吉林省肿瘤医院 肿瘤转化医学实验室
中国抗癌协会肿瘤异质性与个体化治疗专业委员会委员
《Journal of Clinical Oncology》中文版肿瘤生物标志物专刊编委
主要从事肺癌发生机制及精准治疗的转化研究
主持国家自然科学基金青年项目等各级课题5项，至今发表SCI论文17篇，影响因子80+分，以第一作者发表SCI文章2篇。
入选“第六批吉林省青年科技人才托举工程”。
获“SCIENCE POWER青年’研’说家-CACA中青年医师肺癌临床科研沙龙-东北站”优秀科研奖。
团队获“中国医师协会肿瘤多学科诊疗专业委员会2023肺癌多学科病例大赛区域赛”第一名。
小细胞肺癌（Small-cell lung cancer）虽仅占肺癌的13%-15%左右，但恶性程度高、侵袭性强，5年生存小于7%1,2。SCLC不仅快速增殖，高度血管化，并且早期广泛转移2,3，使SCLC失去手术治疗的机会。SCLC初始对化疗非常敏感4,5。然而迅速复发，使SCLC成为难治性肿瘤6。在经历了数十年治疗标准无重大改变之后，免疫治疗开启了广泛期SCLC（ES-SCLC）治疗新时代。然而，相比于免疫治疗获益期较长的NSCLC，SCLC患者应用免疫治疗后的受益人群比例仍较低。不同于NSCLC，TMB和PD-L1并不能预测ES-SCLC免疫治疗的疗效7,8。目前，SCLC免疫检查点抑制剂（ICIs）探索性生物标志物的研究初现曙光，为实现SCLC ICIs的精准治疗拉开了序幕。
肿瘤遗传特征对ICIs治疗的预测作用
肿瘤的遗传景观是影响对ICIs反应的主要因素9，SCLC存在多种基因的丢失和突变，包括TP53、Rb1缺失，以及SOX2、MYC扩增等，也表现出多样性的表观遗传异常10。在42例回顾性数据队列中发现，RB1 WT接受ICIs或ICIs联合治疗患者的mOS明显比RB1突变型患者更长（23.1个月vs. 5个月，P=0.04）。进一步在CheckMate 032研究中460例患者进行验证，低RB1功能丧失（LOF）特征评分患者在Nivolumab治疗后的OS更长11。同样在Checkmate032的探索性研究中发现，EZH2和LSD1的表达密切相关，分别按照EZH2和LSD1的表达水平将患者分为三部分（Low，Mid，High），在Nivolumab和Nivolumab联合Ipilimumab队列中，LSD1的高表达与更差的OS显著相关(P=0.02)， EZH2也有类似的趋势(P=0.27)12。提示RB1突变状态和LSD1基因表达可能是SCLC潜在免疫治疗生物标志物。除此之外，MYC基因也经常在SCLC中发生改变。对接受化疗或化疗联合免疫治疗ES-SCLC的回顾性研究中发现，将ICIs联合队列患者（n=39）根据MYC表达的中位数分为两组，与高MYC组相比，低MYC组的mPFS更长（4.0个月vs. 5.3个月，P=0.028, HR: 2.18, 95% CI: 1.08-4.40），12个月无肿瘤生存率更高（4.6% vs. 23.5%）。化疗队列（n=50）中的两组之间mPFS差异无统计学意义（图1）13。证明MYC低表达可能是疗效预测生物标志物而不是预后生物标志物。根据20例接受Durvalumab联合PARPi治疗的复发SCLC患者肿瘤样本的免疫基因组特征研究发现，Notch信号有反应患者中最显著富集的基因集，最能显著预测ICIs的临床获益，此结果在临床验证队列中也得到了证实14。但是此队列是复发SCLC患者队列，与一线免疫与化疗在临床的联合使用现状可能还有一些差别。
图1. ICIs联合（A）和单独化疗（B）队列MYC表达高低患者的PFS
SCLC分子分型为ICIs疗效预测带来新的希望
最近，SCLC的转录组分型给SCLC的精准治疗提供了一些线索。Rudin等2019年首次基于SCLC组织样本RNA-seq结果中ASCL1、NEUROD1、POU2F3和YAP1这四个转录因子的表达水平将SCLC鉴定为SCLC-A/N/P/Y四种转录亚型（图2）15。SCLC-Y亚型中IFN-γ反应基因、T细胞炎症GEP基因评分、HLA基因和T细胞受体基因水平均显著高于其他亚型，具有炎性特征，且mOS和mPFS均长于其他亚型16。进一步对CheckMate 032研究中286名晚期或转移性SCLC基线肿瘤组织的转录组检测结果分为A、N、P、Y四个亚型，但无论是在Nivolumab组还是在Nivolumab联合Ipilimumab组中各亚型间的治疗结果均没有统计学差异12，转录亚型可能并不是ICIs治疗的生物标志物。但是，Gay等通过非负矩阵分解（NMF）方法基于1300个特征基因对SCLC组织的RNA-seq结果进行聚类并不能聚类到SCLC-Y亚型，而是发现一种ASCL1、NEUROD1、POU2F3均低表达的SCLC-I亚型17，SCLC-I亚型也是免疫细胞浸润更多、炎症因子表达水平更高的炎症亚型，在IMpower133探索性研究队列中，接受Atezolizumab联合EP治疗后SCLC-I亚型患者的获益显著高于其他3种亚型（A、N、P、I亚型的OS获益分别为:0.3个月，1.5个月，3.6个月，7.8个月），但在EP+安慰剂治疗组并无明显差异，提示SCLC-I亚型是ICIs联合化疗的疗效预测生物标志物，而不是预后标志物。在2022年美国癌症研究学会肿瘤大学（AACR）上Mingchao Xie等18报告的CASPIAN探索性研究结果中，根据Rudin等的方法和Gay等的方法分别将104例SCLC患者分成A、N、P、Y亚型和A、N、P、I亚型，无论是SCLC-Y亚型还是SCLC-I亚型在接受Durvalumab+EP治疗后mOS获益均显著高于其他3种亚型。这证明了SCLC-Y或-I亚型预测SCLC ICIs治疗疗效的潜力。但转录亚型作为疗效预测生物标志物的临床应用还有很多限制，RNA-seq对样本的要求较高，而且SCLC异质性强19,20，需要基于分子分型指导ICIs联合化疗的前瞻性研究来证明分子分型的临床价值。
图2. 根据SCLC组织和细胞系RNA-seq结果进行分子分型
免疫微环境特征预测ICIs疗效？
SCLC是免疫冷肿瘤，其浸润的免疫细胞比例仅为NSCLC的五分之一21。检测ICIs治疗患者中T细胞等免疫细胞浸润对于预测患者反应性具有重要价值。Rudin等12通过对参与CheckMate 032的患者组织进行CD8组化染色发现，CD8+T≥1%的患者接受免疫治疗后具有更长的OS，并且高表达抗原提呈（APM）基因谱与SCLC接受Nivolumab OS获益显著相关。在对KEYNOTE-604的患者进行的探索性研究中发现，单核细胞髓源性抑制细胞（mMDSC）及粒细胞髓源性抑制细胞（gMDSC）低浸润患者可能获益于Pembrolizumab+EP（15.5vs.8.3个月，16.3vs.8.3个月）（图3），并且T细胞炎症GEP评分高（>第1三分位值）患者接受Pembrolizumab+EP具有更长的DOR22。T细胞炎症GEP，由18种炎性相关基因组成，包括IFN-γ应答基因、抗原呈递、趋化因子、细胞毒性和适应性免疫抵抗等相关的基因表达，从基因层面更全面地描述TME的特征23。细胞因子是可溶性分子信使，在免疫反应信号传导中起着至关重要的作用。Werbin等人24研究中证实，在SCLC的标准化疗中联合应用Ipilimumab可调节血清细胞因子水平，较高的基线IL-2和IL-4水平的增加与较好的OS相关，而高TNF-α和IL-6水平预测了对Ipilimumab的耐药性。有研究表明CCL5在接受ICIs治疗获益的SCLC患者群体中表达显著升高，且高表达CCL5的SCLC患者具有更长的OS（36个月 vs 60个月）25，证实细胞因子也可作为SCLC独立且有效的ICIs治疗疗效预测标志物。
图3. KEYNOTE-604研究中mMDSC（A）及gMDSC（B）与患者PFS关系
除了直接反应免疫微环境的免疫细胞和炎症因子之外，新抗原能够反应肿瘤诱发免疫反应的能力，而MHC分子能够将抗原片段呈递到免疫系统，他们也能够反应免疫微环境的特征和免疫反应的强度。Kanemura等回顾性研究了135例ES-SCLC患者，通过WES确定新抗原负荷，在ICIs联合化疗队列中（n=44），携带高移码新抗原负荷（n=26）和低移码新抗原负荷患者（n=18）12个月无进展生存率分别为16.1%（95% CI: 5.1%–32.7%）和0%，PFS更倾向于高移码新抗原人群（图4），并且发现高移码新抗原负荷与抗原呈递和共刺激信号相关13。而且SCLC患者样本的多重免疫荧光研究发现，根据MHC-Ⅰ的表达将患者进行分层，相比于低表达的患者（n=24），高表达SCLC患者（n=7）对ICIs治疗有长期反应（P＜0.01）26。对于CASPIAN的探索性研究也发现，Durvalumab (D)+Tremelimumab(T)+EP组中MHC-II类等位基因HLA-DQB1*03:01阳性患者的mOS明显比阴性患者的更长(14.9 vs. 10.5个月，HR: 0.59, 95% CI: 0.39-0.88)，而D+EP组和EP组未发现类似的OS改善27。所以，MHC分子和新抗原也是具有潜力的SCLC ICIs预测生物标志物。
图4. 新抗原与患者PFS关系
液体活检是更有价值的临床应用检测手段？
由于SCLC的异质性，液体活检可以作为实时监测SCLC疗效反应的一种方法28。循环肿瘤DNA（ctDNA）来源于组织肿瘤细胞，研究已经证明其指导多种肿瘤精准医学的有前途的临床应用价值29,30。而ctDNA对SCLC治疗的预测作用也正在探索之中。对33名接受化疗(n=16)或含免疫治疗(n=17)方案治疗的转移性SCLC患者的171个系列血浆和匹配的白细胞（WBC）DNA进行靶向纠错测序（Tec-seq）。结合肿瘤衍生突变的突变等位基因分数（MAF）和血浆非整倍体（PA）来评估总细胞游离肿瘤负荷（cfTL）的变化，从基线到最终采样时间点持续完全消除cfTL的患者定义为分子响应（n=9），最初消除cfTL、随后在最终时间点增加的患者定义为分子响应随后复发（n=14），cfTL在所有时间点持续存在患者定义为分子进展（n=10）。相比分子响应随后复发患者和分子进展患者，分子响应患者具有更长的mOS（12.35个月vs.6.48个月vs.OS未达到，P=0.0006）和mPFS（6.18个月vs.1.74个月vs.PFS未达到，P<0.0001）（图5），分子反应比影像学检测早4周发现临床结果31，提示以ctDNA为基础的分子检测能够更准确和快速地捕获治疗效果和长期临床结果。在46例一线治疗患者中进行的前瞻性研究中，33例进行化疗，13例进行化疗联合免疫治疗，分析外周血中人端粒酶逆转录酶（hTERT）单拷贝基因作为量化总cfDNA水平的标准方法，发现治疗前高cfDNA水平患者比低cfDNA水平患者mOS（210天vs.426天，P=0.002）和mPFS（156天vs.350天，P=0.0005）都更短，揭示了基线ctDNA对治疗效果的预测作用32，但与治疗方式可能无关，这也证明了无论是ctDNA还是cfDNA，可能是SCLC进展的生物标志物，可能适用于各种治疗。
图5. ctDNA靶向纠错测序与患者OS和PFS关系
尽管随着对SCLC特征了解加深和研究技术的进步，SCLC免疫治疗生物标志物转化研究步伐大大加快，针对SCLC多种复杂微环境中多种成分的疗效预测生物标志物正在积极开发，但是在临床应用性中仍存在许多问题。单一指标作为SCLC免疫治疗疗效预测生物标志物的策略可能并不可行，针对免疫微环境特征的多基因、分子指标的整合可能才是SCLC精准免疫治疗的未来之路。
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