【文献分享,IF=87.24】CyTOF分析发现与黑色素瘤患者免疫检查点阻断毒性相关的T细胞特征
接受免疫检查点抑制剂(ICIs)治疗的黑色素瘤患者中,高达60%会发生严重的免疫相关不良事件(irAEs)。然而,尚不清楚在irAE发生之前是否有共同的基线免疫状态。
鉴于此,来自斯坦福大学的Aaron M. Newman 团队和华盛顿大学医学院的Aadel A. Chaudhuri 团队在Nature Medicine杂志上合作发表了一篇题为“T cell characteristics associated with toxicity to immune checkpoint blockade in patients with melanoma”的文章,研究人员通过CyTOF&scRNA-seq等多组学技术系统地分析了接受抗PD-1单药治疗,抗PD-1和抗CTLA-4联合ICIs治疗的黑色素瘤患者的PBMC免疫学特征,确定了与ICI治疗开始后三个月内发生严重irAE相关的T细胞特征,即治疗开始前活化的CD4 记忆T细胞丰度和T细胞受体(TCR)克隆类型多样性。基于此,研究人员还开发了irAE发展的预测模型,并指出这一模型在指导ICI治疗中的重要作用。
研究思路
为了研究与严重irAE发展相关的候选风险因素,研究人员按照如图1所示流程对分别接受抗PD-1单药治疗(33例)、抗PD-1加抗CTLA-4联合治疗(38例)的转移性黑色素瘤患者进行评估。研究将71例患者(采用排除标准后)分成3个不重叠队列:一个单细胞发现队列,一个Bulk试验队列,一个Bulk验证队列。
治疗前PBMC中严重的irAEs的决定因素
研究人员首先对18名患者治疗前的PBMC进行CyTOF以及scRNA-seq 分析,发现在所有亚群中,只有CD4效应记忆T(TEM)细胞在多重假设校正后仍显著,其在PBMC中的高丰度与严重irAE的发展相关。
![](//nwzimg.wezhan.cn/contents/sitefiles2049/10249465/images/37189502.jpeg)
图2 使用CyTOF分析预处理外周血中严重 irAE 的细胞决定因素
为了证实这一发现,研究人员对13例患者相同的PBMC进行 scRNA-seq和scV(D)J-seq检测,发现富含活化的CD4效应细胞标志物(HLA-DRA、MKI67、TNFRSF4(OX40)、CCL5、IL32);缺乏TCM(中央记忆型T细胞)的标志物(SELL/CD62L)和幼稚T细胞标志物(CCR7、TCF7)与严重irAE发展具有相关性。这些数据表明活化的 CD4 TEM细胞可能作为严重ICI毒性的基础。不仅如此,研究人员还发现在经历严重irAEs的患者中,活化CD4 TEM细胞中的TCR克隆型多样性也明显升高,而这种相关性在T细胞的其他亚群中弱或不存在。
图3 使用scRNA-seq和scV(D)J-seq分析预处理外周血中严重irAE的细胞决定因素
与irAE相关的T细胞特征的扩展分析
在确定了与严重irAE发展的治疗前候选决定因素后,研究人员在更大的患者群体中对上述的发现进行验证。研究人员应用bulk RNA-seq对另外两个队列共53名患者(单药/联合治疗)的治疗前PBMC进行分析;通过CIBERSORTx以及MiXCR,发现只有活化的CD4 TM细胞水平与严重的irAE发展相关,此外,外周血中较高的TCR克隆型多样性也预示着严重的irAEs发展,这与先前在单细胞队列研究中的发现类似,再次反映了TCR多样性与irAE严重发展的关联。
图4 从bulk PBMC 中进行早期 irAE 检测的综合建模
外周TCR克隆扩增与严重的irAE相关
鉴于这些结果,研究人员进一步探究综合激活CD4 TM细胞丰度和TCR多样性这两种特征的复合模型是否可能优于单独的任何一种特征。为此,研究人员使用逻辑回归框架在批量队列1上训练双变量模型,通过留一法交叉验证(LOOCV)评估所有53名患者时,复合模型表现出很强的分类性能。此外,无论ICI治疗类型、ICI反应状态、年龄、性别、黑色素瘤亚型或受影响的器官系统,无论是在被排除的患者中,还是在通过交叉验证的两个群体中,这种复合模型均具有预测性。
图5 联合CTLA-4和PD-1阻断治疗的患者严重 irAEs发作的相关性
最后,研究人员将这些发展irAE患者的基线外周血特征与临床上自身免疫疾病(如系统性红斑狼疮SLE和炎症性肠病IBD)患者的特征进行比较,发现循环中活化的CD4 TM细胞与自身免疫性疾病最显著相关。这些数据表明,严重的irAE可能代表了一种亚临床或潜在的自身免疫状态,而这可以在ICIs临床治疗中被揭示。
图6 自身免疫性疾病中循环白细胞的大规模评估
总的来说,研究人员通过该研究确定了两个基线特征:激活的CD4 TM细胞丰度和外周血中克隆型多样化的TCR库,并将它们整合为一个复合模型用来预测患者发展为严重irAE的风险性。
【参考文献】Lozano AX, Chaudhuri AA, Nene A, et al. T cell characteristics associated with toxicity to immune checkpoint blockade in patients with melanoma. Nat Med. 2022
【原文链接】https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35027754/
浙江普罗亭健康科技有限公司是一家专注于提供单细胞精准研究解决方案的高新技术企业,公司聚合了全球领先的单细胞检测和生物大数据分析等技术、通过在医学科研、临床诊疗以及药物研发领域的广泛合作,为精准医学和健康管理提供优秀的解决方案。
普罗亭质谱流式细胞技术平台,能够实现单细胞细胞表型、信号通路及功能的同步检测,实现更精细的细胞分型,在疾病精细分型、分级,有效人群筛选,诊疗标志物发现,药效分析及预后评估,药物筛选及研发中具有重要作用。普罗亭能够提供大规模商用的质谱流式应用完整解决方案,已实现单细胞50+个参数同步检测,并且能够针对客户需求定制化开发专有的Panel及技术应用解决方案,拥有专业的生物信息学分析团队和自主研发的数据分析系统,能够多维度挖掘价值数据,为精准医学和健康管理提供优秀的解决方案。
普罗亭10X Genomics单细胞转录组测序平台,能够表征单细胞水平的高通量基因表达谱,通过对复杂细胞群体深入分析进而实现对细胞群体的精细划分和细胞群体间基因表达差异的检测,有效解决细胞异质性问题。普罗亭拥有高质量的单细胞测序服务团队,提供从样本保存运输、单细胞分选、文库构建、测序、生信分析的一站式解决方案,助力您的科研研究和成果转化。
![](//nwzimg.wezhan.cn/contents/sitefiles2049/10249465/images/37189499.png)
![](//nwzimg.wezhan.cn/contents/sitefiles2049/10249465/images/37189498.png)
首页
ꁇ
最新研究
ꁇ
【文献分享,IF=87.24】CyTOF分析发现与黑色素瘤患者免疫检查点阻断毒性相关的T细胞特征