Асоціація упередженої статі мутації ATRX у жінок, хворих на рак шлунка, з підвищеним протипухлинним імунітетом, пов’язаним із імунотерапією

Анотація

фон:

Доведено, що генетичні зміни є перспективними біомаркерами для відповіді ICI. Однак статеві упередження в генетичних змінах часто ігноруються в області імунотерапії, що може особливо вплинути на протипухлинний імунітет і ефективність імунотерапії у пацієнтів чоловічої та жіночої статі. Тут ми систематично оцінювали вплив статевих упереджень у соматичній мутації пацієнтів з раком шлунка (РШ) на протипухлинний імунітет і клінічну користь імунотерапії.

Імунна система є важливою системою для організму людини, щоб протистояти вторгненню хвороб. Якщо імунітет низький, це легко призведе до зниження здатності організму протистояти хворобам, що робить його схильним до різних захворювань.

Тому зміцнення імунітету дуже важливо для підтримки здоров’я. Цистанка - це те, що може покращити імунітет у нашому житті. Цистанхея багата на ехінакозид і вербаскозид, обидва з яких впливають на підвищення імунітету. Цистанхе може підвищити імунітет і допомогти організму краще протистояти вторгненню зовнішніх мікробів, тим самим підвищуючи імунітет організму.

Click Cistanche deserticola доповнює продукт

Методи:

Геномні та транскриптомічні дані раку шлунка були завантажені з Атласу геному раку (TCGA) та Міжнародного консорціуму геному раку (ICGC). Ми також отримали геномні та клінічні дані когорти MSKCC ICI із бази даних cbioportal. Профілі соматичних мутацій пухлин чоловічого та жіночого походження GC порівнювали за допомогою пакета maftools R. Аналіз збагачення набору генів одного зразка (ssGSEA) проводився для розрахунку оцінки показників протипухлинного імунітету, включаючи передачу сигналів IFN, цитолітичну активність (CYT) і антигенпрезентуючий механізм (APM).

Результати:

Було виявлено, що ATRX мутує частіше у пацієнтів із РХ жінок, ніж у пацієнтів (FDR = 0.0108). Жінки-пацієнтки з РХ з мутацією ATRX виявляли значно більше підтипів з високим MSI, підвищену експресію TMB і PDL1, а також вищі показники сигналізації IFN, CYT і APM. Аналіз збагачення набору генів (GSEA) показав, що мутація ATRX може посилити імуногенність і протипухлинний імунітет, впливаючи на шляхи відновлення пошкодженої ДНК.

У когорті MSKCC, які отримували ICI, пацієнти з РХ з мутацією ATRX асоціювалися з подовженою загальною виживаністю. При стратифікації всієї когорти пацієнтів, які отримували ICI, за статтю, пацієнтки з мутацією ATRX отримали значно кращі переваги у виживанні, ніж пацієнти чоловічої статі з мутантами ATRX (пацієнтки, HR ATRX MT проти WT=0).636, 95% ДІ { {5}}.455–0.890, P=0.023; Пацієнти чоловічої статі, ЧСС ATRX MT проти WT=0.929, 95% ДІ=0. 596–1.362, P=0.712).

Висновки:

Мутація ATRX може служити потенційним прогностичним біомаркером для сприятливої ​​клінічної користі ICI у пацієнтів із РХ жінок. Мутація ATRX може бути застосована в поєднанні з іншими біомаркерами відповіді ICI для кращої ідентифікації пацієнтів жіночої статі з РХ, які отримають більшу користь від терапії ICI.

Ключові слова:

Рак шлунка, статеві упередження, мутація ATRX, протипухлинний імунітет.

Фон

Рак шлунка (РШ) є серйозною глобальною проблемою охорони здоров'я. У Китаї ГК є другим за поширеністю типом пухлини, і в 2015 році він став причиною 291 000 летальних випадків [1]. Ефективність сучасних варіантів лікування прогресуючого РХ обмежена, а загальна виживаність цих пацієнтів все ще низька. Розвиток імунотерапії пухлин, представленої інгібіторами імунних контрольних точок (ICI), змінив лікування солідних пухлин і підтвердив ефективність при деяких злоякісних захворюваннях, таких як меланома, недрібноклітинний рак легені, нирково-клітинний рак і рецидив плоскоклітинного раку. голови та шиї [2–5].

Хоча ICI продемонстрували обнадійливу попередню ефективність при поширеному РХ, загальна відповідь на ICI може бути не такою вражаючою, як при таких солідних пухлинах, як меланома та недрібноклітинний рак легенів [6]. Таким чином, подальші дослідження ГХ щодо розробки точних біомаркерів, які можуть передбачити відповідь на ІКІ, є обов’язковими.

Специфічні соматичні мутації, такі як мутація TET1, мутація NOTCH, а також обчислення TP53 і KRAS, як було доведено, є перспективними біомаркерами для відповіді ICI [7–9]. Однак статеві упередження, які часто ігноруються в області імунотерапії, можуть існувати в специфічних генетичних змінах. Проводячи порівняння профілів соматичних мутацій між пухлинами, що виникають у чоловіків і жінок у багатьох типах раку, Li et al. виявили, що існують значні статеві зміщення в щільності та частоті мутацій, які впливатимуть на прогностичну ефективність біомаркерів [10]. Крім того, секс також може впливати на ефективність імунотерапії.

Наприклад, Wu et al. повідомили, що лікування ICI подовжує загальну виживаність і виживаність без прогресування пацієнтів чоловічої статі з пухлинами, зокрема тих, хто отримує інгібітор CTLA-4 [11]. Конфорті та ін. провели два мета-аналізи відповідно та виявили, що пацієнти чоловічої статі можуть отримати більшу користь лише від ICI, ніж пацієнти жінки, тоді як жінки отримують більше клінічних переваг, ніж чоловіки, від ICI плюс хіміотерапія [12, 13]. Ці докази створюють гіпотезу про те, що можуть існувати певні біомаркери, упереджені за статтю, більш придатні для чоловіків чи жінок.

Таким чином, ми спробували дослідити, чи існують специфічні генні мутації зі статевими упередженнями, які б вплинули на ефективність імунотерапії для пацієнтів жіночої та чоловічої статі з РХ. У цьому дослідженні ми систематично оцінювали статеву дисперсію в профілях соматичних мутацій GC і виявили, що мутація ATRX, яка частіше зустрічається у пацієнтів із GC жінок, була пов’язана з вищим TMB, підвищеним протипухлинним імунітетом і сприятливою клінічною користю ICI.

методи

Джерела даних

Ми завантажили дані RNA-seq рівня 3 (n=375), відповідні клінічні дані (n=443) і профіль соматичних мутацій (n=433) пацієнтів з РХ з TCGA. Пацієнти без профілів експресії генів, інформації про стать або даних про мутації були виключені. Профіль соматичних мутацій китайських і японських пацієнтів із РХ (Проект: GACA-CN, n=123; GACA-JP; n ​​= 585) ​​також було завантажено з наборів даних ICGC. Дані статусу MSI пацієнтів з РХ з TCGA були отримані в попередньому дослідженні [14]. Геномні дані та дані про виживання когорти, яка отримувала ICI, були завантажені з Samstein et al. [15].

Аналіз соматичних мутацій

Дані про соматичні мутації аналізували пакетом maftools R [16]. Профілі мутацій між пацієнтами чоловічої та жіночої статі з РХ порівнювали за допомогою функції mafComapre. Ми перевірили лише мутовані гени принаймні в 5 зразках в одній із груп. Коефіцієнт помилкових відкриттів (FDR) 0,05 вважався граничним значенням значущості.

PolyPhen{{0}} (Polymorphism Phenotyping v2) — програмний інструмент, який може оцінити ймовірність пошкодження структури білка, спричиненого міссенс-мутацією [17]. Ми використали програмне забезпечення Polyphen-2 для подальшої оцінки мутаційного впливу на структуру білка. На підставі остаточної оцінки впливу міссенс-мутації на структуру білка було встановлено порогове значення 0,69 для поділу міссенс-мутації на доброякісну місенс-мутацію або шкідливу місенс-мутацію.

Кількісна оцінка тягаря пухлинних мутацій (TMB).

Для оцінки TMB використовували соматичні названі варіанти, визначені TCGA та ICGC. Розмір області екзома був визначений як 38 Мб. Синонімічні мутації та варіанти в міжгенних або некодуючих областях були виключені з оцінки TMB. Як зазначено в попередньому дослідженні [18], бал TMB кожного зразка розраховувався як загальна кількість підрахованих мутацій, поділена на розмір області екзома.

Оцінка цитолітичної активності (CYT) в балах

Дані експресії генів у форматі FPKM, зібрані з TGCA, спочатку були переведені в транскрипти на мільйон (TPM). Потім значення TPM були перетворені в log2. Оцінка CYT була описана як середнє геометричне значення експресії GZMA та PRF1 у TPM [19].

Оцінка імунних клітин, що інфільтрують пухлину, за допомогою CIBERSORT

CIBERSORT — це інструмент деконволюції, який може точно оцінити кількість підгруп лейкоцитів людини в біопсії пухлини [20]. Ми використовували метод CIBERSORT і сигнатуру гена LM22 (валідована матриця сигнатур генів лейкоцитів, що містить 22 функціонально визначені гемопоетичні підмножини людини) для оцінки пропорцій імунних клітин у ГК. За критерію P < 0,05 результати дослідження імуноклітинного складу від CIBERSORT вважалися точними.

Аналіз збагачення набору генів одного зразка (GSA)

Метод ssGSEA обчислює оцінку збагачення набору генів для зразка шляхом порівняння рангів генів у списку генів з рангами всіх інших генів у транскриптомі [21]. Ми використали цей підхід для обчислювальної оцінки механізму передачі сигналів ІФН та антиген-презентації (APM) [22, 23]. Ми використали раніше визначену сигнатуру APM з 7 генів, яка складалася з генів MHC класу I та генів, залучених до обробки та завантаження антигенів. Передачу сигналу IFN оцінювали за допомогою набору генів із двох клінічних випробувань розширеного ГХ від KEYNOTE-012 [6] і KEYNOTE-059 [24]. Метод ssGSEA реалізовано в пакеті GSVA R [25]. Список генів було показано в додатковому файлі 1.

Аналіз збагачення набору генів

Аналіз збагачення набору генів (GSEA) був реалізований програмою javaGSEA (версія 4.0.3). GSEA використовувався для ідентифікації ключових шляхів, пов’язаних із статусом мутації ATRX. Анотовані набори генів (c2.cp. Kegg.v7.1.symbols.gmt) для GSEA були обрані як еталонні набори генів. FDR < 0.25 і P < 0.05 розглядалися як порогові критерії.

Статистичний аналіз

Тест логарифмічного рангу в аналізі Каплана-Майєра проводили для оцінки відмінностей виживання між групами. Для оцінки відмінностей у підгрупах використовували критерій Вілкокса або тест Крускала-Уолліса з пост-гок попарною корекцією Бонферроні. Для порівняння розподілу клінічних ознак між групами застосовували критерій хі-квадрат або точний критерій Фішера. Для виявлення факторів із незалежною прогностичною цінністю проводили однофакторний та багатофакторний регресійний аналіз Кокса. P < 0.05 були обрані як критерії відсікання.

Усі статистичні аналізи проводили за допомогою програмного забезпечення R (версія 3.6.2). Фігури коробкового графіка та гістограми створено за допомогою GraphPad Prism (версія 8.0.1).

Результати

Соматичні варіації у хворих на РХ чоловіків і жінок

Спочатку ми порівняли частоту соматичних мутацій у когорті TCGA між пацієнтами РХ жінок і чоловіків. Цікаво, що лише мутація ATRX значно частіше зустрічається у пацієнтів жіночої статі порівняно з пацієнтами чоловічої статі після коригування частоти помилкових відкриттів (FDR=0.0108) (рис. 1a).

Щоб уникнути випадкового зміщення, викликаного однією когортою, ми додатково перевірили статеві зміщення мутації ATRX у когортах GACA-CN і GACA-JP. Частота мутацій ATRX у GACA-CN і GACA-JP становила 31,7 відсотка (39/123) і 6,3 відсотка (37/585) відповідно. Частка пацієнтів жіночої статі з мутацією ATRX у GACA-CN (жінки 40,5 відсотка проти чоловіків 27,9 відсотка, точний критерій Фішера, P=0,206) і GACA-JP (жінки 11,0 відсотка проти чоловіки 4,3 відсотка, точний критерій Фішера, P=0.004) обидва були вищими, ніж у пацієнтів чоловічої статі (рис. 1b).

Згодом ми спробували перевірити, чи можна виявити статеві відмінності в мутації ATRX в інших проектах ICGC щодо раку. Ми виключили проекти пухлин і раку з обмеженою статтю з частотою мутації ATRX менше 5 відсотків. Примітно, що половина проектів раку (50 відсотків, 17/34) показали значні статеві відмінності в мутації ATRX (рис. 1c, додатковий файл 2). У більшості онкологічних проектів (88,2 відсотка, 30/34) частота мутацій ATRX була вищою у пацієнтів жіночої статі, ніж у пацієнтів чоловічої статі, хоча різниця в деяких онкологічних проектах не показала статистичної значущості. Крім того, ми оцінили потенційний вплив міссенс-мутації ATRX на структуру білка за допомогою програмного забезпечення PolyPhen-2. Шкідливі міссенс-мутації у пацієнтів жіночої статі переважали серед усіх видів мутацій ATRX у когорті TGCA (додатковий файл 3). Загалом, ці результати вказують на те, що мутація ATRX у хворих на рак шлунка може існувати статеві упередження.

Кореляція між мутацією ATRX і клінічними ознаками

Спочатку ми порівняли розподіл клінічних ознак між мутантним типом ATRX і пацієнтами дикого типу (табл. 1). Примітно, що більшість пацієнтів з мутантами ATRX були пухлинами з мікросателітною нестабільністю (MSI-H) порівняно з пацієнтами дикого типу ATRX (рис. 2a). Потім ми приступили до вивчення того, чи може мутація ATRX вплинути на загальне виживання пацієнтів з РХ. Тест логарифмічного рангу в аналізі Каплана-Майєра продемонстрував, що пацієнти з мутантами ATRX мають тенденцію до кращого загального виживання, ніж дикі пацієнти (рис. 2b). Аналіз Каплана-Мейєра пацієнтів з GACA-CN також показав подібний результат (рис. 2c).

Крім того, щоб краще оцінити переваги виживання від мутації ATRX, ми додатково дослідили вплив мутації ATRX на результати прогнозу в когортах без GC у базі даних TCGA. Ми вибрали когорти нестрактичних раків шлунка з частотою мутації ATRX понад 10 відсотків, включаючи LGG (39,2 відсотка), UCEC (24,3 відсотка), SARC (16,9 відсотка), GBM (10,4 відсотка), CESC (10,4 відсотка), COAD (10,3 відсотка). Подібним чином ми виявили, що мутація ATRX у пацієнтів з UCEC також була пов’язана з подовженою загальною виживаністю (додатковий файл 4). Нарешті, ми оцінили вплив мутації ATRX на експресію ATRX. Ми виявили, що мутантні пухлини ATRX мали нижчу експресію ATRX, хоча різниця не виявляла статистичної значущості (рис. 2d). Таким чином, мутація ATRX значно корелювала з підтипом MHS-H і кращою виживаністю пацієнтів з РХ.

Мутація ATRX пов’язана зі збільшенням тягаря мутації пухлини та вищою експресією PDL1

Тягар мутації пухлини (TMB) і експресія PDL1 були двома загальними показниками прогнозування відповіді на імунотерапію. Ми розрахували TMB кожного пацієнта з ГХ за TCGA, GACA-CN та GACA-JP відповідно. Як показано на рис. 3a, вищий TMB спостерігався у пацієнтів з мутантним GC ATRX із когорти TCGA (медіана TMB 16,61 проти 2,526, P < 0.0001), GACA-CN (медіана TMB 1,974 проти 1,211, P=0.0001) і GACA-JP (медіана TMB 27,82 проти 2,421, P <0,0001). Потім ми порівняли експресію PDL1 між пацієнтами з GC з або без мутації ATRX у когорті TCGA. Пацієнти-мутанти ATRX мали вищу експресію PDL1 (медіана експресії 2,027 проти 1,098, P=0.0244), ніж у диких пацієнтів (рис. 3b).

Враховуючи потенційні статеві відмінності в мутації ATRX, ми додатково досліджуємо кореляцію мутації ATRX з експресією TMB і PDL1, стратифіковану за статтю (підрозділ 1: пацієнти з мутацією ATRX; під2: пацієнти без мутації ATRX; під3: пацієнти чоловічої статі з мутацією ATRX; Sub4: пацієнти чоловічої статі без мутації ATRX). У когортах GACA-CN і GACA-JP пацієнти як жінки, так і чоловіки з мутацією ATRX мали вищий TMB, ніж пацієнти дикого типу ATRX (рис. 3c). Однак у когортах TCGA лише пацієнтки жіночої статі мутантного типу ATRX показали вищий TMB, ніж інші пацієнти без мутації ATRX. Немає істотної різниці в TMB між пацієнтами чоловічої статі з або без мутації ATRX. Крім того, у трьох когортах не спостерігалося істотних відмінностей між пацієнтами жіночої та чоловічої статі з мутацією ATRX. Порівнюючи експресію PDL1 між чотирма підгрупами в когорті TCGA, ми виявили, що експресія PDL1 у пацієнтів жіночої статі з мутантом ATRX була вищою, ніж у пацієнтів без мутації ATRX (рис. 3d).

Загалом ці результати свідчать про те, що пацієнти з мутацією ATRX, особливо пацієнтки з РХ, були значно пов’язані з вищою експресією TMB і PDL1.

Жінки, хворі на РХ з мутацією ATRX, демонструють підвищений протипухлинний імунітет

Ми вдалися до кількох перевірених факторів, пов’язаних з імунотерапією, включаючи цитолітичну активність (CYT) [26], передачу сигналів IFN [6], антиген-презентуючий механізм (APM) [27] та імунні клітини, що інфільтрують пухлину [28], щоб охарактеризувати протипухлинний імунітет. Ми використали метод ssGSEA, щоб дослідити зв’язок мутації ATRX з протипухлинним імунітетом. Хоча показники протипухлинного імунітету у пацієнтів з мутацією ATRX були вищими, ніж у пацієнтів без мутації ATRX, різниця не виявилася статистично значущою (рис. 4а).

Однак, оцінюючи вплив мутації ATRX на протипухлинний імунітет, стратифікований за статтю, ми виявили, що пацієнтки з мутацією ATRX показали значно вищі показники факторів, пов’язаних з імунотерапією, ніж пацієнти без мутації ATRX (рис. 4b). Не було суттєвих відмінностей у балах протипухлинного імунітету між пацієнтами-мутантами ATRX і дикими пацієнтами-самцями. Крім того, у пацієнтів жіночої статі з мутацією ATRX виявлено вищі показники, пов’язані з імунотерапією, ніж у пацієнтів чоловічої статі з мутантом ATRX.

Нарешті, ми використали метод CIBERSORT, щоб дослідити пропорції інфільтрованих імунних клітин серед пацієнтів жіночої статі з мутантами ATRX (Sub1), пацієнтів жіночої статі з дикими ATRX (Sub2), пацієнтів чоловічої статі з мутантами ATRX (Sub3) і пацієнтів чоловічої статі з дикими ATRX (Sub4). Т-фолікулярні хелперні клітини, макрофаги М1 та активовані дендритні клітини були значно збагачені у пацієнтів жіночої статі, що містять мутацію ATRX, тоді як частка спочиваючих дендритних клітин була значно нижчою, ніж в інших пацієнтів (рис. 4c). Т-фолікулярні хелперні клітини, макрофаги M1 та активовані дендритні клітини пов’язані з механізмом презентації антигену, що узгоджується зі збільшенням APM у пацієнтів із мутацією ATRX.

Підсумовуючи, жінки-пацієнтки з ГК з мутацією ATRX показали сильніший протипухлинний імунітет, ніж дикі пацієнти з ATRX або мутантні пацієнти-чоловіки. Збагачення Т-фолікулярних хелперних клітин, макрофагів М1 та активованих дендритних клітин у мутантних ATRX-пацієнток також підтвердило вищевказаний результат.

Вплив мутації ATRX на протипухлинний імунітет у пацієнтів жіночої статі не залежить від імунної гетерогенності за статтю

Щоб перевірити, чи був вплив мутації ATRX на протипухлинний імунітет у пацієнтів жіночої статі через неоднорідність імунітету за статтю, ми додатково порівняли вищезазначені фактори протипухлинного імунітету між пацієнтами чоловічої та жіночої статі. Лише ТМВ відображав статеві відмінності, і пацієнти мали вищий ТМВ, ніж пацієнти чоловічої статі (додатковий файл 5). Однак відмінності в TMB між жінками та чоловіками зникли, коли ми виключили жіночі зразки з мутацією ATRX (додатковий файл 5). Ці результати показали, що на посилений протипухлинний імунітет у пацієнтів жіночої статі з мутантами ATRX не впливала неоднорідність імунітету за статтю.

Незалежний прогностичний аналіз мутації ATRX

Спочатку ми провели аналіз Каплана-Майєра, щоб визначити прогностичні значення вищезазначених факторів, пов’язаних з імунотерапією. Експресію TMB і PDL1 було розділено на високу та низьку групи на основі інструменту X-tile. Як показано на рис. 5, експресія TMB і PDL1 впливала на виживаність пацієнтів. Вища група TMB і PDL1 означала кращий результат. Потім ми включили експресію TMB і PDL1 у наступний аналіз, щоб дослідити незалежну прогностичну цінність мутації ATRX. Однофакторний та багатофакторний регресійний аналіз Кокса продемонстрував, що мутація ATRX була незалежним прогностичним фактором (табл. 2).

Вплив мутації ATRX на відновлення пошкоджень ДНК

Ми провели GSEA, щоб проаналізувати функціональний контекст мутації ATRX. Аналіз шляху KEGG показав, що мутація ATRX була в основному збагачена репарацією шляхом ексцизії основи (BER), репарації ексцизією нуклеотидів (NER) і репарації гомологічної рекомбінації (HRR) (рис. 6a). Біологічна функція мутації ATRX була значною мірою залучена до відновлення пошкоджень ДНК (DDR). Потім ми використали ssGSEA, щоб охарактеризувати шлях BER, NER і HRR між мутантними ATRX і дикими пацієнтами. Як показано на рис. 6b, BER (середній бал 0.8734 проти 0.7909, P=0.{{10}} 002), NER (середній бал 0,4333 проти 0,3605, P = 0.044) і HRR (середній бал 0,7618 проти 0,6898, P = 0.0098) були значно збагачені в мутанті ATRX пацієнтів. Крім того, ми продовжили досліджувати вплив мутації ATRX на шляхи BER, NER і HRR, стратифіковані за статтю. Лише жінки з мутацією ATRX продемонстрували вищі показники BER, NER і HRR, ніж інші пацієнти без мутації ATRX (рис. 6c).

Крім того, ми вибрали основні гени, збагачені цими трьома шляхами, щоб дослідити відмінності експресії між мутантними ATRX і дикими пацієнтами. Цікаво, що більшість основних генів експресуються високо у пацієнтів мутантного типу ATRX порівняно з пацієнтами дикого типу (рис. 6d). Після статевої стратифікації рівні експресії цих основних генів, пов’язаних з DDR, також були вищими в підгрупах пацієнтів жіночої та чоловічої статі з мутацією ATRX, ніж у двох інших підгрупах дикого типу (додатковий файл 6).

У сукупності ці результати означають можливу посилену активацію шляхів DDR у пацієнтів з мутантами ATRX. Вищий TMB і активація системи DDR можуть вказувати на ймовірність сильного мутагенезу та відповідної компенсаторної активації DDR у пацієнтів з мутантами ATRX.

Мутація ATRX пов’язана зі сприятливими клінічними перевагами ICI

Щоб дослідити, чи можуть пацієнти з мутацією ATRX отримати користь від ICI, ми отримали загальнодоступні геномні дані та дані про виживання когорти MSKCC ICI із бази даних cbioportal [15]. Когорта MSKC C ICI, що отримувала лікування, включає 1610 пацієнтів з різними типами раку з даними про мутації, включаючи 54 пацієнтів з раком шлунка. Частота мутацій ATRX у хворих на рак шлунка або шлунково-стравохідного переходу становить 7,41 відсотка (4/54). Ми спостерігали, що пацієнти з мутацією ATRX мали вищий TMB, ніж пацієнти дикого типу ATRX (рис. 7a). У пацієнтів з раком шлунка пацієнти з мутацією ATRX мали тенденцію до довшого загального виживання (медіана, не досягнута проти 13 місяців, логарифмічний ранг P=0.194) (рис. 7b).

Подібним чином загальна виживаність пацієнтів із мутацією ATRX у всій когорті також була вищою, ніж у диких пацієнтів із ATRX (медіана, 30 місяців проти 18 місяців, логарифмічний ранг P=0,075) ( рис. 7b). Потім ми розділили всю когорту на дві групи (жінок і чоловіків) і порівняли загальну виживаність між мутаційними статусами ATRX. Цікаво, що лише пацієнтки з мутацією ATRX отримали значно подовжену загальну виживаність порівняно з пацієнтками дикого типу (медіана, 30 місяців проти 14 місяців, логарифмічний ранг P=0.023) (рис. 7c). Крім того, ми порівняли силу прогнозування мутації ATRX у пацієнтів чоловічої та жіночої статі. HR мутантного типу ATRX порівняно з диким типом для пацієнтів жіночої статі (HR=0.636, 95-відсотковий ДІ=0.455–0.890, P=0.023) кращий, ніж HR для пацієнтів чоловічої статі (HR=0.929, 95% ДІ = 0.596–1.362, P=0.7117) (рис. 7c).

У сукупності ці дані свідчать про те, що мутація ATRX, особливо у пацієнтів жіночої статі, була пов’язана зі сприятливими клінічними перевагами лікування ICI.

Обговорення

У цьому дослідженні шляхом порівняння профілів соматичних мутацій, отриманих у чоловіків і жінок у пацієнтів з РХ, ми вперше виявили, що мутація ATRX переважно виникла у пацієнтів із ГР жінок і була пов’язана з вищим ТМВ, підвищеним протипухлинним імунітетом і сприятливою клінічною користю для ІКІ. .

ATRX є пухлинним супресорним геном і кодує член сімейства білків SWI/SNF. Було продемонстровано, що ATRX пов’язаний із відновленням пошкоджень ДНК [29], підтримкою генетичної стабільності [30], сприянням відповідній реплікації ДНК [31] і впливом на експресію специфічних генів [32]. Мутація ATRX є поширеною генетичною аномалією гліом.

У IDH-гліомах дикого типу наявність мутацій ATRX служила сприятливим маркером більш тривалого виживання пацієнтів [33]. Втрата ATRX порушила негомологічну активність з’єднання кінців і збільшила MSI у гліобластомі, підвищивши чутливість до агентів, що пошкоджують ДНК [34]. Хан та ін. повідомили, що ATRX може регулювати відновлення пошкоджень ДНК шляхом модуляції шляху ATM і підвищення чутливості до темозоломіду в гліомі [35]. У нашому дослідженні у пацієнтів жіночої статі з мутацією ATRX спостерігалися більш високі TMB і активація шляхів відновлення пошкоджень ДНК. TMB є результатом протистояння між мутацією та відновленням ДНК. Ці результати свідчать про те, що функція компенсаторного відновлення пошкоджень ДНК може бути слабшою, ніж більш жорсткий мутагенез з мутацією ATRX. Ми припустили, що мутація ATRX у жінок-пацієнток з ГР може вплинути на пов’язане відновлення пошкоджень ДНК, пояснюючи вищий TMB і відповідний посилений протипухлинний імунітет. Тим не менш, точний механізм мутації ATRX у регулюванні протипухлинного імунітету у жінок, хворих на РХ, потребує подальших досліджень.

Існуючі дослідники повідомили про статеві упередження ATRX. Young та ін. виявили, що миші-самки без ATRX у підшлунковій залозі демонстрували підвищену чутливість до пошкодження та онкогенної дії мутованого KRAS, тоді як миші-самці без ATRX були захищені [36]. Подібним чином ми виявили, що пацієнтки з мутацією ATRX продемонстрували підвищену імуногенність, особливо сильніший протипухлинний імунітет, ніж пацієнти чоловічої статі з мутантами ATRX, що частково могло бути наслідком підвищеної чутливості до пошкодження ДНК у пацієнтів жіночої статі з мутантами ATRX. Данфорд та ін. повідомили, що частина генів-супресорів пухлин (включаючи ATRX) у chrX може уникнути інактивації під час ембріогенезу, що призводить до двоалельної експресії цих генів і посилення захисту від раку у жінок [37]. Це дослідження могло б пояснити результат, що не було суттєвого зниження експресії ATRX у пацієнтів жіночої статі з РХ з мутацією ATRX, хоча скорочувальні та шкідливі місенс-мутації переважали у пацієнтів жіночої статі з мутантом ATRX.

На додаток до статевих відмінностей в імуногенності між пацієнтами чоловічої та жіночої статі також існували статеві відмінності в ефективності мутації ATRX у прогнозі ICI. Хоча довша загальна виживаність спостерігалася у пацієнтів з мутацією ATRX, які отримували ICI, прогностична сила мутації ATRX була кращою для пацієнтів жіночої статі, ніж чоловіків. Пацієнтки з мутацією ATRX отримали значно більші переваги щодо виживання від лікування ICI. Wang та ін. також повідомили про подібний результат, згідно з яким TMB продемонстрував кращу прогностичну силу у відповіді ICI для пацієнтів з NSCLC жінок, ніж пацієнтів [38]. Майбутня розробка та застосування біомаркерів ICI має враховувати статеві відмінності.

Це дослідження має кілька обмежень. По-перше, загальна частота мутацій ATRX у пацієнтів з РХ відносно низька, зокрема у пацієнтів із РХ чоловіків. Крім того, ми отримали лише дані про транскриптоми з однієї когорти. Ці обмеження можуть вплинути на силу порівняння протипухлинного імунітету між пацієнтами жіночої та чоловічої статі. По-друге, частота мутації ATRX різна в різних популяціях.

У нашому дослідженні частота мутації ATRX у трьох когортах GC була різною (31,7 відсотка в когорті GACA-CN, 6,3 відсотка в когорті GACA-JP і 5,3 відсотка в когорті TCGA). Крім того, частки пацієнтів жіночої статі з мутацією ATRX у GACA-CN (40,5 відсотка) були набагато вищими, ніж у двох інших когортах (12,3 відсотка в когорті TCGA та 11,0 відсотка в когорті GACA-JP) . Різниця в частоті мутації ATRX у різних популяціях може якимось чином обмежити використання мутації ATRX як біомаркера сприятливого прогнозу. По-третє, наш аналіз лише довів зв’язок мутації ATRX із TMB, протипухлинним імунітетом та ефективністю терапії ICI. Потенційний механізм мутації ATRX при лікуванні ICI, особливо пацієнтів чоловічої статі, все ще потребує подальшого вивчення. Нарешті, було б краще порівняти переваги виживання від мутації ATRX між пацієнтами жіночої та чоловічої статі після лікування ICI, що могло б безпосередньо підтвердити статеві відмінності мутації ATRX у пов’язаному з імунотерапією протипухлинному імунітеті. Однак нам не вдалося провести порівняння через обмежений розмір вибірки пацієнтів з мутантним GC ATRX у групі MSKCC ICI.

Таким чином, ми спробували попередньо дослідити, чи можуть бути статеві відмінності в перевагах виживання від мутації ATRX, порівнюючи відмінності в результатах прогнозу від мутації ATRX між пацієнтами жіночої та чоловічої статі для різних типів раку в усій когорті. Незважаючи на те, що більші переваги виживання від лікування ICI спостерігалися у пацієнтів жіночої статі з мутацією ATRX у різних типах раку, ці дані можуть перебільшувати висновок, зроблений для пацієнтів з РХ. Для підтвердження статевих відмінностей у перевагах виживання потрібні додаткові когорти, що містять більші розміри вибірки пацієнтів з мутантним GC ATRX.

Висновки

Підводячи підсумок, наше дослідження виявило, що переважно мутація ATRX у пацієнтів із ГК жінок була пов’язана з підвищеною імуногенністю, підвищеним протипухлинним імунітетом та сприятливою клінічною користю для ICI. Статеві відмінності в частоті мутацій, протипухлинному імунітеті та клінічних перевагах свідчать про те, що мутація ATRX може бути більш доцільною як потенційний предиктор сприятливої ​​клінічної користі ICI у пацієнтів із РХ жінок. Мутацію ATRX можна поєднати з іншими біомаркерами відповіді на ICI, щоб краще ідентифікувати жінок-пацієнток з РХ, які отримають більшу користь від імунотерапії. Однак необхідні подальші клінічні дослідження для підтвердження наших результатів і оцінки значення мутації ATRX у пацієнтів чоловічої статі.

Скорочення

GC: рак шлунка; ICI: інгібітори імунної контрольної точки; TCGA: Атлас геному раку; ICGC: Міжнародний консорціум геному раку; FDR: коефіцієнт помилкових відкриттів; TMB: тягар мутації пухлини; CYT: цитолітична активність; APM: антиген-презентуючий механізм; GSEA: аналіз збагачення набору генів; ssGSEA: аналіз збагачення набору генів окремого зразка; MSI: мікросупутникова нестабільність; BER: Базове висічення; NER: відновлення нуклеотидної ексцизії; HRR: репарація гомологічної рекомбінації; DDR: відновлення пошкоджень ДНК.

Подяки

Ми дякуємо проектам TCGA та ICGC за надання геномних даних для аналізу. Ми також дякуємо авторам, які надали доступні геномні дані та дані про виживаність когорти, обробленої ICI, у сховищі cbioportal.

Внески авторів

Концепція та дизайн дослідження: YG та PMW. Збір наборів даних: YG, GPD, XSL, GQF і JJC. Аналіз та інтерпретація даних: YG, FRW та WL. Написання, рецензування та перегляд рукопису: YG, FRW та PMW. Керівництво дослідженням: PMW. Усі автори прочитали та схвалили остаточний рукопис.

Фінансування

Ця робота була підтримана Фондом планування гуманітарних і соціальних наук Міністерства освіти Китаю (№ 16YJA840014).

Декларації

Етичне схвалення та згода на участь

Це дослідження ґрунтувалося на загальнодоступних даних із TCGA, UCSC Xena та репозиторію cbioportal. Для проведення цього дослідження дозвіл не потрібен. У цьому дослідженні не включалися зразки людей і не використовувалася інформація, яка дозволяє ідентифікувати особу. Усі дані, використані в цьому дослідженні, були деідентифіковані та загальнодоступні, етичного схвалення не було потрібно.

Згода на публікацію

Не застосовується.

Конкуруючі інтереси

Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.

Відомості про автора

1 Відділ епідеміології та статистики охорони здоров’я, Школа громадського здоров’я, Південно-Східний університет, 87 Dingjiaqiao Road, Nanjing 210009, Jiangsu, China. 2 Відділення гематології та онкології лікарні Чжунда Медичної школи Південно-Східного університету, Нанкін, Китай. 3 Southeast University Hospital, Нанкін, Китай. 4 Відділ Центру трансплантації легенів, Афілійована народна лікарня Усі Нанкінського медичного університету, Усі, Цзянсу, Китай.

Отримано:

26 жовтня 2020 р. Прийнято: 25 лютого 2021 р.

Список літератури

1. Zheng RS, Sun KX, Zhang SW, Zeng HM, Zou XN, Chen R та ін. Звіт про епідеміологію раку в Китаї, 2015 р. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi. 2019 рік; 41(1):19–28.

2. Robert C, Schachter J, Long GV, Arance A, Grob JJ, Mortier L та ін. Пембролізумаб проти іпілімумабу при поширеній меланомі. N Engl J Med. 2015;372(26):2521–32.

3. Garon EB, Rizvi NA, Hui R, Leighl N, Balmanoukian AS, Eder JP, et al. Пембролізумаб для лікування недрібноклітинного раку легенів. N Engl J Med. 2015;372(21):2018–28.

4. Motzer RJ, Escudier B, McDermott DF, George S, Hammers HJ, Srinivas S та ін. Ніволумаб проти еверолімусу при поширеній нирково-клітинній карциномі. N Engl J Med. 2015;373(19):1803–13.

5. Ferris RL, Blumenschein G Jr, Fayette J, Guigay J, Colevas AD, Licitra L та ін. Ніволумаб при рецидиві плоскоклітинного раку голови та шиї. N Engl J Med. 2016;375(19):1856–67.

6. Muro K, Chung HC, Shankaran V, Geva R, Catenacci D, Gupta S та ін. Пембролізумаб для пацієнтів із PD-L1-позитивним прогресуючим раком шлунка (KEYNOTE-012): багатоцентрове відкрите дослідження фази 1b. Ланцет Онкол. 2016 рік; 17(6):717–26.

7. Dong ZY, Zhong WZ, Zhang XC, Su J, Xie Z, Liu SY та ін. Потенційна прогностична цінність статусу мутації TP53 і KRAS для відповіді на імунотерапію блокадою PD-1 при аденокарциномі легенів. Clin Cancer Res. 2017 рік; 23(12):3012–24.

8. Wu HX, Chen YX, Wang ZX, Zhao Q, He MM, Wang YN та ін. Зміна TET1 як потенційного біомаркера для блокади імунних контрольних точок при багатьох видах раку. J Імуноінший рак. 2019; 7 (1): 264.

9. Zhang K, Hong X, Song Z, Xu Y. Ідентифікація шкідливої ​​мутації NOTCH як нового предиктора ефективної імунотерапії при NSCLC. Clin Cancer Res. 2020; 26 (14): 3649–61.

10. Лі Ч., Хайдер С., Шій Ю.Й., Тай К., Бутрос ПК. Статеві відмінності в генах і біомаркерах, що викликають рак. Cancer Res. 2018;78(19):5527–37.

11. Wu Y, Ju Q, Jia K, Yu J, Shi H, Wu H та ін. Кореляція між статтю та ефективністю інгібіторів імунної контрольної точки (інгібітори PD-1 та CTLA-4). Int J Рак. 2018;143(1):45–51.

12. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, De Pas T, Martinetti M, Viale G та ін. Ефективність імунотерапії раку та стать пацієнтів: систематичний огляд та мета-аналіз. Ланцет Онкол. 2018;19(6):737–46.

13. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, Viale G, De Pas T, Pagan E та ін. Гетерогенність за статтю у відповідь на імунотерапію раку легенів: систематичний огляд і мета-аналіз. J Natl Cancer Inst. 2019;111(8):772–81.

14. Liu Y, Sethi NS, Hinoue T, Schneider BG, Cherniack AD, Sanchez-Vega F, et al. Порівняльний молекулярний аналіз аденокарцином шлунково-кишкового тракту. Ракова клітина. 2018;33(4):721–735.e728.

15. Samstein RM, Lee CH, Shoushtari AN. Мутаційне навантаження пухлини передбачає виживання після імунотерапії при кількох типах раку. Нат Генет. 2019 рік; 51(2):202–6.

16. Маяконда А, Лін Д.С., Асенов Ю., Пласс К., Кефлер Х.П. Maftools: ефективний і комплексний аналіз соматичних варіантів раку. Genome Res. 2018 рік; 28(11):1747–56.

17. Аджубей І.А., Шмідт С., Пєшкін Л., Раменський В.Є., Герасимова А., Борк П. та ін. Метод і сервер для прогнозування шкідливих міссенс-мутацій. Нац методи. 2010; 7 (4): 248–9.

18. Chalmers ZR, Connelly CF, Fabrizio D, Gay L, Ali SM, Ennis R та ін. Аналіз 100 000 геномів раку людини відкриває ландшафт мутаційного тягаря пухлини. Genome Med. 2017; 9 (1): 34.

19. Narayanan S, Kawaguchi T, Yan L, Peng X, Qi Qi, Takabe K. Оцінка цитолітичної активності для оцінки протипухлинного імунітету при колоректальному раку. Енн Сург Онкол. 2018; 25 (8): 2323–31.

20. Newman AM, Liu CL, Green MR. Надійний перелік підмножин клітин з профілів експресії тканин. Нац методи. 2015;12(5):453–7.

21. Барбі Д.А., Тамайо П., Боем Дж.С., Кім С.Й., Муді С.Е., Данн І.Ф. та ін. Систематична РНК-інтерференція показує, що онкогенний рак, спричинений KRAS, потребує TBK1. природа 2009;462(7269):108–12.

22. Şenbabaoğlu Y, Gejman RS, Winer AG, Liu M, Van Allen EM, de Velasco G та ін. Характеристика пухлинного імунного мікрооточення в світлоклітинному нирково-клітинному раку визначає прогностичні та імунотерапевтичні сигнатури матричної РНК. Genome Biol. 2016;17(1):231.

23. Mandal R, Şenbabaoğlu Y, Desrichard A, Havel JJ, Dalin MG, Riaz N та ін. Імунний ландшафт раку голови та шиї та його імунотерапевтичні наслідки. JCI Insight. 2016;1(17):e89829.

24. Fuchs CS, Doi T, Jang RW, Muro K, Satoh T, Machado M та ін. Безпека та ефективність монотерапії пембролізумабом у пацієнтів із раком шлунка та шлунково-стравохідного з’єднання, які раніше отримували лікування: фаза 2 клінічного дослідження KEYNOTE-059. JAMA Oncol. 2018;4(5):e180013.

25. Hänzelmann S, Castelo R, Guinney J. GSVA: варіаційний аналіз набору генів для мікрочипів і даних РНК-секвенування. BMC Bioinform. 2013;14:7.

26. Руні MS, Shukla SA, Wu CJ, Getz G, Hacohen N. Молекулярні та генетичні властивості пухлин, пов'язані з місцевою імунною цитолітичною активністю. Стільниковий. 2015;160(1–2):48–61.

27. Зарецький Дж.М., Гарсіа-Діас А., Шин Д.С., Ескуін-Ордінас Х., Хьюго В., ХуЛіскован С. та ін. Мутації, пов’язані з набутою стійкістю до блокади PD-1 при меланомі. N Engl J Med. 2016;375(9):819–29.

28. Li B, Severson E, Pignon JC, Zhao H, Li T, Novak J та ін. Комплексний аналіз пухлинного імунітету: наслідки для імунотерапії раку. Genome Biol. 2016;17(1):174.

29. Juhász S, Elbakry A, Mathes A, Löbrich M. ATRX сприяє синтезу репарації ДНК і обміну сестринських хроматид під час гомологічної рекомбінації. Mol Cell. 2018;71(1):11–24.e17.

30. Лавджой CA, Li W, Reisenweber S, Thongthip S, Bruno J, de Lange T та ін. Втрата ATRX, нестабільність генома та змінена відповідь на пошкодження ДНК є ознаками альтернативного подовження шляху теломер. PLoS Genet. 2012; 8 (7): e1002772.

31. Clynes D, Jelinska C, Xella B, Ayyub H, Taylor S, Mitson M та ін. Дисфункція ATRX індукує дефекти реплікації в первинних клітинах миші. PLoS One. 2014;9(3):e92915. 32. Леві М.А., Кернохан К.Д., Цзян Ю., Берубе Н.Г. ATRX сприяє експресії генів, сприяючи подовженню транскрипції через багаті гуаніном кодуючі області. Hum Mol Genet. 2015; 24 (7): 1824–35.

33. Pekmezci M, Rice T, Molinaro AM, Walsh KM, Decker PA, Hansen H, et al. Інфільтруючі гліоми дорослих з інтегрованою діагностикою ВООЗ 2016: додаткові прогностичні ролі ATRX і TERT. Acta Neuropathol. 2017; 133 (6): 1001–16.

34. Koschmann C, Calinescu AA, Nunez FJ, Mackay A, Fazal-Salom J, Thomas D, et al. Втрата ATRX сприяє росту пухлини та порушує негомологічне відновлення ДНК, що з’єднує кінці, у гліомі. Sci Transl Med. 2016;8(328):328ra328.

35. Хан Б, Цай Дж, Гао В, Мен Х, Гао Ф, Ву П та ін. Втрата ATRX пригнічує залежне від ATM відновлення пошкодження ДНК шляхом модуляції H3K9me3 для підвищення чутливості до темозоломіду в гліомі. Рак Lett. 2018; 419: 280–90.

36. Young CC, Baker RM, Howlett CJ, Hryciw T, Herman JE, Higgs D, et al. Втрата ATRX підвищує сприйнятливість до пошкодження підшлункової залози та онкогенного KRAS у самок, але не самців мишей. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2019 рік; 7(1):93–113.

37. Данфорд А, Вайнсток Д.М., Савова В., Шумахер С.Е., Клірі Дж.П., Йода А та ін. Гени-супресори пухлин, які вислизають від X-інактивації, сприяють упередженню статі раку. Нат Генет. 2017;49(1):10–6.

38. Wang S, Zhang J, He Z, Wu K, Liu XS. На прогностичну силу мутаційного тягаря пухлини у відповіді на імунотерапію раку легенів впливає стать пацієнтів. Int J Рак. 2019;145(10):2840–9.

Примітка видавця

Springer Nature залишається нейтральною щодо претензій на юрисдикцію в опублікованих картах та інституційної приналежності.

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

For more information:1950477648nn@gmail.com