發(fā)表雜志名稱: Journal of Experimental & Clinical Cancer Research

影響因子: 11.4

主要作者及單位:

• 主要作者: Dongjie Chen

• 單位: Department of General Surgery, Pancreatic Disease Center, Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200025, China

Online時(shí)間: 2024年4月7日

本研究探討了乳酸代謝（LM）與癌癥免疫治療反應(yīng)之間的關(guān)系神得。通過分析40個(gè)不同癌癥的單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)集，建立了一種新的LM相關(guān)特征（LM.SIG）偷仿，并利用多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法驗(yàn)證其在預(yù)測免疫治療反應(yīng)和生存預(yù)后方面的能力哩簿。研究結(jié)果表明，LM.SIG與抗腫瘤免疫呈顯著負(fù)相關(guān)酝静，且可以作為預(yù)測免疫治療反應(yīng)的有效工具节榜。此外，LDHA被識別為潛在的治療靶點(diǎn)别智，能夠改善胰腺癌的免疫治療效果宗苍。

該思路可重復(fù)，可以結(jié)合最近一些新的熱點(diǎn)來做

Figure 2: LM.SIG的開發(fā)

在這部分結(jié)果中薄榛，首先通過對兩組免疫治療scRNA-seq數(shù)據(jù)（GSE115978和GSE123813）進(jìn)行GSVA分析讳窟，計(jì)算出腫瘤細(xì)胞的LM分?jǐn)?shù)。結(jié)果顯示敞恋，LM水平在非應(yīng)答患者（NR）中顯著升高（p<0.001）丽啡，表明LM與免疫治療反應(yīng)呈負(fù)相關(guān)。隨后硬猫，分析了40個(gè)pan-cancer scRNA-seq數(shù)據(jù)集补箍，篩選出與LM相關(guān)的上調(diào)基因，形成了84個(gè)基因的LM.SIG啸蜜。通過反應(yīng)通路分析馏予，LM.SIG主要富集在乳酸代謝相關(guān)和腫瘤信號通路中】裕總結(jié)而言，這部分結(jié)果確認(rèn)了LM.SIG的存在及其與免疫治療反應(yīng)的負(fù)相關(guān)性呢岗。

Figure 3: LM.SIG的免疫譜系

通過TCGA pan-cancer數(shù)據(jù)集的GSVA分析冕香，計(jì)算LM.SIG分?jǐn)?shù)與75個(gè)免疫相關(guān)基因的表達(dá)之間的關(guān)系蛹尝。結(jié)果表明，LM.SIG與免疫相關(guān)基因表達(dá)呈顯著負(fù)相關(guān)悉尾，且高LM.SIG分?jǐn)?shù)的腫瘤中抗腫瘤免疫細(xì)胞的浸潤顯著減少突那。進(jìn)一步的分析還顯示，LM.SIG與多種免疫抑制通路的富集正相關(guān)构眯，暗示高LM.SIG水平可能導(dǎo)致免疫抑制微環(huán)境的形成愕难。因此，這部分結(jié)果強(qiáng)調(diào)了LM.SIG與免疫細(xì)胞浸潤的負(fù)相關(guān)性惫霸。

Figure 4: LM.SIG的免疫治療反應(yīng)預(yù)測

在這部分猫缭，研究利用8個(gè)免疫治療數(shù)據(jù)集，將患者分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集壹店，應(yīng)用7種機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行模型訓(xùn)練猜丹。結(jié)果顯示，Na?ve Bayes算法在驗(yàn)證集中AUC值最高達(dá)到0.73硅卢，表明LM.SIG能夠有效預(yù)測免疫治療反應(yīng)射窒。Kaplan-Meier生存分析顯示，低風(fēng)險(xiǎn)患者（預(yù)測為應(yīng)答者）在生存期上顯著優(yōu)于高風(fēng)險(xiǎn)患者（預(yù)測為非應(yīng)答者）将塑。因此脉顿，這部分結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了LM.SIG在免疫治療反應(yīng)預(yù)測中的有效性。

Figure 5: LM.SIG的生存預(yù)后評估

為了評估LM.SIG在生存預(yù)后中的應(yīng)用点寥，研究者使用SurvBenchmark設(shè)計(jì)評估了15種生存模型的表現(xiàn)艾疟。結(jié)果表明，MTLR_GA模型在驗(yàn)證集中表現(xiàn)最佳开财，與風(fēng)險(xiǎn)評分相關(guān)的高風(fēng)險(xiǎn)患者生存期顯著低于低風(fēng)險(xiǎn)患者汉柒。這證明了LM.SIG不僅可以預(yù)測免疫治療反應(yīng)，還可以作為生存預(yù)后評估的有效工具责鳍。

Figure 6: LM.SIG中的潛在治療靶點(diǎn)

通過對17個(gè)CRISPR數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析碾褂，研究者識別出了LDHA作為主要靶點(diǎn)。LDHA在多種癌癥中上調(diào)历葛，且在免疫治療反應(yīng)中表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性正塌。LDHA的下調(diào)在胰腺癌中增強(qiáng)了CD8+ T細(xì)胞的抗腫瘤免疫反應(yīng)和巨噬細(xì)胞的抗腫瘤極化。這部分結(jié)果強(qiáng)調(diào)了LDHA作為乳酸代謝相關(guān)特征的潛在治療靶點(diǎn)恤溶。

Figure 7: LDHA在胰腺癌中的作用驗(yàn)證

在這一部分中乓诽，研究者通過一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了LDHA在胰腺癌（PC）中的角色。首先咒程，LDHA的敲低顯著降低了患者來源的類器官（PDOs）中的乳酸水平鸠天，表明LDHA在乳酸代謝中的關(guān)鍵作用。隨后帐姻，研究者從外周血中分離出CD8+ T細(xì)胞和CD14+單核巨噬細(xì)胞稠集，并將其與LDHA敲低的PDOs共同培養(yǎng)奶段。顯微觀察和CTG（細(xì)胞增殖試劑盒）檢測顯示，LDHA敲低顯著抑制了PDOs的生長速率剥纷，且IHC染色結(jié)果顯示痹籍，sh-LDHA組中Ki-67的表達(dá)顯著降低，指示細(xì)胞增殖能力減弱晦鞋。

進(jìn)一步分析了共培養(yǎng)系統(tǒng)中CD8+ T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的表現(xiàn)蹲缠。RT-qPCR結(jié)果顯示，與對照組（sh-NC）相比悠垛，sh-LDHA組中CD8+ T細(xì)胞的殺傷基因（如IFNG线定、GZMB、PDCD1和CTLA4）表達(dá)顯著上升鼎文，而M2相關(guān)巨噬細(xì)胞標(biāo)志物（如CD206和CD163）的表達(dá)顯著下降渔肩，M1相關(guān)標(biāo)志物（如IL1A、IL1B和CD80）則顯著上升拇惋。這表明周偎，LDHA的下調(diào)促進(jìn)了CD8+ T細(xì)胞的抗腫瘤活性，并使巨噬細(xì)胞向抗腫瘤M1極化轉(zhuǎn)變撑帖。

最后蓉坎，在C57小鼠中建立了KPC亞皮腫瘤模型，并注射抗PD-1抗體胡嘿。結(jié)果顯示蛉艾，sh-LDHA組在抗PD-1治療中表現(xiàn)出更顯著的腫瘤縮小效果，且IHC結(jié)果證實(shí)sh-LDHA組腫瘤中免疫細(xì)胞浸潤明顯增多衷敌，腫瘤增殖速率降低勿侯。因此，這部分結(jié)果強(qiáng)調(diào)了LDHA在胰腺癌免疫微環(huán)境中的重要作用缴罗，暗示其下調(diào)可以增強(qiáng)免疫治療的效果助琐。

本研究通過系統(tǒng)分析乳酸代謝與癌癥免疫治療反應(yīng)的關(guān)系，提出了一種新的LM.SIG特征面氓，并驗(yàn)證了其在多種癌癥中預(yù)測免疫治療反應(yīng)和生存預(yù)后的能力兵钮。研究發(fā)現(xiàn)LDHA是一個(gè)關(guān)鍵的治療靶點(diǎn)，能夠增強(qiáng)免疫治療的效果舌界。這些發(fā)現(xiàn)為未來的腫瘤免疫治療提供了新的思路和方向掘譬。