JTO：赫捷团队破解肺癌脑转移免疫逃逸之谜！

近日，由中国医学科学院肿瘤医院赫捷领衔的研究团队，在著名期刊Journal of Thoracic Oncology上发表一项重要研究成果。

他们发现，与肺癌原发灶相比，脑转移灶的瘤内异质性更高，免疫微环境更“冷”，瘤内异质性与患者的预后密切相关。值得注意的是，原发灶的瘤内异质性与转移灶的异质性之间没有相关性，提示关注转移灶自身对患者治疗非常重要。

论文首页截图

这个研究一共招募了30名肺癌脑转移患者，其中22名肺腺癌患者于2010年1月至2019年5月期间，在中国医学科学院肿瘤医院接受手术治疗，作为研究队列；另外8名患者（4名肺腺癌患者和4名肺鳞癌患者）作为外部验证队列。

每名患者均采集了配对的正常肺组织、原发肿瘤（LP）组织和脑转移瘤（BM）组织。每个样本都开展了全外显子组测序（WES）和RNA测序，以及浸润免疫细胞分析。

每个样本都分析了体细胞单核苷酸变异（sSNVs）、插入/缺失突变（indels）、微卫星不稳定性（MSI）、突变特征、同源重组缺陷（HRD）、体细胞拷贝数改变（SCNAs）、基因表达水平、肿瘤免疫微环境（TIME）和新抗原负担等。他们将具有致癌、治疗或预后意义的变异称为功能性突变。

研究方法

通过比较，他们在配对的原发肿瘤组织和脑转移组织中，总共检测到120个功能性驱动基因的sSNVs/indels。与之前的研究相一致，他们也没有在转移灶中发现特有的变异显著富集，原发灶和转移灶的TMB和MSI也没有显著差异。他们认为，这表明脑转移所需的驱动基因变异往往发生在原发肺肿瘤的早期，支持晚期扩散模型。

那究竟是什么驱动了肺癌的脑转移呢？

后续分析发现，基因组不稳定性升高导致的HRD富集与脑转移显著相关。

以上数据说明，肺癌脑转移是基因组不稳定性的持续积累，而不是新型驱动性SNV的出现导致的。

驱动肺癌脑转移的是原发灶基因组不稳定性的持续积累

由于基因组的不稳定性会催生肿瘤瘤内异质性（ITH），因此赫捷团队又评估了原发灶和脑转移灶的异质性。

研究结果显示，与原发灶相比，脑转移灶的异质性分数明显更高。因此，他们认为瘤内异质性高是脑转移的内因。

值得注意的是，原发灶和脑转移灶的异质性评分没有相关性，异质性评分与TMB之间也没有相关性，而且不同转移时间转移灶的异质性评分、HRD评分或SCNA负荷也没有差异。

因此，他们认为脑转移病灶异质性不能从原发灶的异质性特征中推断出来，要明确脑转移灶的异质性特征，需要对转移灶的肿瘤样本进行测序。遗憾的是，之前的研究往往忽略了转移灶的重要性。

至于瘤内异质性的直接起源，他们的研究数据表明，原发灶和脑转移灶之间的瘤内异质性可能归因于SCNA的积累，这主要是HRD和其他DNA修复途径改变导致基因组不稳定的结果。他们还认为，这些SCNA是在转移性肿瘤进化的晚期出现的，并通过克隆选择而持续存在。

SCNA的差异

除了肿瘤细胞自身的原因之外，肿瘤的免疫微环境也与肿瘤的转移密切相关。因此，赫捷团队又分析了脑转移灶和原发灶免疫浸润的差异。

分析结果显示，原发灶的免疫浸润水平/得分更高，脑转移灶的免疫浸润水平/得分较低。很显然，脑转移灶的免疫微环境更不活跃，或者更“冷”。

值得注意的是，他们发现免疫浸润和瘤内异质性评分之间存在强烈的负相关关系。赫捷团队表示，据他们所知，这个研究首次揭示了瘤内异质性与肿瘤免疫浸润水平呈负相关关系。

免疫浸润的差异

那么转移灶的“冷”免疫微环境是如何建立的呢？

通过对基因组和转录组测序数据的分析，赫捷团队发现，与配对的原发灶相比，脑转移灶肿瘤组织出现了更高水平的因拷贝数丢失所致的新抗原丢失。

简单来说，就是转移灶异质性的升高或者SCNA的积累，导致肿瘤细胞的新抗原耗竭了。如此一来，免疫细胞就难以识别肿瘤，因此转移灶表现出“冷”的免疫微环境。据了解，脑转移过程中，这种异质性动态变化伴随新抗原丢失的免疫编辑机制也是首次被报道。

在后续的研究中，研究人员还发现，瘤内异质性相对较低的脑转移灶也有一套免疫逃逸的机制，即通过上调PD-L1和CTLA-4等免疫检查点分子，抑制T细胞的活性，进而实现免疫逃逸。赫捷团队表示，这也是首次在DNA和RNA水平证实脑转移通过多种方式实现免疫逃逸。

脑转移免疫逃逸的潜在机制

在研究的最后，赫捷团队还发现，瘤内异质性是肺癌脑转移的预后指标。

具体来说，瘤内异质性低的脑转移瘤患者总生存明显长于异质性高的患者。如果根据原发灶的瘤内异质性来看的话，原发灶异质性高与脑转移患者无病生存率较差有关，但是与总生存率无关。

因此，他们认为，这些结果表明，在预测临床结果时考虑瘤内异质性非常重要，而且原发灶和脑转移灶的瘤内异质性在预后中的作用可能不同。

瘤内异质性的预后效果

总而言之，赫捷团队的这个研究系统的研究了肺癌原发灶和脑转移灶之间的差异，揭示了脑转移免疫逃逸的潜在机制，为将来的精准治疗提供了新思路。