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TP53是肺腺癌（LUAD）中最常見的突變基因，腫瘤免疫微環境被認為是影響腫瘤進展和生存率的重要因素，但是TP53突變對LUAD中腫瘤免疫微環境的影響尚未得到充分的研究。今天小編和大家分享一篇今年6月底發表在Frontiers in Immunology（IF=8.786）的文章。這篇文章系統研究了LUAD中TP53突變狀態與免疫應答的關系及其潛在機制。作者利用免疫相關基因構建了一個免疫預后模型（IPM），來區分LUAD的預后生存，并從免疫學的角度更好地探究其機制。想構建預后模型并進行實驗驗證的小伙伴們，這篇文章就是一個不錯的參考哦~
A TP53 Related Immune Prognostic Model for the Prediction of Clinical Outcomes and Therapeutic Responses in Lung Adenocarcinoma
一種用于預測肺腺癌臨床結果和治療反應的TP53相關免疫預后模型
背景
非小細胞肺癌約占肺癌患者的85%。肺腺癌（LUAD）是其最常見的亞型，約占所有肺癌病例的40%。LUAD中最常見的基因突變基因是TP53（46%的病例發生突變）、KRAS（32%）和EGFR（27%）。盡管在揭示該疾病的分子機制方面取得了一些成就，但LUAD患者的治療仍然非常有限。目前，LUAD患者常用手術、化療、放療和靶向治療。然而，由于晚期、診斷晚、復發率高、生存率差，LUAD患者的5年總生存率（OS）仍<20%。
TP53是LUAD中最常見的突變基因，在維持基因組穩定性方面發揮著關鍵作用，失去TP53的功能可誘導染色體不穩定和非整倍體細胞增殖。越來越多的研究表明，TP53突變與不同的免疫反應有關。盡管TP53突變對LUAD患者臨床預后的發病影響已得到廣泛研究，但TP53突變對LUAD患者腫瘤免疫微環境的影響尚未得到充分研究。因此，作者系統地研究了LUAD中TP53突變狀態與免疫應答的關系及其潛在機制。
結果
TP53突變與免疫應答的關系
TP53是LUAD中最常見的突變基因（圖1A）。TP53突變與KRAS突變相互排斥，而它們與其他基因的突變共存，如TTN和MUC16（圖1B）。此外，TP53突變與LUAD中不良的OS顯著相關（圖1C）。不同TP53突變類型在LUAD中OS方面無差異（圖1D）。接下來，對TP53野生型和TP53突變型的LUAD患者進行了GSEA分析。結果表明，TP53野生型患者在5個免疫相關生物學過程中顯著富集（圖1E）。
不同LUAD隊列中IPM的構建及其預測價值的評價
在5個免疫過程中，有36個基因在TP53突變型和野生型LUAD患者之間存在差異表達。使用了單變量Cox回歸識別了5個與預后（OS）相關的免疫基因，使用LASSO來識別具有最大預后價值的3個基因（EXO1、COCH和CD40LG）并構建IPM。根據風險評分將患者分為高危組和低危組。如圖2A所示，在TCGA訓練隊列中，高危組的OS比低危組更差。在兩個獨立驗證隊列中也得到了相似的結果（圖2B，C）。在野生型、突變型TP53和TP53錯義突變組中，IPM與OS顯著相關（圖2D-F）。此外，作者在兩個重復的實驗中驗證了這3個基因的基因表達（圖2G），并觀察到與上述其他LUAD隊列一致的結果（圖2H）。
第一次實驗驗證：患者樣本驗證模型中的基因表達，自己的隊列利用模型區分高、低危人群并驗證模型預后效能。
高、低風險LUAD患者之間的免疫景觀
癌癥免疫周期是一系列的7個步驟，用來描述免疫系統如何識別和殺死癌細胞。作者比較了IPM高危和低危組不同癌癥免疫周期的抗癌免疫。低危組在大多數癌癥免疫步驟中表現出更高的抗癌免疫力，特別是在第2-5步（圖3A）。腫瘤中不同免疫細胞的比例呈中度或弱相關（圖3B）。高危LUAD組部分免疫細胞比例較高（圖3C）。作者通過實驗驗證了這些發現（圖3D）。
第二次實驗驗證：低、高危人群中不同免疫細胞的蛋白質表達。
接下來，作者檢測了IPM風險評分與免疫檢查點的基因表達之間的相關性。發現風險評分與HAVCAR2、TIGIT、CTLA4和PDCD1的表達顯著相關（圖4A），并且這些基因在高危組的表達量明顯高于低危組（圖4B-F），說明高危LUAD患者預后不良的部分原因是免疫抑制微環境。
低危組和高危組患者之間的通路改變
作者將低危、高危組差異表達的免疫基因和風險評分相關基因定義為風險評分相關基因。選擇50個免疫基因進行于GO和KEGG分析（圖4G）。基于這些結果，作者發現這些基因在免疫系統的免疫應答和疾病途徑中顯著富集（圖4H，I）。
IPM獨立于傳統的臨床特征，并基于IPM構建列線圖
為了研究IPM是否獨立于TCGA LUAD隊列中的其他臨床特征的預后價值，進行單因素和多因素Cox回歸分析，顯示IPM是一個獨立的預后特征（圖5A）。作者又比較了IPM和傳統臨床預后預測特征之間的C指數，發現IPM的平均C指數高于其他指標（圖5B）。綜上所述，IPM獨立于傳統臨床特征，在預測LUAD預后方面優于傳統臨床特征。為了提供一種定量預測臨床結果的定量方法，作者利用IPM和其他臨床風險特征（性別、種族、年齡、吸煙年限、分期和TP53突變狀態）構建了一個列線圖（圖5C），并且預測結果與觀測結果吻合較好（圖5D）。
高危人群對PF4708671更為敏感
鑒于化療是癌癥治療的金標準，作者評估了兩種風險亞型對抗癌藥物的反應性，這兩種藥物通常被用作癌癥的一線治療方法。作者發現高危組患者PF4708671的半抑制濃度值低于低危組患者（圖5E）。與低危組相比，經PF4708671治療后，高危組的腫瘤體積和腫瘤重量顯著降低（圖5F-H）。
第三次實驗驗證：采用qRT-PCR定量3個IPM基因對裸鼠進行分類，選擇最顯著的藥物PF4708671來驗證體內藥物反應，比較高危組和低危組的腫瘤體積和重量差異。
IPM評分預測免疫治療的益處
接下來，使用IMvifor210和GSE78220隊列探討了IPM對免疫檢查點治療的預后價值。結果顯示IPM評分高的患者預后明顯低于低IPM評分患者（圖6A，E）。IPM評分較低的患者可能從免疫檢查點治療中獲益更多（圖6B、C、F、G）。與免疫治療效率顯著相關的腫瘤突變負荷（TMB）也采用ROC進行評估。與單獨使用TMB或IPM相比，結合TMB和IPM風險評分提高了預測能力（圖6D，H），每個樣本的風險評分如圖6I所示。此外，作者比較了兩個IPM風險組與另一組隊列的表達譜，該隊列包含47名對免疫治療有反應的黑色素瘤患者，發現高危組患者對抗PD1/PDL1治療更敏感（圖6J，K）。這些發現表明，高危組患者從免疫檢查點抑制劑中獲益更多。
小結
綜上所述，該文章充分研究了TP53突變狀態的機制及其對LUAD患者免疫應答的影響。利用3個免疫相關基因鑒定并驗證IPM，從免疫學的角度更好地理解其機制。值得注意的是，整個研究過程采用“干濕結合”的方式，用實驗分別驗證了篩選出的基因、模型對患者的分層、浸潤免疫細胞以及化療敏感藥物，有論點有論據，為自己的研究提供了有力的支撐。這篇文章為有實驗驗證需求的小伙伴提供了很好的范例，值得學習和思考。
