近日，癌癥免疫治療領域又取得突破性進展。
來自以色列魏茨曼科學研究院的Yardena Samuels與美國國家癌癥研究所的Eytan Ruppin聯(lián)合團隊發(fā)現，在黑色素瘤中，腫瘤內異質性（ITH）越高，免疫系統(tǒng)抗癌的能力就越容易被抑制，癌癥進展的就更快。
而且，他們還發(fā)現，在黑色素瘤中，相比于腫瘤突變負荷（TMB）等因素，腫瘤內異質性對免疫治療的效果影響更大。甚至腫瘤內異質性對免疫治療療效的預測，比TMB更好。這項重要的研究成果發(fā)表在頂級期刊《細胞》上[1]。
▲ 腫瘤異質性與免疫響應和患者生存之間的關系
說起腫瘤免疫治療，我們都知道，在腫瘤免疫治療領域有個非常重要的假設：腫瘤的突變負擔，也就是TMB越大，新抗原就越多，腫瘤的免疫原性就越強[2，3]。
言外之意，TMB越高，免疫治療效果應當更好。
近年來的一些研究也確實證實，TMB高與免疫檢查點抑制劑治療效果好相關[2-6]。去年，全球首個Ⅲ期前瞻性臨床研究表明，TMB可以作為免疫治療療效的預測方法[7]。
不過，與此同時，很多科學家也觀察到，TMB高的患者對免疫治療的反應也不一致[8]，很多TMB低的患者對免疫治療也有反應[9]。
這就讓很多科學家對TMB與免疫治療之間的關系起了疑心，“恐怕不靠譜啊，背后肯定還有其他的重要因素沒有被逮到。”
▲ 免疫細胞（該圖片由David Mark在Pixabay上發(fā)布）
那么這個躲藏在幕后操縱一切的無形之手究竟是啥呢？
思路得從科研論文里面找。
Samuels和Ruppin團隊的研究人員注意到，最近有些研究發(fā)現腫瘤內的異質性（ITH）可能會影響免疫系統(tǒng)對它監(jiān)視[10-12]。
腫瘤內的異質性是啥意思呢？實際上，腫瘤細胞在分裂增殖的過程中，它們的后代在基因上會與前面的腫瘤細胞出現差異，這就是腫瘤的進化，是腫瘤細胞的之間的遺傳多樣性。
有些讀者可能要問了，那這和TMB有啥區(qū)別？雖然TMB和腫瘤的異質性“你中有我，我中有你”，但是還真有區(qū)別。例如，TMB很高的腫瘤異質性可能很低；而一個異質性很高的腫瘤也可以有很低TMB。這是為啥呢？
舉個極端的例子，如果一個腫瘤里面的所有細胞都是同一個細胞的翻版，那無論這個腫瘤細胞里面有多少突變，它們都是一毛一樣的。這個腫瘤可以說就沒有異質性了，哪怕它的TMB大破天。反之亦然。當然這種現象在臨床上是不存在的。
▲ 左圖異質性高，右圖異質性低
實際上，已經有一些研究觀察到了腫瘤內異質性低與患者預后好之間存在相關性[13，14]。這就意味著腫瘤的異質性與腫瘤的免疫監(jiān)視高度相關，確實值得研究。
研究人員首先在現有的TCGA數據庫中做了初步分析。他們發(fā)現，對于黑色素瘤患者而言，患者的TMB和基因的拷貝數變異，作為單一預測因子，與患者的生存率沒有相關性。但是腫瘤異質性低的患者，生存期明顯好于異質性高的。這也與之前的研究結果一致。
進一步分析發(fā)現，異質性高且TMB或拷貝數變異低的患者，生存率最差?？刂茲撛诘幕祀s因素之后，這個結果仍然成立。
這些結果清晰地告訴研究人員，腫瘤的異質性對患者的生存影響非常大。真的值得單獨研究。
▲ 各種不同的因素與患者生存率之間的關系
不過，擺在研究人員面前的一個問題是，盡管TMB與異質性存在不同，但是正如我們前面說過的那樣，它們二者大部分時候是“你中有我，我中有你”，要單獨拆開來研究是非常不容易的。
本研究的創(chuàng)新之處在此時就迸發(fā)出來了。
研究人員用適度的紫外線（UVB）照射一個黑色素瘤細胞系，照完之后做全外顯子測序。結果和預料的一樣，照射后的黑色素瘤細胞的TMB升高了，異質性也升高了。不過，經過紫外線照射的細胞在培養(yǎng)皿里的生長速度卻變慢了。
▲ 細胞系被UVB處理過程
然后他們將未經紫外線照射，和紫外線照射處理的癌細胞，分別移植到不同的小鼠體內。結果發(fā)現經過紫外線照射的癌細胞，在小鼠體內形成的腫瘤，生長速度卻是明顯變快了。這暗示，紫外線照射后的癌細胞，對免疫系統(tǒng)的抑制似乎變得更強了。
▲ UVB照射后，癌細胞變得狂野了
隨后，研究人員用PD-1抑制劑分別處理兩組小鼠，結果正如研究人員預期的那樣：經過紫外線照射的癌細胞，對PD-1抑制劑的反應小。這進一步暗示，腫瘤的異質性在背后搗鬼。
眼尖的朋友肯定已經注意到了，上面的實驗設計并沒有將TMB撇開。
為了解決這個問題，研究人員做了一個巧妙的設計。
他們從經過紫外線處理的黑色素瘤細胞中，單獨分離出來了兩個單細胞克?。?/span>SCC）。單細胞測序結果發(fā)現，這兩個單細胞克隆的異質性非常低，細胞的突變量差異也非常大，從3600到16977個體細胞突變的細胞都有。
然后把這兩個單細胞克隆和它們的親代細胞分別移植到不同的小鼠身上，結果出人意料。異質性極低的單細胞克隆丟失了親代的攻擊性表型，變得特別不愛生長。
▲ 和爹媽相比，單克?。?/span>SCC）似乎都不太行
為了進一步確認，研究人員又分離了20個單細胞克隆，和上面的結果一致，長出的腫瘤非常小，一般在2-3周左右就自行消失了。這基本就確定異質性低與腫瘤攻擊性低有關。
▲ 所有的單克隆都不行
在后面的研究中，研究人員還將上面的20個克隆分組混合移植給小鼠，發(fā)現混合的越多，異質性越高，腫瘤的生長速度越快。即使是在突變負荷相似的條件下，這個結論仍然成立。這就證實：腫瘤內異質性決定了腫瘤的增長。
▲ 混合研究實驗
那背后的原因又是什么呢？
研究人員發(fā)現，異質性低更容易被免疫系統(tǒng)排斥。如果敲除小鼠體內的T細胞，它們就可以和“爸爸媽媽們”一樣放肆生長了。
▲ 沒有了免疫系統(tǒng)的壓制，單克隆活了
說來也奇怪，對于那些單克隆癌細胞形成的腫瘤而言，T細胞浸潤更多，而且T細胞也更活躍，甚至連有免疫抑制功能的調節(jié)T細胞都變少了。
研究人員認為，相比于異質性低的腫瘤而言，異質性高的腫瘤由于新抗原被“被稀釋”，就變得沒有免疫原性。
最后，研究者們分析了經過PD-1抑制劑或CTLA-4抑制劑體治療的患者生存率，發(fā)現患者生存率與腫瘤的異質性密切顯著相關，而TMB沒有顯著相關性。
總的來說，這個研究表明，腫瘤的異質性是個很好的預測黑色素瘤療效的標志物，而且可以與TMB聯(lián)合使用。
參考資料：
[1].Wolf, Y., Bartok, O., Patkar, S., Eli,G. B., Cohen, S., Litchfield, K., ... & Karathia, H. (2019). UVB-InducedTumor Heterogeneity Diminishes Immune Response in Melanoma. Cell.
[2].Germano, G., Lamba, S., Rospo, G.,Barault, L., Magrì, A., Maione, F., ... & Siravegna, G. (2017).Inactivation of DNA repair triggers neoantigen generation and impairs tumourgrowth. Nature, 552(7683), 116.
[3].Hellmann, M. D., Nathanson, T., Rizvi,H., Creelan, B. C., Sanchez-Vega, F., Ahuja, A., ... & Liu, C. (2018).Genomic features of response to combination immunotherapy in patients withadvanced non-small-cell lung cancer. Cancer Cell, 33(5), 843-852.
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（來源于： 奇點糕 奇點網）