典型案例｜麻省总医院采用Olink蛋白组学对ICB治疗黑色素瘤进行综合分析

免疫检查点阻断（Immune Checkpoint Blockade, ICB）已彻底改变了许多免疫原性肿瘤的治疗，但仍有相当一部分患者复发或对治疗无应答，抗PD1 （anti-PD1, aPD1）单药治疗转移性黑色素瘤患者的中位客观缓解率（Objective Response Rates, ORR）为33-45%。早期识别无应答者对于减轻不必要的治疗毒性，寻找替代治疗方法至关重要。然而，缓解情况的预测性生物标志物尚不完全明确。目前利用临床变量和组织生物标志物的方法，临床实用价值有限，预测性能欠佳，未能对机体反应进行全面测量。

文章速递

麻省总医院研究者利用Olink血浆蛋白质组学工具，在三个时间点对174例接受ICB治疗的转移性黑色素瘤患者进行了血浆蛋白质组学分析（>700蛋白），该研究成果可以在BioRxiv网站以预印版的方式进行查阅，该研究利用独立的发现和验证队列建立了一个优于基于组织方法学的免疫治疗应答预测因子组合。

在ICB应答者（Responders, R）和无应答者（Non-responders, NR）之间发现了217个差异表达的蛋白质，其中包括一个在某些NR患者中富集的共调节蛋白模块。通过分析32例患者肿瘤活检的单细胞RNA测序数据，解析了肿瘤细胞对循环蛋白的相对贡献。共调控NR模块中的大部分蛋白来源于肿瘤细胞和髓系细胞。在髓系细胞中，研究者发现了一组具有抑制表型的肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs），它们高水平表达共调节NR模块，因此表明它们是无应答的关键驱动因素。总之，该数据证明了血浆蛋白质组学在生物标志物发现和理解机体对肿瘤反应的生物学方面的效用，可应用于指导ICB临床治疗黑色素瘤的患者分层，尽早发现药物相应组/个体，达到精准用药。

基于Olink PEA 邻位延伸分析（Proximity Extension Assay, PEA）技术平台，研究者们使用了对174例转移性黑色素瘤患者的三个时间点（治疗前基线、治疗后6周和治疗后6个月）中的707个蛋白进行分析, 以识别ICB反应的循环蛋白生物标志物。ICB反应者 R为6个月时疾病控制的患者，包括65例完全缓解（Complete response, CR）、部分缓解（Partial response, PR）或疾病稳定（Stable disease, SD）；而ICB无反应66例NR被归类为疾病进展（Progressive Disease, PD）或需要过渡治疗的患者67例，且无放射学反应。一个发现队列（队列1）包括116例患者（66例R和50例NR），一个独立验证队列（队列2）包括56例患者（40例R和14例NR）。所有探索性分析均使用队列1进行。队列2被严格用于验证研究结果。

图1 随着时间的推移，接受ICB治疗的黑色素瘤患者具有独特的治疗相关的炎症血浆蛋白模式

图2   血浆蛋白的共变模块可预测ICB无反应

研究者进一步在线性混合效应模型（图2a）中分析了反应-效应显著的217个蛋白，这些鉴定与免疫治疗应答相关的血浆蛋白，在验证队列中被验证为R和NR之间的差异。并发现了一个在NRs患者中显著高表达的共调节蛋白模块，称为“无应答模块”。并研究无应答模块中的单个蛋白是否可以预测免疫治疗应答，在发现队列（训练队列）中对每个蛋白使用逻辑回归分类器来预测应答状态，并在发现队列（测试队列）中测试这些分类器的准确性（图2g）。根据基线到6周的蛋白质水平差异进行训练的分类器的表现优于基线或单独6周的水平。

总体而言，IL8具有最好的预测性能（在验证队列中AUC为0.88）。将患者按基线水平中值表达水平高低分层，并使用总体生存期（overall survival, OS）和无进展生存期（progression free survival, PFS）的Kaplan-Meier曲线进行生存分析 （图2h和i）。发现无应答模块的富集具有很强的分层性OS差的患者（图2h；p<0.001）和PFS（图2i；p<0.001）。有几个单独的蛋白质也是不良OS的预后，包括IL8、ST2、 MIA和LIF。

图3 抑制性肿瘤巨噬细胞亚群和肿瘤上皮细胞富集了血浆来源的无应答蛋白模块的基因表达

参考文献：

doi: https://doi.org/10.1101/2022.02.02.478819