胆道肿瘤可分为胆管癌和胆囊癌，其在消化道肿瘤中的占比约3%。胆道肿瘤患者尤其是晚期患者其预后一般较差，中位OS不到一年，5年生存率不到5%。近几年已有几项研究证明晚期胆道肿瘤患者可从ICI免疫治疗中获益，但其分子特征及其预后和ICI疗效biomarker尚缺乏大样本量研究。
近日，江苏省人民医院束永前教授团队（陈晓锋副教授、江苏大学附属医院王德强博士等）与世和基因合作，利用世和一号®大Panel全面揭示胆道肿瘤分子特征，探究胆道肿瘤预后及ICI疗效biomarker及其潜在的可能机制，研究成果发表在Journal of ImmunoTherapy of Cancer (IF=13.751)[1]。
专家简介
束永前 教授
二级教授、主任医师、博士生导师
江苏省人民医院肿瘤中心主任、肿瘤科主任、老年肿瘤科主任
南京医科大学第二附属医院肿瘤医学中心科主任
中国医师协会外科医师分会MDT结直肠癌内科副主委
CSCO理事
CSCO肿瘤心脏病学专家委员会副主委
CSCO肿瘤光动力专家委员会副主委
中国生物治疗学专业委员会副主委
江苏省医师协会肿瘤化疗与生物治疗医师分会会长
江苏省抗癌协会肿瘤营养专业委员会主委
江苏省抗癌协会肿瘤复发与转移专业委员会主委
江苏省生物技术协会肿瘤生物诊断与治疗专业委员会主委
陈晓锋 副教授
副教授、副主任医师、硕士研究生导师
江苏省人民医院肿瘤科，浦口分院肿瘤科
CSCO青年专家委员会副主委
中国抗癌协会肿瘤营养专业委员会副秘书长
江苏省抗癌协会肿瘤营养专业委员会常委/秘书
江苏省研究型医院学会肝胆肿瘤精准治疗专委会常委/秘书
江苏省抗癌协会复发与转移专业委员会青委会副主委
江苏省医学会肿瘤化疗与生物治疗分会青委会工作秘书
江苏省医师协会结直肠癌专业委员会青委会副主委
王德强 博士
副主任医师、博士、硕士研究生导师
江苏大学附属医院（镇江江滨医院）肿瘤内科
中国抗癌协会MDT专委会委员
中国抗癌协会胃癌专委会委员
中国老年学和老年医学会肿瘤康复分会委员
江苏省医师协会肿瘤MDT专委会委员
江苏省免疫学会转化医学分会委员
江苏省医学会肿瘤化疗与生物治疗分会青委
江苏省抗癌协会肿瘤复发与转移分会青委
江苏省抗癌协会肿瘤营养分会青委
江苏省研究型医院学会肝胆分会委员
镇江市肿瘤科质控中心秘书
镇江市医学会肿瘤学分会秘书
主持国自然、博后、省市及CSCO等基金，一作/通讯发表论文20余篇，获中华医学科技三等奖、省新技术引进二等奖、市科技进步二等奖等
研究内容
本研究纳入了江苏省人民医院牵头的10家中心共计98例中国人群晚期胆道肿瘤患者（36例胆囊癌，62例胆管癌），其中有34例接受了一线ICI免疫治疗（NCT03486678），定义为JPH cohort，采用世和一号®大Panel检测，分析得到中国人群胆道肿瘤的分子特征以及胆管癌和胆囊癌的分子图谱特征，并进一步结合临床治疗和预后信息探究胆道肿瘤预后及免疫疗效相关分子Biomarker。进一步通过36例TCGA数据库中早期胆管癌WES和RNA检测数据（TCGA cohort）和32例上海来源的胆囊癌WES和靶向DNA测序数据（Shanghai cohort）[2]进行独立验证。研究路线见图1。其中34例ICI免疫治疗疗效数据为束永前教授和李相成教授团队合作，世和基因参与一起发表在2020年Journal of ImmunoTherapy of Cancer (IF=13.751)[3]上，且该研究成果的用药方案被CSCO胆道癌诊疗指南引用推荐。
图1 研究技术路线图 （JPH，江苏省人民医院；GBC，胆囊癌；CHOL，胆管癌）
研究结果
一、KRAS、TP53为胆道肿瘤主要突变特征
在JPH cohort与TCGA及Shanghai cohort的分子图谱对比研究中，我们发现晚期胆道癌的TP53和KRAS突变率显著高于早期胆道癌。其中，TP53-KRAS共突变在晚期胆管癌中尤为常见（如图2），该共突变与较高的免疫治疗有效率有关，而单独的KRAS突变则提示非常差的预后。
图2 KRAS、TP53为胆道肿瘤主要突变特征且与免疫治疗应答有关
二、胆道肿瘤驱动相关KRAS通路突变负荷与免疫治疗疗效负向相关
进一步结合突变图谱和预后ICI疗效分析发现：KRAS信号通路相关基因（如图3A）的突变负荷（K-TMB）与ICI ORR和OS均有着显著的负相关（如图3B，C），提示驱动通路变异可能与免疫治疗疗效负向相关。
图3 KRAS信号通路，K-TMB与胆道肿瘤ICI疗效负向相关
三、11基因特征可显著预测胆道肿瘤患者预后和ICI疗效
除驱动突变外，本研究进一步在JPH cohort中通过Cox模型筛选出了23个与预后显著相关的基因，并通过LASSO回归最终筛选建立了11基因特征模型（包括APC，ARID1A，CCND1，DAXX，ERBB2，LRP1B，MED12，NRG1，PMS2，SMO，TNFAIP3），（如图4A）。结合预后分析显示，JPH cohort中11基因特征无论在胆管癌或胆囊癌都可以显著预测预后（如图4B），该结论在TCGA cohort和Shanghai cohort得到了独立验证（如图4C，D）。进一步在一线使用ICI的患者中分析发现，11基因特征野生型的患者ICI具有更高的ORR（66.7% vs 40%，如图5A）和更好的OS（如图5B，C，D）。
图4 11基因特征与胆道肿瘤的预后显著相关
图5 11基因突变状态与胆道肿瘤ICI疗效显著相关
四、基于转录组学的数据分析揭示11基因特征阳性患者可能存在免疫功能缺陷
为了更好地解释11基因特征影响预后和ICI疗效的机制，研究对TCGA cohort中转录组的数据进行了GSEA和免疫微环境功能分析。其中GSEA通路分析显示11基因特征阳性的患者显著上调原发免疫缺陷，T细胞活化和T细胞分化通路，而TGF-beta通路（参与免疫清除）则被显著抑制（如图6A）。
另外，研究还从免疫微环境的角度利用TIDE评分和CIBERSORT评分进一步评估肿瘤免疫逃逸和CD8+ T细胞浸润情况，其中TIDE评分可综合评估T细胞耗竭和清除能力。其结果显示11基因特征阳性患者具有更高的T细胞耗竭和肿瘤逃逸评分，而T细胞清除能力则在阴性患者中更高（如图6B）。令人意外的是11基因特征阳性的患者中CD8+ T细胞浸润更高（如图6C），但可能由于耗竭比例也更高，所以T细胞大多处于被抑制状态。利用TIDE评分预测TCGA cohort中ICI的疗效结果显示，11基因特征阴性患者ICI ORR更高（38.5% vs 20%，如图6D）。而其中评估为ICI不响应的患者中，11基因特征阳性患者中T细胞耗竭高分比例高达75%，阴性患者中T细胞清除高分比例高达81.3%（如图6E）。
图6 TCGA cohort 转录组学展示11基因特征阳性患者 GSEA（A），TIDE评分/CIBERSORT评分（B,C,D）结果
五、mIHC结果显示11基因特征阴性患者C1/C2聚类可更好地区分ICI获益人群
为了进一步验证11基因特征与免疫微环境的相关性，JPH cohort中一线免疫患者还进行了mIHC检测（CD8, CD56, CD68, HLA-DR）和PD-L1表达水平检测。按照mIHC中NK细胞表达水平进行聚类，可将整体人群分成两个cluster（C1和C2），其中C1的NK细胞浸润更高（如图7A）。并且C1患者具有更高的PD-L1阳性率和11基因阳性比例（如图7B）。联合11基因特征和C1/C2聚类特征研究发现，11基因阴性患者C1具有更高的ICI ORR（85.7% vs 45.5%，如图7C）和更显著的OS获益（如图7D）。
图7 JPH cohort mIHC联合11基因特征区分ICI获益人群
总结
本研究利用世和一号®大Panel技术全面展示中国人群大样本量胆道肿瘤分子特征，并找到影响其预后和ICI疗效的分子biomarker——11基因特征。利用TCGA等大数据进一步挖掘和验证，并结合mIHC技术阐释11基因特征影响预后和ICI疗效的可能机制。这一原创性发现对胆道肿瘤预后预测和ICI疗效预测都有较大的临床意义，也进一步体现世和一号®大Panel技术的临床应用价值。世和基因愿携手临床专家发现更多有意义的药物/预后相关的分子biomarker，造福广大肿瘤患者！
参考文献
[1] Xiaofeng C, Deqiang W, Jing L, et al. Genomic alterations in biliary tract cancer predict prognosis and immunotherapy outcomes. J Immunother Cancer. 2021 Nov;9(11):e003214.
[2] Li M, Zhang Z, Li X, et al. Whole-Exome and targeted gene sequencing of gallbladder carcinoma identifies recurrent mutations in the ErbB pathway. Nat Genet. 2014;46:872–6.
[3] Xiaofeng C, Xiaofeng W, Hao W, et al. Camrelizumab plus gemcitabine and oxaliplatin (GEMOX) in patients with advanced biliary tract cancer: a single-arm, open-label, phase II trial. J Immunother Cancer. 2020 Nov;8(2):e001240.
