研究揭示MSIH結直腸癌患者治療抵抗機制

中山大學腫瘤防治中心教授丁培榮團隊聯合深圳華大生命科學研究院研究員張曦等研究人員揭示了炎性并發癥促進高度微衛星不穩定（high microsatellite instability colorectal cancer，MSI-H）結直腸癌免疫治療抵抗機制。相關研究11月28日發表于《自然—通訊》（Nature Communications）。丁培榮為該論文通訊作者，中山大學腫瘤防治中心隋峭崎博士及張曦研究員等為共同第一作者。該研究結合患者臨床特征及單細胞組學數據，分析了炎性并發癥下MSI-H結直腸癌的微環境組成、細胞相互作用情況，探索了炎性并發癥導致免疫抑制的潛在途徑，進一步發現了MSI-H結直腸癌患者中與免疫治療抵抗相關的臨床特征。

丁培榮介紹，MSI-H結直腸癌是結直腸癌的一種特殊亞型，其主要特征是具有較高的突變負荷，因而能夠產生較多的新生抗原肽，從而使得機體免疫系統能夠識別、殺傷腫瘤細胞。因此，具有MSI-H特征的結直腸癌患者理論上是抗PD-1治療等免疫檢查點阻斷治療的優勢人群。然而，近年研究提示，接受了免疫檢查點阻斷治療后，MSI-H結直腸癌，尤其是晚期疾病的客觀緩解率僅有30-50%，其原發、繼發耐藥機制尚未得明確。

腸穿孔、腸梗阻等是結直腸癌治療過程中出現的常見并發癥，可能導致腫瘤局部甚至全身的炎性反應。目前，炎性反應已被證實與腫瘤早期發生、疾病進展以及腫瘤患者不良預后相關。此外，由腫瘤局部炎性反應誘導激活的炎性細胞也能夠參與免疫微環境抑制并促進免疫治療抵抗。中性粒細胞是炎癥反應中活化的主要細胞之一，多項研究報道，腫瘤微環境中存在的G-CSF，GM-CSF，IL-17及CXCR2相關配體等大量細胞因子，能夠使腫瘤浸潤中性粒細胞激活，并同時通過中性粒細胞胞外陷阱等途徑抑制微環境中免疫細胞的活性。同時，在中性粒細胞中，N2中性粒細胞相較于N1中性粒細胞，在腫瘤發生發展中發揮了更為重要的作用。然而，盡管有大量的研究證實炎性細胞的促癌作用及免疫抑制作用，目前鮮有研究探索炎性并發癥下腫瘤的微環境組成及其對免疫治療療效的影響。

在該項工作中，研究人員在臨床上發現一例MSI-H降結腸癌合并肝轉移患者。該患者因為腫瘤穿孔接受了橫結腸造瘺術，其后在接受PD-1抗體治療中原發灶與肝轉移灶呈現明顯的差異化反應：原發灶持續進展，而轉移灶持續退縮。針對這一異常現象，研究人員初步推測，原發灶局部穿孔感染的炎性反應可能使腫瘤出現對抗PD-1治療的獲得性耐藥。基于以上假設，進一步分析臨床數據發現，接受免疫治療的MSI-H腸癌患者中腫瘤局部炎性狀態與較差的免疫治療療效相關。

為探索炎性狀態對PD-1抗體治療的免疫微環境的影響，研究人員獲取了免疫治療后切除的原發病灶組織的單細胞轉錄組信息，發現在伴有炎性并發癥的MSI-H腸癌組織中具有較多髓系細胞及免疫抑制細胞。細胞互作分析發現，髓系細胞在免疫細胞之間的細胞互作中最為活躍，髓系細胞主要通過CD80/CD86-CTLA4信號通路與CD8+耗竭性T細胞及Treg細胞發揮調控作用。進一步研究發現，髓系細胞中具有較多N2中性粒細胞，且N2中性粒細胞的CD80、CD86等免疫抑制相關配體的表達水平相對較高。結合公共數據庫數據，研究人員提出中性粒細胞在炎癥相關的免疫抑制過程中發揮了主要作用。

臨床上，炎性反應的發生可引起外周血中性粒細胞升高，從而間接提升外周血中性粒細胞-淋巴細胞比值（Neutrophil-Lymphocyte Ratio，NLR）。有臨床研究也提示，在多種接受了免疫檢查點阻斷治療的實體瘤患者中，較高的NLR也與較差的預后相關。部分炎癥沒有明顯的癥狀及體征，而監測NLR能夠快速、簡便地篩選出可能具有炎癥的患者。基于領域內前期的研究結果，研究人員進一步分析臨床數據發現，抗PD-1治療過程中，NLR比值>3的MSI-H結直腸癌患者對抗PD-1治療相對不敏感。此外，聯合炎性并發癥診斷及NLR監測能夠進一步識別潛在的對抗PD-1治療抵抗患者。

該研究通過整合臨床數據和單細胞組學信息，揭示了炎性并發癥促進MSI-H結直腸癌免疫治療抵抗過程中涉及的細胞亞群及潛在作用網絡，發現了MSI-H結直腸癌中與免疫治療抵抗相關的臨床特征，為臨床提高結直腸癌免疫治療療效提供了理論基礎，也為相應的療效預測提供生物標志物。