免疫浸润：凡是打不倒你的都会让你更强大

小伙伴们大家好呀，今天要为大家介绍的是于2020年11月12日发表于journal of cellular and molecular medicine（IF=4.486）的文章，题目为Characterizing heterogeneity of non-small cell lung tumour microenvironment to identify signature prognostic genes，作者单位是哈尔滨医科大学。

背景

癌症免疫疗法在NSCLC的治疗中提供了持续的临床反应，但一些接受免疫疗法的患者预后仍然很差，并且出现了严重的不良反应，表征肿瘤微环境的异质性有助于准确预测NSCLC患者的预后，本文研究的重点是NSCLC患者的免疫浸润曲线及其与生存结局的相关性。

结果分析

（1）微环境表型

为了了解NSCLC的肿瘤微环境概况，分析了代表27种免疫细胞的782个基因。对于所有1016个NSCLC样本，均使用ssGSEA方法估算每个基因的富集程度。随后，基于层次聚类分析，确定了免疫相关的NSCLC亚型。将所有患者分为三类：亚型1，亚型2和亚型3。与其他两个亚型相比，亚型3包含免疫细胞浸润程度最高，亚型2中的免疫浸润程度次之。CIBERSORT方法用于评估免疫细胞群的比例，结果发现了M0巨噬细胞、naive B细胞、以及活化的树突状细胞的大量浸润。簇3显示出CD8+T细胞浸润水平显著增加。

图1. 肿瘤微环境表型

（2）免疫细胞的预后意义

随后，本文研究了所有三个簇的免疫特征与患者最终存活率之间的临床关联。与其他簇相比（图2A），观察到具有簇3型免疫浸润特征的个体的总生存期（OS）明显更好。然后，研究将NSCLC患者分为LUAD和LUSC，以探讨预后与亚型之间的关系。生存曲线如图2B所示。在簇3-LUSC和3-LUAD队列中发现了最有利的OS，突出了簇3亚群在提供抗NSCLC肿瘤活性的免疫力中的作用。在出现第3类趋势的患者中，多变量Cox比例风险模型显示出更好的OS。为了评估27种人类免疫细胞表型和4种免疫检查点分子是否会影响患者的预后，随后进行了单变量Cox回归（图2C）。（更多生信人原创文章）结果发现总体存活率与γ-δT细胞、嗜中性粒细胞和2型T辅助细胞显著相关。

图2. 免疫细胞的预后意义

（3）炎症和肿瘤免疫功能

为了评估免疫和基质细胞浸润的丰度，使用了ESTIMATE。基质和免疫细胞评分在第2组中最高，其次分别是第3组和第1组（图3A，B）。然而，簇1显示出最高的肿瘤纯度（图3C）。进一步评估了细胞毒性活性的功能与免疫细胞浸润水平之间是否存在相关性。与簇1相比，结果表明簇2和3具有更高的细胞毒性潜能，簇2和簇3之间几乎没有任何差异（图3D）。

最高的APM在亚型3中（图3E）。在第2组和第3组中发现较高的TIL和TIS以及INF-γ21（图3F，G）。通过调节PD-L1或PD-1轴进行的免疫检查点疗法已显示出可以使患者满意的结果。进一步量化了这些关键免疫分子的表达（PD-1，PD-L1，CTLA4，PD-L2）。其中，簇1中的四个检查点显著下降（图3I-L）。随后对一组共刺激和共抑制分子的数据进行了分析，结果发现簇1的共刺激水平最低，如图4A所示。此外，在聚类3中，TILs得分与CD8+T细胞比例之间存在很强的相关性（图4B-D）。聚类3中的那些具有最高相关性，表明可能的组织过程和生物活性。

图3.炎症和肿瘤免疫功能

图4. 潜在的外部免疫机制

（4）免疫微环境之间的功能分析

通过比较三个聚类获得预后的免疫相关基因，结果获得了43个重叠的DEG（图5A）。DAVID工具用于实施DEG的途径富集分析（图5B）。富集结果显示DEGs主要参与细胞粘附分子，HIF-1信号通路以及抗原加工和呈递。为DEGs建立了单变量Cox回归模型，结果揭示了ENO1和SLC34A2被认为是潜在的预后免疫相关基因（图5C）。

图5. DEG的KEGG分析

（5）在GEO数据集中进行验证

为了验证上述两个基因的预后重要性，还探讨了其他NSCLC数据集（GSE11969，GSE13213，GSE30219，GSE41271和GSE42127）。在验证数据集中计算所有个体的RS。根据中位RS值，将患者分为高危和低危类别。在所有这些类别中，生存结局均显著不同（图6A-E）。与高危人群不同，低危人群的OS明显更长，表明ENO1和SLC34A2在验证集中可能很重要。

图6. 训练集和测试集签名的Kaplan-Meier生存分析。

总结

随着人类癌症免疫疗法的突破，最近已在临床上批准了多种免疫疗法来治疗多种癌症。与以往不同，研究人员现在更加关注免疫细胞浸润在NSCLC的发生、发展和预后中的作用。本文通过分析总共2056个NSCLC样本，确定了三个免疫簇和预后免疫特征。这项研究为NSCLC的基本分子机制提供了更深刻的见解。免疫细胞谱分析可以阐明NSCLC的免疫表型，提供预后信息并预测免疫疗法的疗效。

更多生信人原创文章请收藏链接

https://biosxr.gaptools.cn/#/

或者直接添加小程序访问生信人原创文章精选