6+！PD-L1 介导的肝细胞癌免疫抑制：与巨噬细胞浸润和炎症反应活性的关系

导语

免疫功能障碍和促癌炎症在肝细胞癌 (HCC) 的恶性进展和免疫治疗无反应中起着关键作用。特别是PD-1/PD-L1阻断疗法可以诱导持久的肿瘤缓解，并在一定程度上改善患者的预后。

背景介绍

今天小编为大家带来的这篇文章，系统地研究和描述了 PD-L1 与免疫抑制 TME 和 HCC 炎症反应活性的重要相互作用，并预测了有前途的治疗药物。文章发表在《Biomolecules》上，影响因子为6.064，文章题目为：PD-L1-Mediated Immunosuppression in Hepatocellular Carcinoma: Relationship with Macrophages Infiltration and Inflammatory Response Activity。

数据介绍

本研究从 TCGA 和 GEO下载了 HCC 基因表达谱和相应的临床病理学特征。  

本研究技术路线如图所示。

结果解析

01、HCC中PD-L1的异常模式

为了初步探索 PD-L1 在癌症中的作用，本研究使用 TIMER 来了解每种癌症类型中 PD-L1 的表达水平。 结果发现 PD-L1 mRNA 表达水平在许多癌症类型中异常，特别是在 HCC 中的表达显著下调（图 1A）。本研究使用 GEPIA 进一步探讨了 PD-L1 表达对预后的影响。尽管没有观察到 PD-L1 与 TCGA LIHC 队列中的总生存期或无病生存期有显著关联（图 1B、C），但一系列研究表明 PD-L1 表达会影响 HCC 的预后。接下来，本研究初步研究了PD-L1对免疫系统的影响。结果发现免疫细胞浸润水平随 PD-L1 基因拷贝数而变化，尤其是在巨噬细胞和中性粒细胞中，这与拷贝数变异类型显著相关（图 1D）。

图 1

02、PD-L1亚组反应了不同的临床和分子特征

为探讨PD-L1不同表达之间的异常临床和分子特征，本研究根据PD-L1表达的中值将HCC患者分为PD-L1High和PD-L1Low亚组。在临床病理学特征中，本研究确定了病理分期和 T 分布在 PD-L1High 和 PD-L1Low 亚组之间存在显著差异（图 2A）。差异表达分析结果显示，1314个基因在PD-L1High亚组中显著上调，332个基因在PD-L1Low亚组中显著上调（图2B）。图 2C 分别说明了 PD-L1High 和 PD-L1Low 亚组中前 10 个 DEG 的表达水平。GO富集分析显示，PD-L1High亚组中的DEGs显著富集于白细胞活化和增殖的生物学过程（如T细胞活化、T细胞活化调节和淋巴细胞活化调节），而PD-L1Low亚群中的DEGs在胺和单胺转运的生物过程中显著富集（图 2D）。

图 2

03、PD-L1与免疫抑制巨噬细胞呈正相关

为了研究可能与PD-L1相关的免疫细胞亚群，本研究首先通过ssGSEA分析评估了HCC微环境中每个免疫细胞的浸润水平(图3A)。然后计算了PD-L1表达水平与HCC中免疫细胞浸润水平之间的相关性，并在TCGA LIHC队列中确定了7个PD-L1相关免疫细胞亚群(图3B)。其中，PD-L1的表达与巨噬细胞M0、M1 、M2 的浸润水平呈正相关(图3C - E)，上述所有结果都在GSE62232验证队列中得到验证。上述结果表明，PD-L1与肝癌巨噬细胞浸润呈正相关，可能是免疫抑制增强的重要来源。

图 3

04、PD-L1与巨噬细胞衍生的细胞因子相关

为了进一步阐明PD-L1与巨噬细胞的关联，本研究进一步分析了PD-L1与巨噬细胞标志物，尤其是与炎症反应相关的巨噬细胞因子的相关性。结果显示巨噬细胞 M1 相关细胞因子（IL12A、IL-12B、IL23A、IL23R、TNF 和 IFNG）（图 4A ）和巨噬细胞 M2 相关细胞因子（TGFB1、TGFB2、TGFB3 和 IL10）（图 4B）在 TCGA LIHC 队列中与 PD-L1 呈正相关。本研究还观察到大多数 PD-L1 巨噬细胞 M1 和 M2 细胞因子彼此呈正相关（图 4C）， GSE62232 验证队列的分析也呈现了类似的结果（图 4C）。本研究还使用 STRING 构建了 PD-L1 和细胞因子的蛋白质-蛋白质相互作用网络，并且在 PD-L1 和细胞因子之间显示出多种潜在的相互作用（图 4D ）。这些发现表明 PD-L1 与巨噬细胞 M1 和 M2 密切正相关，并且细胞因子增强了 HCC 微环境中 TAM 的极化。

图 4

05、PD-L1亚群与炎症反应活性密切相关

本研究进一步探讨了PD-L1在HCC炎症反应活性中的作用 。GSVA富集分析显示在TCGA LIHC队列中不同PD-L1表达水平下炎症反应生物过程的激活状态(图5A)。本研究发现大多数炎症反应过程的激活与PD-L1表达显著相关(图5B)，并且在PD-L1亚组之间存在显著差异，这在GSE62232验证队列中得到证实。炎症反应活性与巨噬细胞浸润水平也呈正相关(图5C)。总之，这些发现表明PD-L1与HCC炎症免疫应答功能之间存在重要联系。

图 5

06、PMI亚组中潜在治疗药物的敏感性差异

针对少数对免疫疗法有持 久反应的患者，本研究试图为特定人群寻找更有希望的药物，以改善治疗结果。本研究专注于具有高 PD-L1 表达、TAMs 浸润和高炎症反应活性的特定人群，称为 PMIHigh 患者 ，因为他们都有免疫抑制机制。本研究提取并定义了 PMIHigh 亚组（83 名患者）和 PMILow 亚组（84 名患者），并将 PD-L1 表达、TAMs 浸润水平和炎症反应通路富集评分整合为 PMI 评分。TIDE 被用于评估免疫疗法在 PMI 患者中的潜在临床疗效，结果本研究观察到 PMIHigh 亚组的 TIDE 评分和 T 细胞失调评分较高，但微卫星不稳定性 (MSI) 和 T 细胞排除评分较低（图 6A）。总的来说，PMIHigh 亚组的患者具有更高的肿瘤免疫逃逸潜力。

为了在 PMIHigh 患者中寻找具有更高药物敏感性的候选药物，本研究分别使用 CTRP 和 PRISM 衍生的药物反应数据进行药物反应预测。最终，在两个药物基因组学数据库的交叉验证中，本研究预测四种药物或化合物（包括达沙替尼、威罗非尼、托泊替康和 AZD6482）在 PMI 高患者中具有良好的治疗潜力（图 6B、C ），这些药物或化合物的预估AUC值较低，与PMI评分呈负相关。

图 6

小编总结

本研究对HCC中PD-L1的异常模式进行了系统分析，以评估PD-L1表达、免疫抑制TME(尤其是TAMs)、巨噬细胞源性细胞因子和炎症反应活性之间的关系。在CTRP和PRISM数据库中对PMIHigh患者的免疫抑制和慢性炎症微环境特异性筛选并初步验证了四种候选药物(包括达沙替尼、vemurafenib、topotecan和AZD6482)，并具有较高的可信度。这项全面的分析极大地提高了对PD-L1表达、免疫细胞浸润和炎症反应活性之间关系的认识，这可能对破译免疫逃逸和肿瘤进展有价值，并为患者分层和治疗药物提供了见解，以优化精准医疗。

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