摘要：肺癌是世界范围内的一个主要健康问题，占全球癌症相关死亡的18% 。手术切除和术后辅助治疗是目前局部晚期或早期肺癌的一线治疗方法。在晚期病例中，靶向治疗和免疫治疗提供了有希望的治疗选择。尽管肺癌的死亡率在不断下降，但非小细胞肺癌（NSCLC）的5年生存率仍然不理
肺癌是世界范围内的一个主要健康问题，占全球癌症相关死亡的18% 。手术切除和术后辅助治疗是目前局部晚期或早期肺癌的一线治疗方法。在晚期病例中，靶向治疗和免疫治疗提供了有希望的治疗选择。尽管肺癌的死亡率在不断下降，但非小细胞肺癌（NSCLC）的5年生存率仍然不理想，主要原因是治疗后复发。因此，根据分子特征对患者分层进行定制治疗对提高患者生存率越来越有意义。
近日，杂志Nature communications上发表了一篇题为“Proteogenomic analysis reveals non-small cell lung cancer subtypes predicting chromosome instability, and tumor microenvironment”的文章。在这项研究中，作者进行了全面的多组学分析，确定了非小细胞肺癌的5种分子亚型。亚型4的PI3K-Akt通路上调，无论何种特定的NSCLC组织学，其转移比例高，生存结果差。亚型3以高水平的染色体不稳定性和XPO1表达为特征，靶向抑制剂selinexor对3亚型WGD有效。在炎性肿瘤微环境中富集的亚型5在常规辅助化疗中表现出显著的生存率改善。辅助化疗并没有显著改变亚型1或2患者的生存，针对驱动突变的靶向治疗可能为这些患者提供更好的结果。总的来说，此研究代表了NSCLC研究领域的一个相当大的进展，对精准医疗和个性化治疗具有重要意义。
图片来源：Nature communications
主要内容
用多组学方法鉴定NSCLC患者的亚型
多组学分析利用了229名确诊为非小细胞肺癌的韩国患者的回顾性队列，整合了蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学和乙酰蛋白质组学数据，确定了五种多组学亚型：代谢性（亚型1）、肺泡样（亚型2）、增殖型（亚型3）、缺氧型（亚型4）和免疫原性（亚型5）（下图c）。
亚型1主要由LUAD女性（64%）组成，具有EGFR和TP53突变，并且全基因组加倍（WGD）事件频率高，提示染色体不稳定的共驱动亚型。亚型2主要由EGFR突变且无WGD事件的LUAD患者组成，表明这是一种染色体稳定的癌基因驱动亚型。亚型3与WGD事件、TP53和PIK3CA突变显著相关，在细胞周期相关通路中显著富集，表现出高度增殖的表型。亚型4与任何特定的NSCLC组织学类型无关，但显著富集转移，磷酸化位点在缺氧、PI3K-Akt和中性粒细胞脱颗粒通路中上调，可以被认为是染色体稳定的间充质亚型。亚型5显示肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）相关模式的比例显著升高和免疫相关途径的富集，表明是高免疫肿瘤抑制因子驱动的炎症亚型。
非小细胞肺癌患者多组学亚型鉴定。
图片来源：Nature communications
一种与预后差和转移频繁相关的
非小细胞肺癌新亚型
亚型4代表了一种NSCLC亚型，其转移比例高，生存结果差。亚型4中磷酸激酶相互作用是一个主要特征。CSNK2A1和GSK3B两种激酶显著富集（下图d），SLK（S347）和LRRFIP1 （S581）磷酸化增加，生存结果较差（下图e， f）。这些结果表明SLK和LRRFIP1参与肿瘤进展，可能是亚型4特异性的关键标志物。
与低生存率相关的新型NSCLC亚型。
图片来源：Nature communications
NSCLC五种亚型的细胞景观
作者基于细胞类型特异性评估了五种NSCLC亚型的肿瘤微环境，并确定每个亚型的差异表达基因（DEG）。在亚型1和3中，DEG富集了与肿瘤相关的细胞类型：亚型1和3 DEG分别对应于LUAD和LSCC有丝分裂细胞类型，表明肿瘤细胞成分增殖活跃（下图a）。相反，亚型2、4和5的DEG富含中性粒细胞。
组织病理学显示，亚型1和亚型2主要是高分化至中度分化的腺癌。相比亚型1，亚型2表现出较少的淋巴血管侵袭和淋巴结转移。亚型3肿瘤多形性核增大，有丝分裂活性高，肿瘤坏死频繁，亚型4肿瘤具有中等至大量的间质成分和不同数量的炎症细胞，而亚型5肿瘤在大约一半的病例中表现出高度的免疫细胞成分浸润。以上组织病理学结果与DEG分析一致。
细胞类型特异性亚型特征的景观。
非小细胞肺癌亚型WGD蛋白质基因组特征
多组学分析确定了亚型3是一种以WGD（全基因组加倍）事件为特征的增殖性亚型。在亚型3中，75%的患者表现为WGD。亚型3以高水平的染色体不稳定性和XPO1表达为特征，代表了一种高度增殖的NSCLC亚型，同时发生TP53和细胞周期基因扩增（如下图）。患者源性类器官实验表明，靶向抑制剂selinexor对3亚型WGD有效。在亚型1中，WGD仅发生在有限数量的LUAD患者中，并因EGFR和肿瘤抑制基因共同发生突变而富集。然而，XPO1的表达并没有显著增加，selinexor在该亚型中没有表现出很强的疗效。这些发现表明，WGD事件与肿瘤进化相关。
非小细胞肺癌亚型WGD蛋白质基因组特征。
图片来源：Nature communications
非小细胞肺癌的异质免疫景观
了解肿瘤免疫微环境（TIME）对癌症亚型的分子表征至关重要。作者确定了三种主要的免疫簇，即热肿瘤富集（HTE）、冷肿瘤富集（CTE）和NAT富集。对每个免疫簇进行了总体和无复发患者生存率的测试。结果显示，HTE状态是患者生存的最有利因素，CD8+和CD4 + T细胞、B细胞和NK细胞的高富集与预后良好呈正相关，而上皮细胞或中性粒细胞的富集与预后良好呈负相关。
HTE特征基因在亚型5中表达最高，具有免疫原性特征。此外，在亚型5中观察到最高频率的SMARCA4突变和SLAMF7过表达（下图g，右）。研究结果显示，HTE肿瘤与NSCLC患者较好的预后呈正相关。这些肿瘤主要富集在免疫原性亚型5，该亚型也与SMARCA4的突变呈正相关，SMARCA4靶向免疫调节因子SLAMF7。
非小细胞肺癌的异质免疫景观。
图片来源：Nature communications
新抗原和免疫簇的多组学分析
作者确定了免疫景观和多组学亚型之间的关联。亚型5在低隐性MAP负荷组和HTE组中最为丰富。亚型5患者还通过NF-κB表现出高活性TNF-α通路。辅助化疗或放化疗的使用大大提高了亚型5肿瘤患者的生存（下图g）。相比之下，接受辅助化疗或放化疗的其他亚型患者的生存率没有明显改善。在接受辅助化疗的总体人群中，与其他亚型相比，亚型5也表现出最有利的预后，这强调了亚型5可能与辅助化疗的临床获益相关。
新抗原和隐性MAP的临床相关性及其与多组学亚型的关联。
图片来源：Nature communications
总结与讨论
在这项研究中，作者对229例韩国非小细胞肺癌患者进行了全面的多组学分析，确定了5种富集WGD、癌基因、转移和免疫微环境的非小细胞肺癌亚型。作者确定了一种非小细胞肺癌亚型，即亚型4，与转移的高频率和不良预后相关。亚型3以高水平的染色体不稳定性和XPO1表达为特征，靶向抑制剂selinexor对3亚型WGD有效。在炎性肿瘤微环境中富集的亚型5在常规辅助化疗中表现出显著的生存率改善。这一发现提示，非小细胞肺癌术后辅助治疗的选择仅对肿瘤免疫应答高的病例有帮助。相比之下，辅助化疗并没有显著改变亚型1或2患者的生存。针对驱动突变的靶向治疗可能为这些患者提供更好的结果。作者发现SLAMF7是一种与亚型5中HTE和SMARCA4突变显著相关的免疫调节因子。鉴于免疫检查点抑制剂对SMARCA4突变的NSCLC患者的疗效，SLAMF7和SMARCA4是加强癌症免疫治疗的有希望的分子靶点。隐型MAP与有利的存活和免疫细胞富集显著相关。因此，利用免疫肽组学对复发性隐型MAP进行MHC结合预测的实验验证可以促进癌症疫苗的开发。
来源：小桔灯网
