SETD2基因突变可预测泛癌种免疫治疗疗效

2021-07-27 求臻医学企宣

组蛋白甲基转移酶SETD2在保持基因组完整性及稳定性方面发挥着重要作用。本文通过对TCGA泛癌种队列中SETD2体系突变的特征进行分析,发现SETD2突变患者TMB及MSI水平更高。此外,SETD2突变患者体内与免疫活性相关的大多数基因在转录水平上均上调。进一步探索发现,携带SETD2突变的患者接受免疫检查点抑制剂治疗后临床预后较好,提示SETD2基因突变可能成为肿瘤免疫治疗的重要预测性生物标记物,对于患者进行个体化免疫治疗具指导意义。



研 究 背 景

免疫检查点抑制剂(ICIs)可显著改善肿瘤患者的OS,但大多数患者并不能从免疫治疗中获益,且急需可靠的生物标志物。尽管美国FDA已批准PD-L1、 dMMR / MSI-H以及TMB作为标志物用于指导临床实践中免疫治疗获益优势筛选,但这些标志物都存在一些不足。

组蛋白甲基转移酶SETD2是负责赖氨酸36(H3K36me3)组蛋白H3三甲基化的唯一基因,通过不同途径在保持基因组完整性及稳定性方面发挥关键作用。Pfister发现SETD2是同源重组修复所必需,敲除SETD2会出现MSI及自发突变频率增加。SETD2同时提供一种替代机制,通过与p53抑制剂相互作用,可致DNA损伤修复。此外,SETD2可直接改变染色质的可接近性,进而导致RNA加工缺陷。SETD2基因突变时,可导致全基因组25%的表达基因发生mRNA加工缺陷。

综上所述,作者推测SETD2突变导致肿瘤突变特异性新抗原在细胞表面富集,免疫系统会在ICIs作用下对这些细胞进行识别并攻击。SETD2突变可能成为肿瘤免疫治疗的潜在生物标志物。本文对SETD2突变特征及其与免疫疗效的相关性进行综合分析。


研究方法及研究结果

首先分析TCGA泛肿瘤队列中SETD2的突变频率。在10427例患者中,451例患者存在SETD2突变(4.33%)(图1a)。不同癌种之间的突变频率差异很大(P<0.001)。最终确定569个SETD2突变,375个(65.9%)错义突变,193个 (33.9%)截短突变,1个(0.2%)框内突变(图1b)。这些突变在整个序列中呈分散存在(图1b),三维蛋白结构如图1c所示。

在TCGA队列中,SETD2突变患者TMB水平较无突变者显著升高(5.9 vs 1.5,P<0.0001)。携带SETD2截短突变、错义突变及多突变的肿瘤中TMB水平有显著差异(图1d)。在结直肠癌中,非MSI-SETD2突变肿瘤的TMB水平较无突变者显著升高(4.9 vs 2.5, P<0.0001)。在多种肿瘤中均发现SETD2突变频率与中位TMB水平显著相关(correlation coefficient, 0.62; P = 0.005, 图1e)。

MSI sensor可有效评估MSI状态。SETD2突变患者的MSI sensor评分较无突变者显著升高(0.12 VS 0.05, P<0.0001,图1f)。但SETD2不同突变亚型的 MSI MANTIS评分无差异(图1g)。

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图1. TCGA泛肿瘤队列中SETD2突变特征。a. SETD2突变频率。b. SETD2体系突变的亚型及分布。c. SETD2的三维蛋白结构中变异体的定位。d. 无SETD2突变肿瘤及SETD2突变肿瘤不同亚型的TMB水平。e. 多种肿瘤中SETD2发生率及中位TMB水平。f. 无SETD2突变肿瘤及SETD2突变肿瘤不同亚型的MSI sensor评分。g. 无SETD2突变肿瘤及SETD2突变肿瘤不同亚型的MSI MANTIS评分。h. SETD2突变及无突变肿瘤中MSH2、MSH6、MLH1及PMS2突变率。i. TCGA队列中不同SETD2突变状态患者的OS。j. TCGA队列中不同SETD2突变状态患者的DFS。k. TCGA队列中不同SETD2突变状态患者的DSS。l. TCGA队列中不同SETD2突变状态患者的PFS。


MSH2、MSH6、MLH1及PMS2在错配修复过程中起重要作用,任一MMR基因突变均可能导致MSI-H。因此,继续对4个MMR基因及SETD2突变的共突变模式进行探索(图1h),发现SETD2突变患者存在更多的MMR基因突变(P<0.0001)。

继续探索肾透明细胞癌(KRIC)、结肠腺癌(COAD)、肺腺癌(LUAD)、膀胱尿路上皮癌(BLCA)及子宫内膜癌(UCEC)中SETD2突变及多种免疫特征的相关性,这里分析的免疫特征包含28种肿瘤浸润细胞、24种免疫抑制因子、21种主要组织相容性复合物分子,40个趋化因子,以及18趋化因子受体(图2)。在SETD2突变样本中,多数免疫相关基因呈上调状态,且有统计学意义。这表明在SETD2突变肿瘤中免疫系统更加活跃,即为“热肿瘤”。进一步研究SETD2突变状态是否与肿瘤预后相关,发现在TCGA队列中,SETD2突变状态与预后及生存并无关联(图1i-图1l)。

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图2. SETD2突变及免疫特征。五种不同肿瘤中SETD2突变及无突变样本不同基因表达。


既往研究表明SETD2拷贝数变化(CNA)有助于稳定核小体、协调DNA修复、抑制复制应激。因此,研究中检测存在SETD2 CNA患者的特征。TCGA队列中共75例(0.68%)SETD2 CNA患者。SETD2 CNA与TMB、MSI MANTIS评分、MSIsensor评分及OS均不相关。值得注意的是,由于患者例数较少,应进行进一步研究证实这些结果。作者既往纳入160项研究中共22165例经单药PD-1/PD-L1抑制剂治疗的患者,探索其ORRs,发现SETD2突变频率与ORRs存在显著相关性(P=0.001,图3a)。生存分析方面,共纳入8项研究中的2734例患者(表1)。


 表1. 纳入8项免疫研究的基线特征

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SETD2突变与较好的OS相关(P<0.0001,图3b)。经校正混杂因素(年龄、性别、肿瘤类型、治疗方案、TMB)之后,此关联仍极为显著(图3c),表明SETD2是免疫治疗的疗效预测生物标志物,而并非预后生物标志物。

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图3. SETD2突变及免疫疗效。a. SETD2突变频率及ORRs的相关性。b. 2734例经免疫治疗患者不同SETD2突变状态的生存分析。c. SETD2突变及OS之间相关性的多因素分析。


由于POPLAR及OAK研究在NSCLC中的成功,FDA批准阿替利珠单抗用于非小细胞肺癌的临床实践。作者对这两项研究中患者的临床病理特征及SETD2突变之间的关联进行探索(表2),发现SETD2突变患者中PD-L1阳性率及TMB水平更高。


 表2. POPLAR及OAK研究中患者的临床病理学特征

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综上所述,本研究提示SETD2突变与更高水平的TMB及MSI相关联,免疫系统更加活跃。并且SETD2突变状态是预测ICIs疗效的潜在生物标志物。


点 评

本研究通过对公共数据库和过往研究结果的回顾性分析发现, SETD2基因突变肿瘤TMB和MSI评分更高,接受免疫治疗后疗效更佳,提示SETD2突变是免疫治疗疗效的潜在预测生物标记物,可作为现有免疫治疗疗效预测生物标记物的补充。



求臻医学ChosenOne599®

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