(fù)擔(dān)，也就是TMB越大，新抗原就越多，腫瘤的免疫原性就越強(qiáng)[2，3]。

言外之意，TMB越高，免疫治療效果應(yīng)當(dāng)更好。

近年來的一些研究也確實(shí)證實(shí)，TMB高與免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療效果好相關(guān)[2-6]。去年，全球首個(gè)Ⅲ期前瞻性臨床研究表明，TMB可以作為免疫治療療效的預(yù)測(cè)方法[7]。

不過，與此同時(shí)，很多科學(xué)家也觀察到，TMB高的患者對(duì)免疫治療的反應(yīng)也不一致[8]，很多TMB低的患者對(duì)免疫治療也有反應(yīng)[9]。

這就讓很多科學(xué)家對(duì)TMB與免疫治療之間的關(guān)系起了疑心，“恐怕不靠譜啊，背后肯定還有其他的重要因素沒有被逮到。”

▲ 免疫細(xì)胞（該圖片由David Mark在Pixabay上發(fā)布）

那么這個(gè)躲藏在幕后操縱一切的無形之手究竟是啥呢？

思路得從科研論文里面找。

Samuels和Ruppin團(tuán)隊(duì)的研究人員注意到，最近有些研究發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性（ITH）可能會(huì)影響免疫系統(tǒng)對(duì)它監(jiān)視[10-12]。

腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性是啥意思呢？實(shí)際上，腫瘤細(xì)胞在分裂增殖的過程中，它們的后代在基因上會(huì)與前面的腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)差異，這就是腫瘤的進(jìn)化，是腫瘤細(xì)胞的之間的遺傳多樣性。

有些讀者可能要問了，那這和TMB有啥區(qū)別？雖然TMB和腫瘤的異質(zhì)性“你中有我，我中有你”，但是還真有區(qū)別。例如，TMB很高的腫瘤異質(zhì)性可能很低；而一個(gè)異質(zhì)性很高的腫瘤也可以有很低TMB。這是為啥呢？

舉個(gè)極端的例子，如果一個(gè)腫瘤里面的所有細(xì)胞都是同一個(gè)細(xì)胞的翻版，那無論這個(gè)腫瘤細(xì)胞里面有多少突變，它們都是一毛一樣的。這個(gè)腫瘤可以說就沒有異質(zhì)性了，哪怕它的TMB大破天。反之亦然。當(dāng)然這種現(xiàn)象在臨床上是不存在的。

▲ 左圖異質(zhì)性高，右圖異質(zhì)性低

實(shí)際上，已經(jīng)有一些研究觀察到了腫瘤內(nèi)異質(zhì)性低與患者預(yù)后好之間存在相關(guān)性[13，14]。這就意味著腫瘤的異質(zhì)性與腫瘤的免疫監(jiān)視高度相關(guān)，確實(shí)值得研究。

研究人員首先在現(xiàn)有的TCGA數(shù)據(jù)庫中做了初步分析。他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于黑色素瘤患者而言，患者的TMB和基因的拷貝數(shù)變異，作為單一預(yù)測(cè)因子，與患者的生存率沒有相關(guān)性。但是腫瘤異質(zhì)性低的患者，生存期明顯好于異質(zhì)性高的。這也與之前的研究結(jié)果一致。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，異質(zhì)性高且TMB或拷貝數(shù)變異低的患者，生存率最差?？刂茲撛诘幕祀s因素之后，這個(gè)結(jié)果仍然成立。

這些結(jié)果清晰地告訴研究人員，腫瘤的異質(zhì)性對(duì)患者的生存影響非常大。真的值得單獨(dú)研究。

▲ 各種不同的因素與患者生存率之間的關(guān)系

不過，擺在研究人員面前的一個(gè)問題是，盡管TMB與異質(zhì)性存在不同，但是正如我們前面說過的那樣，它們二者大部分時(shí)候是“你中有我，我中有你”，要單獨(dú)拆開來研究是非常不容易的。

本研究的創(chuàng)新之處在此時(shí)就迸發(fā)出來了。

研究人員用適度的紫外線（UVB）照射一個(gè)黑色素瘤細(xì)胞系，照完之后做全外顯子測(cè)序。結(jié)果和預(yù)料的一樣，照射后的黑色素瘤細(xì)胞的TMB升高了，異質(zhì)性也升高了。不過，經(jīng)過紫外線照射的細(xì)胞在培養(yǎng)皿里的生長(zhǎng)速度卻變慢了。

▲ 細(xì)胞系被UVB處理過程

然后他們將未經(jīng)紫外線照射，和紫外線照射處理的癌細(xì)胞，分別移植到不同的小鼠體內(nèi)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過紫外線照射的癌細(xì)胞，在小鼠體內(nèi)形成的腫瘤，生長(zhǎng)速度卻是明顯變快了。這暗示，紫外線照射后的癌細(xì)胞，對(duì)免疫系統(tǒng)的抑制似乎變得更強(qiáng)了。

▲ UVB照射后，癌細(xì)胞變得狂野了

隨后，研究人員用PD-1抑制劑分別處理兩組小鼠，結(jié)果正如研究人員預(yù)期的那樣：經(jīng)過紫外線照射的癌細(xì)胞，對(duì)PD-1抑制劑的反應(yīng)小。這進(jìn)一步暗示，腫瘤的異質(zhì)性在背后搗鬼。

眼尖的朋友肯定已經(jīng)注意到了，上面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并沒有將TMB撇開。

為了解決這個(gè)問題，研究人員做了一個(gè)巧妙的設(shè)計(jì)。

他們從經(jīng)過紫外線處理的黑色素瘤細(xì)胞中，單獨(dú)分離出來了兩個(gè)單細(xì)胞克?。?/span>SCC）。單細(xì)胞測(cè)序結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)單細(xì)胞克隆的異質(zhì)性非常低，細(xì)胞的突變量差異也非常大，從3600到16977個(gè)體細(xì)胞突變的細(xì)胞都有。

然后把這兩個(gè)單細(xì)胞克隆和它們的親代細(xì)胞分別移植到不同的小鼠身上，結(jié)果出人意料。異質(zhì)性極低的單細(xì)胞克隆丟失了親代的攻擊性表型，變得特別不愛生長(zhǎng)。

▲ 和爹媽相比，單克隆（SCC）似乎都不太行

為了進(jìn)一步確認(rèn)，研究人員又分離了20個(gè)單細(xì)胞克隆，和上面的結(jié)果一致，長(zhǎng)出的腫瘤非常小，一般在2-3周左右就自行消失了。這基本就確定異質(zhì)性低與腫瘤攻擊性低有關(guān)。

▲ 所有的單克隆都不行

在后面的研究中，研究人員還將上面的20個(gè)克隆分組混合移植給小鼠，發(fā)現(xiàn)混合的越多，異質(zhì)性越高，腫瘤的生長(zhǎng)速度越快。即使是在突變負(fù)荷相似的條件下，這個(gè)結(jié)論仍然成立。這就證實(shí)：腫瘤內(nèi)異質(zhì)性決定了腫瘤的增長(zhǎng)。

▲ 混合研究實(shí)驗(yàn)

那背后的原因又是什么呢？

研究人員發(fā)現(xiàn)，異質(zhì)性低更容易被免疫系統(tǒng)排斥。如果敲除小鼠體內(nèi)的T細(xì)胞，它們就可以和“爸爸媽媽們”一樣放肆生長(zhǎng)了。

▲ 沒有了免疫系統(tǒng)的壓制，單克隆活了

說來也奇怪，對(duì)于那些單克隆癌細(xì)胞形成的腫瘤而言，T細(xì)胞浸潤更多，而且T細(xì)胞也更活躍，甚至連有免疫抑制功能的調(diào)節(jié)T細(xì)胞都變少了。

研究人員認(rèn)為，相比于異質(zhì)性低的腫瘤而言，異質(zhì)性高的腫瘤由于新抗原被“被稀釋”，就變得沒有免疫原性。

最后，研究者們分析了經(jīng)過PD-1抑制劑或CTLA-4抑制劑體治療的患者生存率，發(fā)現(xiàn)患者生存率與腫瘤的異質(zhì)性密切顯著相關(guān)，而TMB沒有顯著相關(guān)性。

總的來說，這個(gè)研究表明，腫瘤的異質(zhì)性是個(gè)很好的預(yù)測(cè)黑色素瘤療效的標(biāo)志物，而且可以與TMB聯(lián)合使用。

參考資料：

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