TMB-L及PTEN突变的MSI-H/dMMR胃肠肿瘤患者获益于免疫治疗概率较低

2021-07-07 求臻医学企宣

本研究旨在探索MSI-H/dMMR胃肠肿瘤患者应用免疫治疗的疗效预测标志物。患者接受二代测序检测基因突变情况,并通过转录组学分析及多重荧光免疫组化评估肿瘤微环境,发现所有TMB-L的患者接受免疫治疗后均未获得CR或PR。与TMB-H肿瘤相比,TMB-L肿瘤接受免疫治疗后PFS和OS显著缩短。PTEN突变患者ORR明显低于野生型患者。PTEN磷酸酶结构域突变患者接受免疫治疗后PFS和OS更差,PTEN突变的肿瘤免疫微环境中CD8+ T细胞水平显著减低,瘤内CD204+ 巨噬细胞水平显著升高并出现PI3K/AKT/mTOR通路富集等现象。该研究证实TMB-L及PTEN突变(尤其磷酸酶结构域突变伴肿瘤微环境改变)可能是MSI-H/dMMR胃肠肿瘤患者从免疫治疗显著获益的概率较低。


研究背景

MSI-H/dMMR肿瘤通常存在多种基因突变,导致新生抗原表达增加、CD8+ T细胞浸润增加、肿瘤微环境中相关免疫检查点分子表达发生变化。免疫检查点抑制剂如PD-1抑制剂可提高MSI-H/dMMR胃肠道肿瘤患者的生存,多项大型临床研究结果表明PD-1抑制剂疗效明显优于化疗,但这些接受免疫治疗的MSI-H/dMMR患者中约50%会出现早期疾病进展,因此,确定PD-1抑制剂疗效预测的阴性标记物迫在眉睫,也可为对免疫治疗耐药患者的联合治疗提供依据。


研究方法

研究纳入2015年7月至2020年6月日本千叶东国立癌症中心医院接收的MSI-H/dMMR并接受PD-1抑制剂治疗的局部进展/转移性GI肿瘤患者。纳入标准包括:ECOG PS 0-1分;接受PD-1抑制剂单药或联合治疗等。进行MSI分析及MMR状态评估。MLH1、MSH2、PMS2或MSH6任一蛋白表达缺失即定义为dMMR。MSI的状态通过PCR法进行检测,如果其中有两个或两个以上检测位点是不稳定的,就定义为MSI-H。对既往病理组织进行基因分析,包括WES及NGS方法。利用RNA测序和IHC分析肿瘤免疫微环境。主要疗效研究终点为ORR、DCR、PFS及OS。


研究结果


入组人群

研究纳入45例患者,肿瘤类型分别为:胃癌(GC)18例、结直肠癌(CRC)17例、胆管癌5例、小肠癌2例、胰腺癌2例、十二指肠癌1例。其中有40例和33例患者分别接受二代检测。总体ORR及DCR分别为44.4%、84.4%。中位PFS为9.6月,中位OS为23.2月。研究纳入45例患者,肿瘤类型分别为:胃癌(GC)18例、结直肠癌(CRC)17例、胆管癌5例、小肠癌2例、胰腺癌2例、十二指肠癌1例。其中有40例和33例患者分别接受二代检测。总体ORR及DCR分别为44.4%、84.4%。中位PFS为9.6月,中位OS为23.2月。

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图1. 肿瘤大小变化瀑布图


与PD-1抑制剂疗效相关的分子特征

40例接受WES检测患者的中位TMB为38.7 muts/Mb。45例MSI-H/dMMR患者中,36例为TMB-H(≥10 muts/Mb),其余均为TMB-L(<10 muts/Mb)(图2)。只进行NGS检测的5例患者均为TMB-H。TMB-L患者均对免疫治疗无应答,且PFS及OS均劣于TMB-H患者(图3A、图3B)。多变量分析显示TMB-L为PFS及OS的预后不良因素。

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图2. PD-1抑制剂治疗MSI-H/dMMR GI肿瘤的综合分子特征


相反,存在FGFR2、TCF7、NOTCH1或POLE突变的患者ORR高于无这些基因突变的患者(表2)。其中,存在NOTCH1或POLE突变的肿瘤TMB明显升高(中位TMB: NOTCH1,46.1 muts/Mb [range, 8.5 to 93.0] vs 29.5 muts/Mb [range, 3.6 to 59.7], P = 0.004; POLE, 50.6 muts/Mb [range, 20.3 to 83.6] vs 37.5 muts/Mb [range, 3.6 to 93.0], P = 0.021, respectively).。而PD-L1表达不同对ORR并无影响。

在34例携带常见基因改变的GI患者中,仅PTEN突变患者较野生型患者ORR显著降低(21.4% vs 54.8%,P=0.045)(图2),但其TMB水平较野生型明显升高(中位TMB [range]; 43.2 [29.9 to 93.0] muts/Mb vs 20.3 [3.6 to 83.6] muts/Mb,P = 0.017)。PTEN突变及TMB-L呈互斥状态。PTEN突变患者的PFS及OS均较野生型患者缩短,但并无统计学差异。

进一步探索发现,PTEN突变发生于磷酸酶结构域的患者的ORR、PFS及OS均劣于PTEN野生型患者(图3C、图3D)。相反, PTENC2结构域突变的患者疗效与野生型患者并无差异(图3C、图3D)。多变量分析显示PTEN磷酸酶结构域突变是PFS及OS的阴性独立预后因素。接受PD-1抑制剂治疗6个月内出现疾病进展的20例患者中,4例(20%)为TMB-L肿瘤,8例(40%)为PTEN磷酸酶结构域突变。

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图3. A:不同TMB水平肿瘤的PFS;B:不同TMB水平肿瘤的OS;C:PTEN不同结构域突变肿瘤的PFS;D:PTEN不同结构域突变肿瘤的OS


不同PTEN突变状态对肿瘤微环境的影响

与PTEN基因野生型肿瘤相比,PTEN磷酸酶结构域突变肿瘤的瘤内CD8+ T细胞水平显著减低,瘤内CD204+ 巨噬细胞水平显著增加(图4)。PTEN磷酸酶结构域突变可抑制肿瘤微环境、使肿瘤相关巨噬细胞浸润增加,从而抑制免疫微环境,并影响PTEN蛋白的表达。PTEN是PI3K/AKT/mTOR的负向调控因子,转录组数据分析提示,与PTEN野生型肿瘤相比,PTEN磷酸酶结构域突变肿瘤的mRNA表达显著降低。

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图4. A:根据不同PTEN突变状态进行多重荧光IHC分析


讨论

本研究队列中,接受PD-1抑制剂治疗的TMB-L肿瘤疗效较差,与既往关于MSI-H/dMMR CRC的研究结果一致。KEYNOTE-158研究证实,与TMB-L肿瘤相比,TMB-H肿瘤经帕博利珠单抗治疗后 ORR更高[30.3% (27.1% in MSS) vs 6.7%],提示TMB可能是MSS/pMMR肿瘤接受免疫治疗的有效疗效预测标志物。本研究表明TMB可能是MSI-H/dMMR肿瘤免疫治疗疗效预测标志物,但最佳cutoff值仍需进一步研究探索。

本研究探索众多驱动基因突变,仅PTEN突变与免疫治疗ORR降低显著相关,并与TMB-L互斥。PTEN磷酸酶结构域突变肿瘤的ORR、PFS及OS均较野生型显著下降,且抑制肿瘤微环境,但C2结构域突变者则无此差异。因此,免疫治疗的疗效取决于PTEN突变的结构域。PTEN磷酸酶结构域突变与PTEN mRNA表达降低和PTEN蛋白缺失显著相关,常致PI3K/AKT/mTOR及MTORC1信号通路富集。这些发现提示PTEN磷酸酶结构域突变与PTEN功能缺失相关,导致对免疫治疗的耐药。

本研究亦证实存在NOTCH1或POLE突变的MSI-H/dMMR GI肿瘤TMB水平较野生型患者显著升高,接受免疫治疗后ORR也显著提高。

本研究局限在于样本量较小,且为回顾性单中心研究。由于原发部位不同,可能导致肿瘤具有一定异质性。


点评

本研究为第一项全面探索影响MSI-H/dMMR 肿瘤患者接受PD-1抑制剂治疗疗效的肿瘤分子特征的研究。PD-1 抑制剂帕博利珠单抗已获得中国国家药品监督管理局(NMPA)批准单药用于 KRAS、NRAS 和 BRAF 基因均为野生型,不可切除或转移性MSI-H/dMMR结直肠癌患者的一线治疗。尤其需要注意的是KEYNOTE177研究中,相当部分患者接受免疫治疗后的疾病控制率显著差于化疗,只有在4个月后疾病仍未进展的患者,才可以显著获益于免疫治疗,提示MSI-H/dMMR 接受免疫治疗仍需精准的标志物进行分层,才可以不留遗憾。

本研究发现,TMB-L及PTEN磷酸酶结构域突变的MSI-H/dMMR GI肿瘤从PD-1抑制剂治疗中获益概率较低。对于携带PTEN突变的MSI-H/dMMR肿瘤,免疫治疗耐药后,应用靶向免疫抑制细胞的酪氨酸激酶,如VEGFR抑制剂或仍有获益几率。 

精准治疗时代,免疫治疗也要精准,而且必须要更精准。得益于独创的MSI-sensor系列算法,求臻医学已形成了肿瘤样本检测多层次应用场景的NGS-MSI算法体系。当前,ChosenOne599®已全面涵盖MSI、TMB、HLA及众多免疫治疗相关正负向因子。无论是对于本研究提及的MSI-H/dMMR患者还是泛癌种的免疫治疗,ChosenOne599®均可展现出患者最全面的分子特征,对免疫治疗进行精准综合的评估,精准分层,使患者更加精准、科学、合理地使用免疫治疗药物


参考文献:A low tumor mutational burden and PTEN mutations are predictors of a negative response to PD-1 blockade in MSI-H/dMMR gastrointestinal tumors. Clin Cancer Res. 2021 Apr 29.