Asociace sexuálně zaujatých mutací ATRX u pacientek s rakovinou žaludku s protinádorovou imunitou související se zvýšenou imunoterapií

Abstraktní

Pozadí:

Ukázalo se, že genetické změny jsou slibnými biomarkery pro odpověď ICI. Pohlavní předsudky v genetických alteracích však byly v oblasti imunoterapie často opomíjeny, což by mohlo zvláště ovlivnit protirakovinnou imunitu a účinnost imunoterapie u mužských nebo ženských pacientů. Zde jsme systematicky hodnotili vliv pohlavních předsudků u somatických mutací pacientů s karcinomem žaludku (GC) na protinádorovou imunitu a klinický přínos imunoterapie.

Imunitní systém je pro lidské tělo důležitým systémem, který brání invazi nemocí. Pokud je imunita nízká, snadno to povede k poklesu schopnosti těla odolávat nemocem, čímž se stane náchylným k různým nemocem.

Proto je posílení imunity velmi důležité pro udržení dobrého zdraví. Cistanche je věc, která může zlepšit imunitu v našem životě. Cistanche je bohatá na echinacosid a verbascosid, které oba ovlivňují zlepšení imunity. Cistanche může posílit imunitu a pomoci tělu lépe odolávat invazi vnějších choroboplodných zárodků, čímž posiluje obranyschopnost organismu.

Klikněte na doplňkový produkt cistanche deserticola

Metody:

Genomická a transkriptomická data rakoviny žaludku byla stažena z The Cancer Genome Atlas (TCGA) a International Cancer Genome Consortium (ICGC). Také jsme získali genomická a klinická data kohorty léčené MSKCC ICI z databáze cbioportal. Profily somatických mutací GC mužského a ženského nádoru byly porovnány pomocí maftools R balíčku. Pro výpočet skóre indikátorů protirakovinné imunity včetně IFN-signalizace, cytolytické aktivity (CYT) a mechanismu prezentujícího antigen (APM) byla provedena analýza obohacení genové sady jednoho vzorku (ssGSEA).

Výsledek:

Bylo zjištěno, že ATRX mutuje častěji u žen s GC než u mužů (FDR = 0.0108). Pacientky s GC s mutací ATRX vykazovaly signifikantně více podtypů s vysokým MSI, zvýšenou expresi TMB a PDL1 a také vyšší skóre IFN- signalizace, CYT a APM. Analýza obohacení genové sady (GSEA) ukázala, že mutace ATRX může zvýšit imunogenicitu a protirakovinnou imunitu ovlivněním drah opravy poškození DNA.

V kohortě z MSKCC léčené ICI byli pacienti s GC s mutací ATRX spojeni s prodlouženým celkovým přežitím. Při stratifikaci celé kohorty léčené ICI podle pohlaví získaly pacientky s mutací ATRX významně lepší přínosy pro přežití než pacienti s mutantou ATRX (pacientky, HR ATRX MT vs WT=0,636, 95 procent CI { . 596–1,362, P=0,712).

Závěry:

Mutace ATRX může sloužit jako potenciální prediktivní biomarker příznivého klinického přínosu pro ICI u pacientek s GC. ATRX mutace by mohla být aplikována v kombinaci s dalšími biomarkery odpovědi ICI, aby se lépe identifikovaly pacientky GC, které budou mít větší přínos z léčby ICI.

klíčová slova:

Rakovina žaludku, sexuální předsudky, mutace ATRX, protirakovinná imunita.

Pozadí

Rakovina žaludku (GC) je závažný celosvětový zdravotní problém. V Číně je GC druhým nejčastějším typem nádoru a v roce 2015 měl na svědomí 291000 úmrtí [1]. Účinnost současných možností léčby pokročilého GC je omezená a celkové přežití těchto pacientů je stále špatné. Rozvoj nádorové imunoterapie, reprezentované inhibitory imunitního kontrolního bodu (ICI), přetvořil léčbu solidních nádorů a prokázala účinnost u některých malignit, jako je melanom, nemalobuněčný karcinom plic, renální karcinom a recidivující spinocelulární karcinom hlava a krk [2–5].

Ačkoli ICI prokázaly předběžnou povzbudivou účinnost u pokročilé GC, celková odpověď na ICI nemusí být tak pozoruhodná jako u solidních nádorů, jako je melanom a nemalobuněčný karcinom plic [6]. Další výzkumy GC zaměřené na vývoj přesných biomarkerů, které mohou předpovídat odpověď na ICI, jsou tedy povinné.

Specifické somatické mutace, jako je mutace TET1, mutace NOTCH a také výpočet TP53 a KRAS, se ukázaly jako slibné biomarkery pro odpověď ICI [7–9]. Pohlavní předsudky často ignorované v oblasti imunoterapie však mohou existovat ve specifických genetických změnách. Srovnáním profilů somatických mutací mezi nádory vyskytujícími se u mužů a u žen napříč mnoha typy rakoviny Li et al. zjistili, že existují velké sexuální předsudky v hustotě a frekvenci mutací, které by mohly ovlivnit výkon prognostických biomarkerů [10]. Navíc sex může také ovlivnit účinnost imunoterapie.

Například Wu a kol. uvedli, že léčba ICI prodlužuje celkové přežití a přežití bez progrese u mužů s nádory, zejména těch, kteří jsou léčeni inhibitorem CTLA-4 [11]. Conforti a kol. provedli dvě metaanalýzy a zjistili, že pacienti mužského pohlaví mohou mít větší prospěch ze samotné ICI než ženy, zatímco ženy získávají více klinických přínosů než muži z ICI plus chemoterapie [12, 13]. Tento důkaz poskytuje hypotézu, že by mohly existovat určité biomarkery předpojaté pohlavím, které by byly vhodnější pro mužské nebo ženské pacienty.

Proto jsme se pokusili prozkoumat, zda existují specifické genové mutace se sexuálními předsudky, které by ovlivnily účinnost imunoterapie u žen nebo mužů s GC. V této studii jsme systematicky hodnotili variabilitu pohlaví v profilech somatických mutací GC a zjistili jsme, že mutace ATRX, která se častěji vyskytuje u pacientek s GC, byla spojena s vyšší TMB, zvýšenou protinádorovou imunitou a příznivým klinickým přínosem pro ICI.

Metody

Zdroje dat

Stáhli jsme data RNA-seq úrovně 3 (n=375), odpovídající klinická data (n=443) a profil somatických mutací (n=433) pacientů s GC z TCGA. Pacienti bez profilů genové exprese, informací o pohlaví nebo údajů o mutaci byli vyloučeni. Profil somatických mutací čínských a japonských pacientů s GC (Projekt: GACA-CN, n=123; GACA-JP; n ​​= 585) ​​byl také stažen z datových souborů ICGC. Údaje o stavu MSI pacientů s GC z TCGA byly získány v předchozí studii [14]. Údaje o genomu a přežití kohorty léčené ICI byly staženy od Samstein et al. [15].

Analýza somatických mutací

Data somatických mutací byla analyzována pomocí maftools R package [16]. Mutační profily mezi mužskými a ženskými pacienty s GC byly porovnány pomocí funkce mafComapre. Mutované geny jsme testovali pouze v minimálně 5 vzorcích v jedné ze skupin. Míra falešného objevu (FDR) 0,05 byla považována za hraniční hodnotu významnosti.

PolyPhen{{0}} (Polymorphism Phenotyping v2) je softwarový nástroj, který dokáže odhadnout pravděpodobnost poškození proteinové struktury způsobené missense mutací [17]. K dalšímu hodnocení dopadu mutací na proteinovou strukturu jsme použili software Polyphen{3}}. Na základě konečného skóre hodnotícího vliv missense mutace na proteinovou strukturu byla stanovena prahová hodnota 0,69 pro rozdělení missense mutace na benigní missense mutaci nebo škodlivou missense mutaci.

Kvantifikace zátěže nádorovými mutacemi (TMB).

K odhadu TMB byly použity somatické tzv. varianty určené pomocí TCGA a ICGC. Velikost oblasti exomu byla definována jako 38 Mb. Synonymní mutace a varianty v intergenových nebo nekódujících oblastech byly vyloučeny z odhadu TMB. Jak bylo uvedeno v předchozí studii [18], skóre TMB každého vzorku bylo vypočteno jako celkový počet spočítaných mutací dělený velikostí oblasti exomu.

Odhad skóre cytolytické aktivity (CYT).

Data genové exprese ve formátu FPKM shromážděná z TGCA byla nejprve převedena do transkriptů na milion (TPM). Hodnoty TPM byly poté transformovány log2. CYT skóre bylo popsáno jako geometrický průměr hodnot exprese GZMA a PRF1 v TPM [19].

Hodnocení imunitních buněk infiltrujících nádor pomocí CIBERSORT

CIBERSORT je dekonvoluční nástroj, který dokáže přesně odhadnout množství podskupin lidských leukocytů v biopsii nádoru [20]. K vyhodnocení podílů imunitních buněk v GC jsme použili metodu CIBERSORT a podpis genu LM22 (validovaná matrice podpisu genu leukocytů obsahující 22 funkčně definovaných lidských hematopoetických podskupin). Při kritériu P < 0,05 byly výsledky složení imunitních buněk z CIBERSORT považovány za přesné.

Analýza obohacení genové sady jednoho vzorku (GSA)

Metoda ssGSEA vypočítává skóre obohacení genové sady na vzorek porovnáním pořadí genů v seznamu genů s úrovněmi všech ostatních genů v transkriptomu [21]. Tento přístup jsme použili k výpočetnímu hodnocení IFN-signalizace a mechanismu prezentujícího antigen (APM) [22, 23]. Použili jsme dříve definovaných 7 genů APM signatur, které se skládaly z genů MHC I. třídy a genů zapojených do zpracování a zavádění antigenů. Signalizace IFN- byla hodnocena pomocí genového souboru ze dvou klinických studií pokročilé GC od KEYNOTE-012 [6] a KEYNOTE-059 [24]. Metoda ssGSEA byla implementována v balíčku GSVA R [25]. Seznam genů byl zobrazen v dodatečném souboru 1.

Analýza obohacení genové sady

Analýza obohacení genové sady (GSEA) byla implementována aplikací javaGSEA (verze 4.0.3). GSEA byla použita k identifikaci klíčových drah spojených se stavem mutace ATRX. Anotované sady genů (c2.cp. Kegg.v7.1.symbols.gmt) pro GSEA byly vybrány jako referenční genové sady. FDR < 0.25 a P < 0.05 byly považovány za prahové kritérium.

Statistická analýza

Log-rank test v Kaplan-Meierově analýze byl proveden k vyhodnocení rozdílů v přežití mezi skupinami. K posouzení rozdílů v podskupinách byl použit Wilcoxův test nebo Kruskal-Wallisův test s post hoc párovou Bonferroniho korekcí. K porovnání distribuce klinických znaků mezi skupinami byl použit chí-kvadrát test nebo Fisherův exaktní test. Pro identifikaci faktorů s nezávislou prognostickou hodnotou byly provedeny jednorozměrné a vícerozměrné Coxovy regresní analýzy. P < 0.05 byly zvoleny jako hraniční kritérium.

Všechny statistické analýzy byly provedeny pomocí softwaru R (verze 3.6.2). Postavy boxplotu a histogram byly vytvořeny programem GraphPad Prism (verze 8.0.1).

Výsledek

Somatické variace u mužských a ženských pacientů s GC

Nejprve jsme porovnali frekvenci somatických mutací z kohorty TCGA mezi ženami a muži s GC. Je zajímavé, že pouze mutace ATRX se po úpravě míry falešných nálezů (FDR=0.0108) (obr. 1a) významně častěji vyskytuje u pacientek ve srovnání s pacienty mužů.

Abychom se vyhnuli náhodnému zkreslení způsobenému jedinou kohortou, dále jsme ověřili pohlavní zkreslení mutace ATRX v kohortách GACA-CN a GACA-JP. Frekvence mutací ATRX v GACA-CN a GACA-JP byla 31,7 procenta (39/123), respektive 6,3 procenta (37/585). Podíl pacientek s ATRX mutací v GACA-CN (ženy 40,5 procenta vs. muži 27,9 procenta, Fisherův exaktní test, P=0,206) a GACA-JP (ženy 11,0 procenta vs. muži 4,3 procenta, Fisherův přesný test, P=0,004) byly oba vyšší než u mužů (obr. 1b).

Následně jsme se pokusili prozkoumat, zda lze rozdíly mezi pohlavími v ATRX mutaci nalézt v jiných rakovinových projektech od ICGC. Vyloučili jsme pohlavně omezené nádory a projekty rakoviny s frekvencí mutace ATRX nižší než 5 procent. Je pozoruhodné, že polovina projektů rakoviny (50 procent, 17/34) vykazovala významné rozdíly mezi pohlavími v mutaci ATRX (obr. 1c, doplňkový soubor 2). Ve většině onkologických projektů (88,2 procenta, 30/34) byla frekvence mutací ATRX vyšší u pacientek než u mužů, i když rozdíl v některých projektech rakoviny nevykazoval statistickou významnost. Kromě toho jsme hodnotili potenciální dopad mutace ATRX missense na strukturu proteinu pomocí softwaru PolyPhen{11}}. Škodlivé missense mutace u pacientek převládaly mezi všemi druhy ATRX mutací v kohortě TGCA (doplňkový soubor 3). Celkově tyto výsledky naznačují, že mutace ATRX u pacientů s rakovinou žaludku může existovat sexuální předsudky.

Korelace mezi ATRX mutací a klinickými rysy

Nejprve jsme porovnali distribuci klinických znaků mezi ATRX mutantním typem a pacienty divokého typu (tabulka 1). Je pozoruhodné, že většina pacientů s mutantem ATRX byly nádory s vysokou nestabilitou mikrosatelitů (MSI-H) ve srovnání s pacienty divokého typu ATRX (obr. 2a). Poté jsme přistoupili ke zkoumání, zda mutace ATRX může ovlivnit celkové přežití pacientů s GC. Log-rank test v Kaplan-Meierově analýze prokázal, že pacienti s mutantem ATRX měli tendenci k lepšímu celkovému přežití než divocí pacienti (obr. 2b). Kaplan-Meierova analýza pacientů z GACA-CN také ukázala podobný výsledek (obr. 2c).

Kromě toho, abychom lépe vyhodnotili přínosy přežití z mutace ATRX, dále jsme zkoumali dopad mutace ATRX na výsledky prognózy u kohort bez GC v databázi TCGA. Vybrali jsme kohorty bez rakoviny žaludku s frekvencí mutace ATRX vyšší než 10 procent, včetně LGG (39,2 procenta), UCEC (24,3 procenta), SARC (16,9 procenta), GBM (10,4 procenta), CESC (10,4 procenta), COAD (10,3 procenta). Podobně jsme zjistili, že mutace ATRX u pacientů s UCEC byla také spojena s prodlouženým celkovým přežitím (doplňkový soubor 4). Nakonec jsme hodnotili vliv mutace ATRX na expresi ATRX. Zjistili jsme, že ATRX mutantní nádory měly nižší expresi ATRX, i když rozdíl nevykazoval statistickou významnost (obr. 2d). Stručně řečeno, mutace ATRX významně korelovala s podtypem MHS-H a lepším přežitím u pacientů s GC.

Mutace ATRX je spojena se zvýšenou zátěží nádorovými mutacemi a vyšší expresí PDL1

Nádorová mutace (TMB) a exprese PDL1 byly dva běžné indikátory predikce odpovědi na imunoterapii. Vypočítali jsme TMB každého pacienta s GC z TCGA, GACA-CN a GACA-JP. Jak je znázorněno na obr. 3a, vyšší TMB byla pozorována u pacientů s GC s mutantou ATRX z kohorty TCGA (medián TMB 16,61 vs 2,526, P < 0.0001), GACA-CN (medián TMB 1,974 vs 1,211, P=0,0001) a GACA-JP (medián TMB 27,82 vs 2,421, P < 0,0001). Poté jsme porovnali expresi PDL1 mezi pacienty s GC s nebo bez mutace ATRX v kohortě TCGA. Pacienti s mutantou ATRX měli vyšší expresi PDL1 (medián exprese 2,027 vs 1,098, P=0,0244) než u divokých pacientů (obr. 3b).

Vzhledem k potenciálním rozdílům mezi pohlavími v mutaci ATRX dále zkoumáme korelaci mutace ATRX s expresí TMB a PDL1 stratifikovanou podle pohlaví (Sub1: pacientky s mutací ATRX; Sub2: pacientky bez mutace ATRX; Sub3: pacienti muži s mutací ATRX; Sub4: muži bez mutace ATRX). V kohortách GACA-CN a GACA-JP měli pacienti ženy i muži s mutací ATRX vyšší TMB než pacienti divokého typu ATRX (obr. 3c). V kohortách TCGA však pouze pacientky s mutantním typem ATRX vykazovaly vyšší TMB než ostatní pacienti bez mutace ATRX. Mezi pacienty mužského pohlaví s mutací ATRX nebo bez ní není žádný významný rozdíl v TMB. Kromě toho ve třech kohortách nebyly pozorovány žádné významné rozdíly mezi pacienty ženského a mužského pohlaví s mutací ATRX. Při srovnání exprese PDL1 mezi čtyřmi podskupinami v kohortě TCGA jsme zjistili, že exprese PDL1 u pacientek s mutantou ATRX byla vyšší než u pacientek bez mutace ATRX (obr. 3d).

Obecně tyto výsledky naznačují, že pacienti s mutací ATRX, zejména pacienti s GC, byli významně spojeni s vyšší expresí TMB a PDL1.

Pacientky s GC s mutací ATRX vykazují zvýšenou protirakovinnou imunitu

K charakterizaci jsme se uchýlili k několika prokázaným faktorům souvisejícím s imunoterapií, včetně cytolytické aktivity (CYT) [26], IFN-signalizace [6], mechanismu prezentujícího antigen (APM) [27] a tumor-infiltrujících imunitních buněk [28]. protirakovinnou imunitu. Ke zkoumání asociace ATRX mutace s protirakovinnou imunitou jsme použili metodu ssGSEA. Přestože skóre protinádorové imunity u pacientů s mutací ATRX bylo vyšší než u pacientů bez mutace ATRX, rozdíl nebyl statisticky významný (obr. 4a).

Při hodnocení vlivu mutace ATRX na protinádorovou imunitu stratifikovanou podle pohlaví jsme však zjistili, že pacientky s mutací ATRX vykazovaly významně vyšší skóre faktorů souvisejících s imunoterapií než pacientky bez mutace ATRX (obr. 4b). Nebyly žádné významné rozdíly ve skóre protirakovinné imunity mezi ATRX mutanty a divokými mužskými pacienty. Kromě toho pacientky s mutací ATRX vykazovaly vyšší skóre indikátorů souvisejících s imunoterapií než muži s mutací ATRX.

Nakonec jsme použili metodu CIBERSORT ke zkoumání podílů infiltrujících imunitních buněk mezi pacientkami s mutantou ATRX (Sub1), pacientkami s divokou ATRX (Sub2), pacienty s mutantem ATRX (Sub3) a pacienty s divokou ATRX (Sub4). T folikulární pomocné buňky, M1 makrofágy a aktivované dendritické buňky byly významně obohaceny u pacientek s mutací ATRX, zatímco podíly klidových dendritických buněk byly významně nižší než u ostatních pacientek (obr. 4c). T folikulární pomocné buňky, M1 makrofágy a aktivované dendritické buňky jsou spojeny s mechanismem prezentace antigenu, což bylo v souladu se zvýšeným APM u pacientek s ATRX mutací.

Závěrem lze říci, že pacientky GC s mutací ATRX vykazovaly silnější protirakovinnou imunitu než divocí pacienti ATRX nebo mutovaní muži. Obohacení T folikulárních pomocných buněk, M1 makrofágů a aktivovaných dendritických buněk u pacientek s mutantou ATRX také podpořilo výše uvedený výsledek.

Účinek mutace ATRX na protinádorovou imunitu u pacientek není ovlivněn heterogenitou imunity na základě pohlaví

Abychom prozkoumali, zda účinek mutace ATRX na protinádorovou imunitu u pacientek byl způsoben heterogenitou imunity na základě pohlaví, dále jsme porovnávali výše uvedené faktory protinádorové imunity mezi pacienty mužského a ženského pohlaví. Pouze TMB vykazovala rozdíly mezi pohlavími a pacientky měly vyšší TMB než muži (Dodatečný soubor 5). Rozdíly v TMB mezi ženami a muži však zmizely, když jsme vyloučili ženské vzorky s mutací ATRX (doplňkový soubor 5). Tyto výsledky odhalily, že zvýšená protirakovinná imunita u pacientek s mutantou ATRX nebyla ovlivněna imunitní heterogenitou založenou na pohlaví.

Nezávislá prognostická analýza mutace ATRX

Nejprve jsme provedli Kaplan-Meierovu analýzu, abychom určili prognostické hodnoty výše uvedených faktorů souvisejících s imunoterapií. Exprese TMB a PDL1 byla rozdělena na vysoké a nízké skupiny na základě nástroje X-tile. Jak je znázorněno na obr. 5, exprese TMB a PDL1 měla vliv na přežití pacientů. Vysoká skupina TMB a PDL1 znamenala lepší výsledek. Poté jsme zahrnuli expresi TMB a PDL1 do následné analýzy, abychom prozkoumali nezávislou prognostickou hodnotu mutace ATRX. Jednorozměrné a vícerozměrné Coxovy regresní analýzy ukázaly, že mutace ATRX byla nezávislým prognostickým faktorem (tabulka 2).

Vliv mutace ATRX na opravu poškození DNA

Provedli jsme GSEA, abychom analyzovali funkční kontext mutace ATRX. Analýza KEGG dráhy ukázala, že mutace ATRX byla obohacena hlavně o opravu excizí bází (BER), opravu vyříznutím nukleotidů (NER) a opravu homologní rekombinací (HRR) (obr. 6a). Biologická funkce mutace ATRX se významně podílela na opravě poškození DNA (DDR). Poté jsme použili ssGSEA k charakterizaci dráhy BER, NER a HRR mezi mutanty ATRX a divokými pacienty. Jak je znázorněno na obr. 6b, BER (střední skóre 0,8734 vs 0,7909, P=0.{{10}} 002), NER (střední skóre 0,4333 vs 0,3605, P = 0,044) a HRR (střední skóre 0,7618 vs 0,6898, P = 0,0098) byly významně obohaceny o mutant ATRX pacientů. Dále jsme pokračovali ve zkoumání účinku mutace ATRX na dráhy BER, NER a HRR stratifikované podle pohlaví. Pouze pacientky s mutací ATRX vykazovaly vyšší skóre BER, NER a HRR než ostatní pacientky bez mutace ATRX (obr. 6c).

Kromě toho jsme vybrali základní geny obohacené o tyto tři cesty, abychom prozkoumali rozdíly v expresi mezi mutanty ATRX a divokými pacienty. Je zajímavé, že většina základních genů se vysoce exprimovala u pacientů s mutantním typem ATRX ve srovnání s pacienty divokého typu (obr. 6d). Po pohlavní stratifikaci byly hladiny exprese těchto základních genů souvisejících s DDR také vyšší v podskupinách ženských a mužských pacientů s mutací ATRX než v jiných dvou podskupinách divokého typu (doplňkový soubor 6).

Dohromady tyto výsledky naznačují možnou zvýšenou aktivaci drah DDR u pacientů s mutantem ATRX. Vyšší TMB a aktivace systému DDR mohou naznačovat pravděpodobnost prudké mutageneze a odpovídající kompenzační aktivaci DDR u pacientů s mutantem ATRX.

Mutace ATRX je spojena s příznivými klinickými přínosy pro ICI

Abychom zjistili, zda by pacienti s mutací ATRX mohli mít prospěch z ICI, získali jsme veřejně dostupná data o genomu a přežití kohorty léčené MSKCC ICI z databáze cbioportal [15]. Kohorta léčená MSKC C ICI obsahuje 1610 pacientů různých typů rakoviny s údaji o mutaci včetně 54 pacientů s rakovinou žaludku. Frekvence mutací ATRX u pacientů s rakovinou žaludku nebo gastroezofageálního spojení je 7,41 procenta (4/54). Pozorovali jsme, že pacienti s mutací ATRX měli vyšší TMB než pacienti divokého typu ATRX (obr. 7a). U pacientů s rakovinou žaludku měli pacienti s mutací ATRX tendenci k delšímu celkovému přežití (medián, nedosaženo vs 13 měsíců, log-rank P=0.194) (obr. 7b).

Podobně bylo celkové přežití pacientů s mutací ATRX v celé kohortě také lepší než přežití divokých pacientů s ATRX (medián, 30 měsíce oproti 18 měsícům, log-rank P=0,075) ( Obr. 7b). Poté jsme celou kohortu rozdělili do dvou skupin (ženy a muže) a porovnali celkové přežití mezi stavy mutace ATRX. Je zajímavé, že pouze pacientky s mutací ATRX získaly významně prodloužené celkové přežití ve srovnání s pacientkami divokého typu (medián, 30 měsíců vs. 14 měsíců, log-rank P=0,023) (obr. 7c). Dále jsme porovnávali predikční sílu mutace ATRX u mužských a ženských pacientů. HR mutantního typu ATRX oproti divokému typu u pacientek (HR=0.636, 95procentní CI=0.455–0.890, P=0.023) je lepší než HR pro mužští pacienti (HR=0,929, 95procentní CI = 0,596–1,362, P=0,7117) (obr. 7c).

Souhrnně tato data naznačují, že mutace ATRX, zejména u pacientek, byla spojena s příznivými klinickými přínosy léčby ICI.

Diskuse

V této studii jsme prostřednictvím srovnání profilů somatických mutací odvozených od mužských a ženských pacientů s GC poprvé identifikovali, že mutace ATRX se přednostně vyskytovala u žen s GC a byla spojena s vyšší TMB, zvýšenou protinádorovou imunitou a příznivým klinickým přínosem pro ICI .

ATRX je tumor supresorový gen a kóduje člena rodiny proteinů SWI/SNF. Bylo prokázáno, že ATRX je spojen s opravou poškození DNA [29], zachováním genetické stability [30], usnadněním vhodné replikace DNA [31] a ovlivněním exprese specifických genů [32]. Mutace ATRX představuje běžné genetické abnormality u gliomů.

U gliomů divokého typu IDH sloužila přítomnost mutací ATRX jako příznivý marker delšího přežití pacientů [33]. Ztráta ATRX narušila nehomologní end-joining aktivitu a zvýšila MSI u glioblastomu, což způsobilo vyšší citlivost k činidlům poškozujícím DNA [34]. Han a kol. uvedli, že ATRX může regulovat opravu poškození DNA modulací dráhy ATM a zvýšením citlivosti na temozolomid u gliomu [35]. V naší studii byla pozorována vyšší TMB a aktivace opravných drah poškození DNA u pacientek s mutací ATRX. TMB je výsledkem konfrontace mezi mutací a opravou DNA. Tyto výsledky naznačují, že funkce kompenzační opravy poškození DNA může být slabší než prudší mutageneze s mutací ATRX. Spekulovali jsme, že mutace ATRX u pacientek s GC by mohla ovlivnit související opravu poškození DNA, což odpovídá vyšší TMB a odpovídající zvýšené protirakovinné imunitě. Přesný mechanismus mutace ATRX při regulaci protirakovinné imunity u pacientek s GC však vyžaduje další výzkum.

Stávající výzkumníci hlásili sexuální předsudky ATRX. Young a kol. zjistili, že samice myší bez ATRX ve slinivce vykazovaly výhradně zvýšenou citlivost na poranění a onkogenní účinek mutovaného KRAS, zatímco samci myší bez ATRX byli chráněni [36]. Podobně jsme také zjistili, že pacientky s mutací ATRX vykazovaly zvýšenou imunogenicitu, zejména silnější protirakovinnou imunitu než muži s mutantem ATRX, což by mohlo být částečně způsobeno zvýšenou citlivostí na poškození DNA u pacientek s mutací ATRX. Dunford a kol. uvedli, že část tumor supresorových genů (včetně ATRX) v chrX může uniknout inaktivaci během embryogeneze, což vede k bialelické expresi těchto genů a zvýšené ochraně před rakovinou u žen [37]. Tento výzkum by mohl vysvětlit výsledek, že nedošlo k žádnému významnému snížení exprese ATRX u pacientek s GC s mutací ATRX, ačkoli u pacientek s mutací ATRX převládaly zkrácené a škodlivé missense mutace.

Kromě pohlavních rozdílů v imunogenicitě mezi mužskými a ženskými pacienty existovaly rozdíly mezi pohlavími také ve výkonu mutace ATRX v predikci ICI. Přestože u pacientů s mutací ATRX léčených ICI bylo pozorováno delší celkové přežití, prediktivní síla mutace ATRX byla lepší u žen než u mužů. Pacientky s mutací ATRX získaly významně větší přínosy pro přežití z léčby ICI. Wang a kol. také uvedli podobný výsledek, že TMB vykazovala lepší prediktivní schopnost v odpovědi ICI u žen s NSCLC než u mužů [38]. Budoucí vývoj a aplikace biomarkerů ICI by měly brát v úvahu rozdíly mezi pohlavími.

Tato studie má několik omezení. Za prvé, celková frekvence mutací ATRX u pacientů s GC je relativně nízká, zejména u pacientů s GC mužského pohlaví. Navíc jsme transkriptomová data získali pouze z jedné kohorty. Tato omezení by mohla ovlivnit sílu srovnání protinádorové imunity mezi pacienty a pacienty. Za druhé, frekvence mutace ATRX se v různých populacích liší.

V naší studii byla frekvence mutace ATRX ve třech kohortách GC odlišná (31,7 procenta v kohortě GACA-CN, 6,3 procenta v kohortě GACA-JP a 5,3 procenta v kohortě TCGA). Kromě toho podíl pacientek s mutací ATRX v GACA-CN (40,5 procenta) byl mnohem vyšší než v ostatních dvou kohortách (12,3 procenta v kohortě TCGA a 11,0 procenta v kohortě GACA-JP) . Rozdíl ve frekvenci mutací ATRX v různých populacích může nějakým způsobem omezit použití mutace ATRX jako biomarkeru příznivé prognózy. Za třetí, naše analýza prokázala pouze souvislost mutace ATRX s TMB, protinádorovou imunitou a účinností terapie ICI. Potenciální mechanismus mutace ATRX v léčbě ICI, zejména u mužských pacientů, stále vyžaduje další zkoumání. Konečně by bylo lepší porovnat přínosy přežití z mutace ATRX mezi pacienty s GC a muži po léčbě ICI, což by mohlo přímo potvrdit rozdíly mezi pohlavími mutace ATRX v protinádorové imunitě související s imunoterapií. Nepodařilo se nám však provést srovnání kvůli omezené velikosti vzorku pacientů s GC mutantem ATRX v kohortě léčené MSKCC ICI.

Proto jsme se pokusili předběžně prozkoumat, zda by mohly být rozdíly mezi pohlavími v přínosech mutace ATRX v přežití, a to srovnáním rozdílů ve výsledcích prognózy z mutace ATRX mezi ženami a muži napříč různými typy rakoviny v celé kohortě. Přestože u pacientek s mutací ATRX u různých typů rakoviny byly pozorovány větší přínosy pro přežití z léčby ICI, tato data mohou zveličovat závěr učiněný pro pacienty s GC. K ověření pohlavních rozdílů v přínosech pro přežití v tomto dokumentu je zapotřebí více kohort léčených ICI obsahujících větší velikosti vzorků pacientů s GC mutantem ATRX.

Závěry

V souhrnu naše studie zjistila, že ATRX přednostně mutující u pacientek s GC byl spojen se zvýšenou imunogenicitou, zvýšenou protirakovinnou imunitou a příznivým klinickým přínosem pro ICI. Pohlavní rozdíly ve frekvenci mutací, protinádorové imunitě a klinických přínosech naznačovaly, že mutace ATRX by mohla být vhodnější jako potenciální prediktor příznivého klinického přínosu pro ICI u pacientek s GC. Mutace ATRX by mohla být kombinována s dalšími biomarkery odpovědi ICI, aby se lépe identifikovaly pacientky s GC, které budou mít větší prospěch z imunoterapie. K ověření našich výsledků a posouzení hodnoty mutace ATRX u mužských pacientů je však nutný další klinický výzkum.

Zkratky

GC: rakovina žaludku; ICI: inhibitory imunitního kontrolního bodu; TCGA: Atlas genomu rakoviny; ICGC: International Cancer Genome Consortium; FDR: Míra falešných objevů; TMB: Nádorová mutace; CYT: Cytolytická aktivita; APM: Antigen prezentující zařízení; GSEA: Analýza obohacení genové sady; ssGSEA: Analýza obohacení genové sady jednoho vzorku; MSI: mikrosatelitní nestabilita; BER: Oprava základní excize; NER: Oprava excize nukleotidů; HRR: Homologous recombination repair; DDR: Oprava poškození DNA.

Poděkování

Děkujeme projektům TCGA a ICGC za zpřístupnění genomických dat pro analýzu. Děkujeme také autorům, kteří poskytli dostupná data o genomu a přežití kohorty léčené ICI v úložišti cbioportal.

Příspěvky autorů

Koncepce a provedení studie: YG a PMW. Sběr datových sad: YG, GPD, XSL, GQF a JJC. Analýza a interpretace dat: YG, FRW a WL. Psaní, recenze a revize rukopisu: YG, FRW a PMW. Vedení studia: PMW. Všichni autoři přečetli a schválili konečný rukopis.

Financování

Tato práce byla podpořena Humanitními a společenskými vědami Ministerstva školství, plánovacího fondu Číny (č. 16YJA840014).

Prohlášení

Etický souhlas a souhlas s účastí

Tato studie byla založena na veřejně dostupných datech z úložiště TCGA, UCSC Xena a cbioportal, k provedení této studie nebylo vyžadováno žádné povolení. Tato studie nezahrnovala lidské vzorky ani použití osobně identifikovatelných informací. Všechna data použitá v této studii byla deidentifikována a veřejně dostupná, nebylo vyžadováno žádné etické schválení.

Souhlas se zveřejněním

Nelze použít.

Konkurenční zájmy

Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.

Podrobnosti o autorovi

1 Katedra epidemiologie a zdravotní statistiky, School of Public Health, Southeast University, 87 Dingjiaqiao Road, Nanjing 210009, Jiangsu, Čína. 2 Hematologická a onkologická klinika, Nemocnice Zhongda, Lékařská fakulta, Jihovýchodní univerzita, Nanjing, Čína. 3 Jihovýchodní univerzitní nemocnice, Nanjing, Čína. 4 Oddělení centra pro transplantaci plic, Přidružená lidová nemocnice Wuxi lékařské univerzity Nanjing, Wuxi, Jiangsu, Čína.

Přijato:

26. října 2020 Přijato: 25. února 2021.

Reference

1. Zheng RS, Sun KX, Zhang SW, Zeng HM, Zou XN, Chen R a kol. Zpráva o epidemiologii rakoviny v Číně, 2015. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi. 2019; 41(1):19–28.

2. Robert C, Schachter J, Long GV, Arance A, Grob JJ, Mortier L a kol. Pembrolizumab versus Ipilimumab u pokročilého melanomu. N Engl J Med. 2015;372(26):2521–32.

3. Garon EB, Rizvi NA, Hui R, Leighl N, Balmanoukian AS, Eder JP a kol. Pembrolizumab k léčbě nemalobuněčného karcinomu plic. N Engl J Med. 2015;372(21):2018–28.

4. Motzer RJ, Escudier B, McDermott DF, George S., Hammers HJ, Srinivas S, a kol. Nivolumab versus Everolimus u pokročilého renálního karcinomu. N Engl J Med. 2015;373(19):1803–13.

5. Ferris RL, Blumenschein G Jr, Fayette J, Guigay J, Colevas AD, Licitra L a kol. Nivolumab pro recidivující spinocelulární karcinom hlavy a krku. N Engl J Med. 2016;375(19):1856–67.

6. Muro K, Chung HC, Shankaran V, Geva R, Catenacci D, Gupta S, et al. Pembrolizumab pro pacienty s PD-L1-pozitivním pokročilým karcinomem žaludku (KEYNOTE-012): multicentrická, otevřená studie fáze 1b. Lancet Oncol. 2016; 17(6):717–26.

7. Dong ZY, Zhong WZ, Zhang XC, Su J, Xie Z, Liu SY, a kol. Potenciální prediktivní hodnota stavu mutace TP53 a KRAS pro odpověď na imunoterapii blokádou PD-1 u adenokarcinomu plic. Clin Cancer Res. 2017; 23(12):3012–24.

8. Wu HX, Chen YX, Wang ZX, Zhao Q, He MM, Wang YN a kol. Změna v TET1 jako potenciální biomarker pro blokádu imunitního kontrolního bodu u mnohočetných rakovin. J Immunother Cancer. 2019;7(1):264.

9. Zhang K, Hong X, Song Z, Xu Y. Identifikace škodlivé mutace NOTCH jako nového prediktoru účinné imunoterapie u NSCLC. Clin Cancer Res. 2020;26(14):3649–61.

10. Li CH, Haider S, Shiah YJ, Thai K, Boutros PC. Pohlavní rozdíly v genech a biomarkerech rakoviny. Cancer Res. 2018;78(19):5527–37.

11. Wu Y, Ju Q, Jia K, Yu J, Shi H, Wu H a kol. Korelace mezi pohlavím a účinností inhibitorů imunitního kontrolního bodu (inhibitory PD-1 a CTLA-4). Int J Cancer. 2018;143(1):45–51.

12. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, De Pas T, Martinetti M, Viale G, et al. Účinnost imunoterapie rakoviny a pohlaví pacientů: systematický přehled a metaanalýza. Lancet Oncol. 2018;19(6):737–46.

13. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, Viale G, De Pas T, Pagan E a kol. Pohlavní heterogenita v reakci na imunoterapii rakoviny plic: systematický přehled a metaanalýza. J Natl Cancer Inst. 2019;111(8):772–81.

14. Liu Y, Sethi NS, Hinoue T, Schneider BG, Cherniack AD, Sanchez-Vega F, a kol. Srovnávací molekulární analýza gastrointestinálních adenokarcinomů. Cancer Cell. 2018;33(4):721–735.e728.

15. Samstein RM, Lee CH, Shoushtari AN. Nádorová mutační zátěž předpovídá přežití po imunoterapii napříč různými typy rakoviny. Nat Genet. 2019; 51(2):202–6.

16. Mayakonda A, Lin DC, Assenov Y, Plass C, Koeffler HP. Maftools: účinná a komplexní analýza somatických variant u rakoviny. Genome Res. 2018; 28(11):1747–56.

17. Adzhubei IA, Schmidt S, Peshkin L, Ramensky VE, Gerasimova A, Bork P, et al. Metoda a server pro predikci škodlivých missense mutací. Metody Nat. 2010;7(4):248–9.

18. Chalmers ZR, Connelly CF, Fabrizio D, Gay L, Ali SM, Ennis R a kol. Analýza 100000 lidských rakovinných genomů odhaluje oblast mutační zátěže nádorů. Genome Med. 2017;9(1):34.

19. Narayanan S, Kawaguchi T, Yan L, Peng X, Qi Q, Takabe K. Skóre cytolytické aktivity pro posouzení protirakovinné imunity u kolorektálního karcinomu. Ann Surg Oncol. 2018;25(8):2323–31.

20. Newman AM, Liu CL, Green MR. Robustní výčet buněčných podskupin z profilů tkáňové exprese. Metody Nat. 2015;12(5):453–7.

21. Barbie DA, Tamayo P, Boehm JS, Kim SY, Moody SE, Dunn IF a kol. Systematická interference RNA odhaluje, že onkogenní rakoviny řízené KRAS vyžadují TBK1. Příroda. 2009;462(7269):108–12.

22. Şenbabaoğlu Y, Gejman RS, Winer AG, Liu M, Van Allen EM, de Velasco G, et al. Charakterizace nádorového imunitního mikroprostředí u karcinomu ledvin z jasných buněk identifikuje prognostické a imunoterapeutické signatury messengerové RNA relevantní pro spojence. Genome Biol. 2016;17(1):231.

23. Mandal R, Şenbabaoğlu Y, Desrichard A, Havel JJ, Dalin MG, Riaz N a kol. Imunitní krajina rakoviny hlavy a krku a její imunoterapeutické implikace. JCI Insight. 2016;1(17):e89829.

24. Fuchs CS, Doi T, Jang RW, Muro K, Satoh T, Machado M, et al. Bezpečnost a účinnost monoterapie pembrolizumabem u pacientů s dříve léčeným pokročilým karcinomem žaludku a gastroezofageální junkce: fáze 2 klinické studie KEYNOTE-059. JAMA Oncol. 2018;4(5):e180013.

25. Hänzelmann S, Castelo R, Guinney J. GSVA: analýza variací genové sady pro data microarray a RNA-seq. BMC Bioinform. 2013;14:7.

26. Rooney MS, Shukla SA, Wu CJ, Getz G, Hacohen N. Molekulární a genetické vlastnosti nádorů souvisejících s lokální imunitní cytolytickou aktivitou. Buňka. 2015;160(1–2):48–61.

27. Zaretsky JM, Garcia-Diaz A, Shin DS, Escuin-Ordinas H, Hugo W, HuLieskovan S, et al. Mutace spojené se získanou rezistencí k blokádě PD-1 u melanomu. N Engl J Med. 2016;375(9):819–29.

28. Li B, Severson E, Pignon JC, Zhao H, Li T, Novak J a kol. Komplexní analýzy nádorové imunity: implikace pro imunoterapii rakoviny. Genome Biol. 2016;17(1):174.

29. Juhász S, Elbakry A, Mathes A, Löbrich M. ATRX podporuje syntézu opravy DNA a výměnu sesterských chromatid během homologní rekombinace. Mol Cell. 2018;71(1):11–24.e17.

30. Lovejoy CA, Li W, Reisenweber S, Thongthip S, Bruno J, de Lange T, et al. Ztráta ATRX, nestabilita genomu a změněná reakce na poškození DNA jsou charakteristické znaky alternativního prodloužení telomerové dráhy. PLoS Genet. 2012;8(7):e1002772.

31. Clynes D, Jelinska C, Xella B, Ayyub H, Taylor S, Mitson M, et al. Dysfunkce ATRX indukuje replikační defekty v primárních myších buňkách. PLoS One. 2014;9(3):e92915. 32. Levy MA, Kernohan KD, Jiang Y, Bérubé NG. ATRX podporuje genovou expresi tím, že usnadňuje transkripční elongaci prostřednictvím kódujících oblastí bohatých na guanin. Hum Mol Genet. 2015;24(7):1824–35.

33. Pekmezci M, Rice T, Molinaro AM, Walsh KM, Decker PA, Hansen H a kol. Dospělé infiltrující gliomy s integrovanou diagnózou WHO 2016: další prognostické role ATRX a TERT. Acta Neuropathol. 2017;133(6):1001–16.

34. Koschmann C, Calinescu AA, Nunez FJ, Mackay A, Fazal-Salom J, Thomas D, et al. Ztráta ATRX podporuje růst nádoru a narušuje nehomologní opravu end-joining DNA u gliomu. Sci Transl Med. 2016;8(328):328ra328.

35. Han B, Cai J, Gao W, Meng X, Gao F, Wu P a kol. Ztráta ATRX potlačuje opravu poškození DNA závislou na ATM modulací H3K9me3, aby se zvýšila citlivost temozolomidu u gliomu. Cancer Lett. 2018;419:280–90.

36. Young CC, Baker RM, Howlett CJ, Hryciw T, Herman JE, Higgs D a kol. Ztráta ATRX zvyšuje náchylnost k poškození pankreatu a onkogennímu KRAS u samic, ale ne u samců myší. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2019; 7(1):93-113.

37. Dunford A, Weinstock DM, Savova V, Schumacher SE, Cleary JP, Yoda A, et al. Tumor-supresorové geny, které unikají z X-inaktivace, přispívají k rakovinové sexuální zaujatosti. Nat Genet. 2017;49(1):10–6.

38. Wang S, Zhang J, He Z, Wu K, Liu XS. Prediktivní síla nádorové mutační zátěže v odpovědi na imunoterapii karcinomu plic je ovlivněna pohlavím pacientů. Int J Cancer. 2019;145(10):2840–9.

Poznámka vydavatele

Springer Nature zůstává neutrální ohledně jurisdikčních nároků v publikovaných mapách a institucionálních přidruženích.

You Ge1 , Feiran Wei2 , Guoping Du3 , Gaoqiang Fei1 , Wei Li1 , Xiaoshan Li4 , Jinjin Chu1 a Pingmin Wei1*.

For more information:1950477648nn@gmail.com