肿瘤突变负荷(TMB)——精准医疗的一道靓丽风

看到风景线是不是很熟悉呢?苍天饶过谁!“美丽风景线”目前不正在某国愈来愈“好”吗?差点忘记咱们是个科研分享公众号了,回归正题。我们今天的主题是肿瘤突变负荷(Tumor Mutational BurdenTMB)与精准免疫治疗。研究发现TMB可以作为预测免疫治疗临床响应效果的标志物之一,且已经证实TMB高与肿瘤免疫治疗疗效呈正相关。说到这里,估计就有小伙伴好奇了,什么是TMB?那么下面就由小编来一层层揭开它的神秘面纱。所谓TMB,就是肿瘤组织基因组上每一百万个碱基发生体细胞突变总数。那这道“靓丽风景线”在肿瘤中是怎样进行精准免疫治疗呢?小伙伴们都知道,免疫治疗在肿瘤中就是调动或者激发自身免疫系统,增加机体抗肿瘤免疫力,然后对肿瘤细胞进行杀伤。TMB越高,那机体产生突变相应的抗原也就越多,就可以激活更多的T细胞发挥免疫作用。
下面小编就给大家分享一篇发表在Journal of Cellular Physiology期刊,IF = 4.522的文章,题目是“Multi-omics analysis of tumor mutation burden combined with immune infiltrates in bladder urothelial carcinoma”。在该研究中,作者基于TCGA数据库中膀胱癌BLCA的体细胞突变数据计算病人的TMB值,根据TMB的中位数值将样本分为高低TMB组,首先分析高低TMB组生存的差异;接下来,结合BLCA病人的表达谱数据,对高低TMB组进行差异表达分析;接着作者结合差异基因及单因素和多因素Cox回归分析结果,构建一个由8个基因组成的BLCA预后模型,并且对构建模型的预测准确性进行了鉴定最后作者还使用CIBERSORT软件对BLCA病人中22种免疫细胞的组成进行分析,基于单因素Cox回归分析,筛选与BLCA生存相关的免疫细胞类。

结果一: BLCA患者突变特征

 

首先,作者根据TCGA数据库中BLCA患者的突变数据,对BLCA突变特征进行分析。结果显示:错义突变是BLCA患者最常见的突变类型;单核苷酸多态性比缺失或插入占更多的比例;C>TBLCA中其他单核苷酸变异发生的频率更高;并且作者还计算了每个患者的突变碱基数量,并在箱线图中使用各种颜色显示了突变类别。



结果二:TMB与BLCA患者的生存以及疾病分化程度相关

 

接着,作者计算了每个BLCA样本每百万碱基的TMB数量,使用中位值作为阈值将患者分为高TMB水平和低TMB水平。生存分析表明较高的TMB水平与较好的OS相关(= 0.006),并与较低的肿瘤复发风险相关(P = 0.029)。较高的TMB水平也与肿瘤分级相关(P = 9.826e-05),但在病理分期或AJCC-TNM分期均未发现显著差异(P > 0.05)。 

结果三:差异基因筛选

 

在这里,作者以|log (fold change) > 1|FDR < 0.05为阈值,对高低TMB组进行差异表达分析,共筛选了68个差异基因。然后对筛选的68个差异基因进行富集分析。

 

结果四:预后模型构建

 

作者对筛选的68个差异基因进行单因素和多因素Cox回归分析,用韦恩图分析三部分之间的重叠基因,利用重叠基因构建BLCA预后模型,发现构建模型的AUC值为0.753,表明构建的模型具有较高的预测准确性。并且,作者还将患者以中位值分为高低两个TMBRS水平,进行生存分析,结果发现高TMBRS患者预后较差。




结果五:BLCA患者免疫细胞的组成

 

作者在这里先通过CIBERSORT在线工具去分析BLCA患者中22种免疫细胞的组成。然后,结合患者的高低TMB信息,在高低TMB两组病人中分析其免疫细胞组成情况。通过热图展示了两个TMB组中免疫细胞的丰度差异,其中M0巨噬细胞、M2巨噬细胞或CD8+T细胞占的比例较高,而CD8+T细胞和记忆激活CD4+T细胞在高TMB组比低TMB组表现出更丰富的密度。高TMBCD8+T细胞(P = 0.001)和记忆激活CD4+T细胞(P = 0.004)的浸润水平较高。然而,高TMB组静息肥大细胞密度较低。M0M1M2三种巨噬细胞亚群在两种TMB水平间无显著性差异(P > 0.05)。尽管静息自然杀伤细胞在高TMB组中所占比例似乎更高(P = 0.011),但静息自然杀伤细胞的总比例在样本中所占比例较低。


结果六:与BLCA患者生存相关的免疫细胞类

 

作者进一步研究TMB相关免疫细胞是否具有预后价值。单因素Cox回归分析结果显示M0巨噬细胞(HR = 5.042P = 0.001)、中性粒细胞(HR = 383.902= 0.01)、M2巨噬细胞(HR = 4.643P =.043)是危险性浸润细胞,而CD8+T细胞(HR = 0.0932P = 0.0042)或记忆激活的CD4+T细胞(HR = 4.643P = 0.06)是边缘保护性浸润细胞。Kaplan-Meier分析结果与Cox回归分析结果基本一致,表明M0巨噬细胞、CD8+T细胞、记忆激活的CD4+T细胞是BLCA的预后免疫细胞。值得注意的是,CD8+T细胞和记忆激活的CD4+T细胞亚群在高TMB组中表现出较高的浸润丰度,分别与OS改善和肿瘤复发风险降低相关。由于M0巨噬细胞在这几个分析结果中不一致,因此很难确定TMBM0巨噬细胞浸润之间的潜在关系。




文献出处

Zhang C, Shen L, Qi F, Wang J, Luo J. Multi-omics analysis of tumor mutation burden combined with immune infiltrates in bladder urothelial carcinoma. J Cell Physiol. 2020;235(4):3849‐3863. doi:10.1002/jcp.29279

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