在STK11-和KEAP1突變的肺腺癌中,PD-(L)1抑制作用的減弱受到KRAS突變狀態(tài)的影響

欄目:最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2023-04-12
在KRASMUT患者中,STK11和KEAP1突變導(dǎo)致免疫治療效果較差,但在KRASWTLUAD患者中沒(méi)有......



STK11KEAP1突變(STK11突變[STK11MUT]KEAP1MUT)是肺腺癌(LUAD)中最常見的突變基因。雖然STK11MUTKRASMUTLUAD對(duì)程序性死亡-(配體)1 (PD-(L)1)抑制的抗性有關(guān),但它對(duì)KRAS野生型(KRASWT) LUAD免疫治療療效的影響目前尚不清楚。KEAP1MUT是否對(duì)KRASMUTKRASWTLUADPD-(L)1抑制的結(jié)果有不同的影響也是未知的。根據(jù)KRAS、STK11KEAP1突變狀態(tài),在兩個(gè)獨(dú)立的隊(duì)列中分析PD-(L)1抑制的臨床結(jié)果。根據(jù)KRAS/STK11KRAS/KEAP1的計(jì)算狀態(tài),分別對(duì)腫瘤基因表達(dá)和腫瘤免疫細(xì)胞亞群的差異進(jìn)行分析。在聯(lián)合隊(duì)列的1261例患者中,在536(42.5%)中檢測(cè)到KRAS突變,在20.6%19.2%的可評(píng)估病例中分別發(fā)現(xiàn)有害的STK11KEAP1突變。在每個(gè)獨(dú)立隊(duì)列和聯(lián)合隊(duì)列中,STK11KEAP1突變與明顯惡化的無(wú)進(jìn)展相關(guān)(STK11風(fēng)險(xiǎn)比[HR]=2.04,p<0.0001;KEAP1HR=2.05,p<0.0001)和總體(STK11HR=2.09,p<0.0001;KEAP1HR=2.24,p<0.0001)KRASMUT中僅存在免疫治療生存率,而KRASWTLUADs則不存在?;虮磉_(dá)本體論和免疫細(xì)胞富集分析顯示,STK11KEAP1突變的存在導(dǎo)致KRASMUT肺癌不同的免疫表型,但在KRASWT肺癌中沒(méi)有。在KRASMUT患者中,STK11KEAP1突變導(dǎo)致免疫治療效果較差,但在KRASWTLUAD患者中沒(méi)有。同時(shí)發(fā)生KRAS/STK11KRAS/KEAP1突變的腫瘤在基因表達(dá)和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)方面表現(xiàn)出不同的免疫特征。本文于20223月發(fā)表于Journal of Thoracic Oncology (IF=20.121)。

 

技術(shù)路線:


 

主要研究結(jié)果:

(1) KRASSTK11KEAP1突變狀態(tài)對(duì)PD-L1表達(dá)和TMB的影響

我們首先分析了KRAS、STK11KEAP1突變狀態(tài)對(duì)PD-L1表達(dá)和TMB的影響。STK11MUTKEAP1MUTLUADsDFCI/MGH、MSKCC/MDACC和聯(lián)合隊(duì)列中PD-L1表達(dá)顯著降低,而KRASMUTLUADs僅在DFCI/MGH隊(duì)列中PD-L1表達(dá)顯著升高(補(bǔ)充圖未展示)。通過(guò)KRAS狀態(tài)分析,STK11突變與KRASMUTKRASWTLUADPD-L1表達(dá)顯著降低相關(guān),而KEAP1突變與PD-L1表達(dá)降低相關(guān)的主要是KRASMUT病例,而不是KRASWT病例(1AB)。就TMB分布而言,在MSKCC/MDACC、聯(lián)合隊(duì)列和KEAP1MUT腫瘤的所有評(píng)估隊(duì)列中,KRASMUTSTK11MUTLUAD的中位TMB均顯著高于MSKCC/MDACC(補(bǔ)充圖未展示)。當(dāng)根據(jù)KRAS狀態(tài)分析TMB分布時(shí),在MSKCC/MDACC和聯(lián)合隊(duì)列中,攜帶STK11突變的LUADs僅在KRASMUT中有較高的TMB,而在KRASWT中沒(méi)有,而在所有評(píng)估的隊(duì)列中,KEAP1MUT腫瘤僅在KRASMUT中有較高的TMB,而在KRASWT中沒(méi)有(1CD)。

 

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(2)STK11KEAP1突變狀態(tài)對(duì)KRASMUTKRASWTLUAD中程序性細(xì)胞死亡蛋白-1抑制的臨床結(jié)果的影響

接下來(lái),我們分析了STK11突變對(duì)所有LUAD患者ICI療效的影響,以及KRAS突變狀態(tài)。STK11突變對(duì)免疫治療結(jié)果的這種有害影響主要是由LUADKRASMUT亞群驅(qū)動(dòng)的。在DFCI/MGHMSKCC/MDACC隊(duì)列中(補(bǔ)充圖未展示),以及在聯(lián)合隊(duì)列中,STK11突變與KRASMUTLUAD的總體緩解率(ORR)、mPFSmOS顯著較差相關(guān),而在KRASWT腫瘤中則沒(méi)有(2A、B3A-D)

接下來(lái)我們分析了KEAP1突變對(duì)免疫治療療效的影響。KEAP1突變也影響了KRASMUT亞組的免疫治療療效,但在兩個(gè)獨(dú)立隊(duì)列(補(bǔ)充圖未展示)和聯(lián)合隊(duì)列(2CD4A-D)中沒(méi)有影響KRASWT病例。

當(dāng)我們分析KRASMUT/STK11WT病例中KEAP1突變的影響時(shí),KEAP1MUTKEAP1WT病例對(duì)免疫治療的ORR沒(méi)有差異(p=0.99,補(bǔ)充圖未展示)。然而,與KRASMUT/STK11WT/KEAP1WT病例相比,KEAP1突變病例的mPFSmOS顯著縮短(PFSHR=1.80,p=0.002;mOSHR=2.06,p=0.002,補(bǔ)充圖未展示),表明KEAP1突變對(duì)ICI療效的有害影響與同時(shí)存在的STK11突變無(wú)關(guān)。最后,我們?cè)谝粋€(gè)包括兩種基因突變相互作用的多變量模型中驗(yàn)證了STK11KEAP1突變對(duì)KRASMUT病例ICI預(yù)后較差的獨(dú)立貢獻(xiàn)(補(bǔ)充圖未展示)。STK11KEAP1突變都與較低的PFSOS相關(guān),而相互作用項(xiàng)與PFSOS無(wú)關(guān),這表明STK11KEAP1突變對(duì)免疫治療結(jié)果具有可加性影響。

 

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(3)基因本體分析顯示,根據(jù)KRAS突變狀態(tài),STK11MUTKEAP1MUTLUADs具有不同的轉(zhuǎn)錄組譜

為了揭示STK11KEAP1突變對(duì)LUADICI預(yù)后的有害影響主要是由KRAS突變驅(qū)動(dòng)的潛在機(jī)制,我們研究了KRASMUTKRASWTLUAD中含有這些突變的腫瘤的轉(zhuǎn)錄組譜。根據(jù)KRAS/STK11KRAS/KEAP1計(jì)算狀態(tài)對(duì)TCGA數(shù)據(jù)集中513個(gè)LUADRNA測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

我們首先確定了KRASMUT/STK11WTKRASMUT/ STK11MUTLUADs之間以及KRASWT/STK11WTKRASWT/STK11MUT癌癥之間差異表達(dá)的基因。接下來(lái),我們只對(duì)KRASMUT/STK11WT腫瘤與KRASMUT/STK11MUT腫瘤中調(diào)控差異的基因亞群進(jìn)行了基因本體層次分析,而KRASWT/STK11WTKRASWT/STK11MUT腫瘤中調(diào)控差異的基因亞群沒(méi)有進(jìn)行基因本體層次分析。在確定的22個(gè)重要終點(diǎn)通路中,與KRASMUT/STK11WTLUADs相比,KRASMUT/STK11MUT13個(gè)參與免疫介導(dǎo)過(guò)程的通路顯著下調(diào),包括MHC II類蛋白復(fù)合物、T細(xì)胞激活、免疫應(yīng)答激活信號(hào)、白細(xì)胞遷移、白細(xì)胞脫粒和髓系白細(xì)胞激活(6A)

接下來(lái),我們確定了KRASMUT/KEAP1MUTKRASMUT/KEAP1WTLUADs之間以及KRASWT/KEAP1MUTKRASWT/KEAP1WT癌癥之間差異表達(dá)的基因,并對(duì)KRASMUT/KEAP1WT腫瘤與KRASMUT/KEAP1MUT腫瘤中唯一上調(diào)的基因亞群進(jìn)行了基因本體論分析。在確定的13個(gè)終末通路中,11個(gè)涉及免疫相關(guān)過(guò)程,包括以下基因本體術(shù)語(yǔ):質(zhì)膜外側(cè)、T細(xì)胞激活調(diào)控、T細(xì)胞受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、病毒防御反應(yīng)、白細(xì)胞與細(xì)胞粘附調(diào)控、淋巴細(xì)胞遷移(6B)。與KRASMUT/KEAP1WT病例相比,KRASMUT/KEAP1MUT腫瘤中涉及單核細(xì)胞、T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞募集的幾個(gè)基因顯著下調(diào),包括CCL2CXCL6、CCR1、CCR6CCR7ITGAM。此外,編碼促炎細(xì)胞因子及其受體的基因,如TNF、TNFSF8TNFRSF9、IL1BIL2RA,在KRASMUT/KEAP1MUT腫瘤中與KRASMUT/KEAP1WT癌癥相比也顯著下調(diào)。重要的是,I型干擾素和其他炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生的陽(yáng)性調(diào)節(jié)因子,如TMEM173(STING)、DDX58TLR4TLR7,在KRASMUT/KEAP1MUTKRASMUT/KEAP1WT癌癥中明顯下調(diào)。

 

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(4)細(xì)胞型富集分析顯示,根據(jù)KRAS突變狀態(tài),STK11MUTKEAP1MUT腫瘤具有不同的免疫表型

我們最后評(píng)估了攜帶STK11KEAP1突變的LUADs是否也具有不同的免疫細(xì)胞亞群,根據(jù)是否同時(shí)存在KRAS突變;我們通過(guò)將基因表達(dá)數(shù)據(jù)反卷積到腫瘤相關(guān)細(xì)胞群中進(jìn)行細(xì)胞類型富集分析。

首先,我們根據(jù)KRAS突變狀態(tài)評(píng)估STK11突變是否與不同的細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān),并確定了6種免疫細(xì)胞類型,與KRASMUT/STK11MUT腫瘤相比,KRASMUT/STK11WT腫瘤中顯著富集,但與KRASWT/STK11WT腫瘤相比,KRASWT/STK11WT腫瘤中不富集,包括M1巨噬細(xì)胞(p<0.01)、M2巨噬細(xì)胞(p<0.01)、粒細(xì)胞母細(xì)胞祖細(xì)胞(p=0.02)、CD4+效應(yīng)記憶細(xì)胞(p=0.01)、和B細(xì)胞(p=0.04)(6C)。此外,與KRASMUT/STK11MUT相比,KRASMUT/STK11MUT腫瘤的免疫評(píng)分和微環(huán)境評(píng)分僅在KRASMUT/STK11WT腫瘤中顯著富集(分別p<0.001p<0.01;圖6C)。相反,與KRASMUT/STK11WT腫瘤相比,KRASMUT/STK11MUT腫瘤的中性粒細(xì)胞顯著豐富(p<0.01)(6C)。

接下來(lái),我們研究了KEAP1突變是否也與KRASMUTKRASWTLUADs中浸潤(rùn)細(xì)胞類型的獨(dú)特模式相關(guān)。我們確定了四種細(xì)胞類型,包括CD8+ T細(xì)胞(p<0.001)CD8+中樞記憶T細(xì)胞(p<0.01)、CD8+ naive T細(xì)胞(p=0.02)B細(xì)胞(p=0.01),這些細(xì)胞類型在KRASMUT/KEAP1WT腫瘤對(duì)KRASMUT/KEAP1MUT中富集,而不在KRASWT/KEAP1WT腫瘤對(duì)KRASWT/KEAP1MUT中富集(6D)。相反,與KRASMUT/KEAP1WT腫瘤相比,間充質(zhì)干細(xì)胞僅在KRASMUT/KEAP1MUT腫瘤中顯著富集(p=0.02)(6D)。

 

結(jié)論:

我們揭示了STK11KEAP1突變對(duì)KRASMUT患者的免疫治療效果較差,但在KRASWTLUAD患者中沒(méi)有,同時(shí)攜帶KRAS/STK11KRAS/KEAP1突變的腫瘤顯示出不同的免疫譜。迫切需要臨床前研究來(lái)進(jìn)一步剖析這些相關(guān)性背后的分子機(jī)制,并確定新的治療漏洞。

 

參考文獻(xiàn):

Ricciuti, B., Arbour, K. C., Lin, J. J., Vajdi, A., Vokes, N., Hong, L., Zhang, J., Tolstorukov, M. Y., Li, Y. Y., Spurr, L. F., Cherniack, A. D., Recondo, G., Lamberti, G., Wang, X., Venkatraman, D., Alessi, J. V., Vaz, V. R., Rizvi, H., Egger, J., Plodkowski, A. J., … Awad, M. M. (2022). Diminished Efficacy of Programmed Death-(Ligand)1 Inhibition in STK11- and KEAP1-MUTant Lung Adenocarcinoma Is Affected by KRASMUTation Status. Journal of thoracic oncology : official publication of the International Association for the Study of Lung Cancer, 17(3), 399–410. https://doi.org/10.1016/j.jtho.2021.10.013.