免疫治疗 TP53 KRAS

Title： Potential Predictive Value of TP53 and KRAS Mutation Status for Response to PD-1 Blockade Immunotherapy in Lung Adenocarcinoma
Journal: clinical cancer research
JUNE 2017
IF： 9.6

摘要

PD-L1表达量、肿瘤突变负荷、CD8+T细胞浸润程度已经成为了PD-1抗体治疗中的重要biomarkers，但是仍有许多治疗反应是这些标志物解释不了的，因此需要挖掘更多的biomarkers。这篇文章证明了TP53和KRAS突变可以提升PD-L1的表达，促进T细胞浸润和 tumor immunogenicity。更重要的是，发现了许多拥有TP53和KRAS突变的病人都对PD-1抗体敏感。首次证明了TP53和KRAS突变在PD-1抗体治疗中的潜在作用。

Result

1.肺腺癌患者PD-L1表达和TP53，KRAS突变之间的联系

作者分别对TCGA（462个）和GEO（442个）数据库中的肺腺癌患者的RNA-seq表达数据进行了分析，结果发现两个数据库中TP53突变的人群中PD-L1 mRNA的表达显著高于其他突变类型人群（fig1.A）； 后来又基于TCGA数据库的PD-L1表达分析和RPPA分析，发现驱动PD-L1表达的主要是TP53基因突变，而不是KRAS基因突变(FigS1).； 但是TP53和KRAS共突变（co-mutated）的人群中的PD-L1 mRNA的表达显著高于其他共突变类型人群（fig1.B），因此认为KRAS突变和TP53突变存在着某种潜在的协同作用。

为了证明前面的结果，作者用免疫组化分析和染色的方法检测了93个肺腺癌患者标本，发现KRAS和TP53 共突变的患者PD-L1蛋白的染色最深。 接下来又检测了两个突变和其他检查点之间的联系（Fig.1E），结果表明，TP53-mut group的大多数检查点表达量上升，但在KRAS-mut却下降；TP53和KRAS co-mut的group中PD-L1表达量上升，其他检查点（如TIM-3,VTCN1）表达量下降。

####　2.TP53-mut 促进CD8+T细胞浸润，激活效应T细胞和INF-γ相关基因

结果表明： TP53-mut和KRAS/TP53 co-mut两组样品的CD8A mrna表达量比其他突变组高； 然后又比较了几组样品的TME（tumor microenvironment），然后发现 TP53-mut group的PD-L1+ CD8A+双阳性比例高于野生型，而TP-53，KRAS co-mut group的 PD-L1+ CD8A+双阳性比例比TP53-mut和TPS5-wt都高（Fig.2D），后面的免疫组化分析也证明了这个结果（Fig.2E）. TP53-mt组织的T-effector 和 INF-γ相关的基因表达也显著高于其他类型，而KRAS突变和野生型之间无显著差异（Fig2.FG）。

3.TP53和KRAS突变提升突变负荷和突变谱

TCGA分析显示不同突变类型的突变负荷：TP53（325），KRAS（179），STK11(132),EGFR(60)；TP53/KRAS co-mut的突变负荷最高（358）。 其他数据库（broad）的分析显示出了同样的结果（Fig.3A）

为了验证这些结果，对来自GLCI的85个肺腺癌患者进行了全基因组测序，也得到了同样的结果：TP53-mut和TP53,KRAS co-mut的患者具有更高的突变负荷（Fig.3B）。 另外作者又对这些人的吸烟史做了一个分析，表明TP53-mut提升突变负荷与是否吸烟无关，KRAS-mut则仅对无吸烟史的患者可以提高突变负荷。

前人的研究表明体细胞突变主要是GC>TA颠换。因此作者有研究了上述突变对突变谱（GC>TA transversions）的影响，结果表明，在TCGA数据库中，KRAS-mut主要富集在transversion-high (TH)，EGFR-mut主要富集在transversion-low (TL)中；在Broad数据库中，KRAS-mut和TP53/KRAS co-mut的transversion/transition (Tv/Ti)较高，然而EGFR-mt的则最低（Fig.3C）。值得注意的是，TP53和 KRAS-mut与体细胞突变显著相关，Tv/Ti and C>A tansversion 的比率以及吸烟指数（年限）也较高。

4.TP53 and KRAS mutation对细胞周期，DNA复制和损伤修复相关基因的影响

TP53-mut主要导致细胞周期和复制的加速（潜在增加突变的可能），KRAS-mut主要影响DNA修复如MMR（mismatch repair），NER（nucleotide excision repair ），BER(base excision repair)等。 前人的研究表明POLE基因和核酸外切酶活性及DNA校对有关，POLE突变会导致高突变负荷。作者的分析发现，在TP53-mut突变的群体中，POLE-mut的频率也在增加，然而EGFR和STK11群体中TP53-mt的频率则下降，表面TP53-mt可能导致DNA复制错误（Fig.4B）。

MMR损伤修复缺陷对PD-1抑制剂的治疗也比较敏感，前边的GESA数据表明KRAS-mut和MMR相关基因的表达呈负相关。在KRAS-mut中MSH2，MSH6的表达显著下降，但在TP53-mut中却显著上升，表面KRAS-mut可能是MMR缺陷的驱动因子，并能产生更多的肿瘤新抗原（neoantigens ）。（Fig.4BC）

5.临床数据支撑

根据前面的数据分析，作者推测含有TP53和KRAS突变的人群可能对PD-1抑制剂治疗敏感。为了支撑这个假设，作者分析了MSKCC的公共临床数据，一共有34个NSCLC（其中29个ADC）患者从2012-2013按照protocol NCT01295827服用了 pembrolizumab.结果表明，与野生型相比，TP53或KRAS-mt的人群中，非同义突变和候选肿瘤新抗原负荷的数量较高（FIG.5AB）,且TH也较高。 值得注意的是，在服用pembrolizumab后，与野生型病人相比TP53和KRAS-mt的病人拥有较长的无进展生存期（PFS）（FIG.5DE）。且大多数TP53 or KRAS-mt病人能获得持久的临床效益，而野生型却没有（FIG.5F）。 更要的是，有4例TP53和KRAS 共突变患者的显示出了superior PFS，并且都获得了持久的临床效益，同时，这些病人都有较高的突变负荷，颠换比例（ transversion），和较多的PD-L1染色。

然后呢，为了证明前边公共数据库的结论， 作者又从自己医院（GLCI）里边选取了20个NSCLC(15ADC)患者，其中有11个服用 pembrolizumab，9个服用Nivolumab；然后对病人的DNA进行测序EGFR,KRAS,TP53，并做免疫组化分析PD-L1和CD8（IHC）. 其中有8个病人有TP53-mt，3个病人有KRAS-mt，截止2016年8月25日，有6个病人experienced partial response，其中两个人包含TP53 and KRAS co-mt，三个人包含TP53或KRAS突变，一个人不含上述任何突变。具有TP53 and/or KRAS mutation显示出了更长的PFS。 接下来，作者针对一个有TP53和KRAS共突变的人进行了IHC分析，结果表明，该患者PD-L1和CD8双阳性，同时，MMR相关基因表现不同（weak positive for 397 MLH1, moderate positive for MSH6 and PMS2 and strong positive for MSH2）Fig.6D，表明在这个肿瘤组织中可能存在MMR缺陷.

结论

TP53和KRAS突变在可作为指导肺腺癌患者接受PD-1抗体治疗的潜在关键因素。

Author: 王英珍
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