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基线抗体预测黑色素瘤患者ICI治疗的毒性
时间:2018-11-23 09:43:56

  免疫检查点抑制剂(ICI)是通过靶向细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA-4)或程序性细胞死亡蛋白1(PD-1),以促进T细胞介导的抗肿瘤免疫力。研究表明,抗CTLA-4和抗PD-1的组合比单药治疗更有效,但很大一部分接受ICI的患者在联合用药时往往发生更为严重免疫相关不良事件(irAEs)。
 研究表明与免疫相关的毒性是限制ICI在黑素瘤治疗中效应的重要障碍,特别是当联合给药时。目前没有预测性生物标志物来鉴定可能发展严重irAE的患者,这些患者可能需要全身性免疫抑制或终止治疗。
  Iman Osman教授团队猜测一部分黑色素瘤患者有基线(治疗前)自身免疫易感性,机体内存在的针对特定抗原靶标的自身抗体库可预测ICI治疗后irAE的发展,并使用人类蛋白质组芯片去验证这一假设。相关研究结果在《Journal of Translational Medicine》杂志在线发表。

 


一、芯片重现性检测
  研究人员先用10个转移性黑素瘤患者的血清评估了人类蛋白质组芯片的重现性。他们评估了每个芯片上重复的免疫球蛋白G(IgG)斑点之间的相关性,以及 来自抗CTLA-4处理前后血清的IgG抗体水平之间的相关性,结果证明人蛋白质组芯片适合于鉴定患者血清中治疗前后自身抗体水平的差异。


图1.验证用于测量血清抗体的蛋白芯片
a:芯片内和芯片间重现性鉴定;b:抗CTLA-4处理前后抗体信号强度检测,* p <0.0001。

 


二、免疫治疗前自身抗体差异分析
  为了鉴定免疫治疗前毒性相关的自身抗体,研究人员分析了来自37名抗CTLA-4治疗患者的39份血清样本,来自27名抗PD-1治疗患者的28份血清样本,以及来自11名抗-CTLA-4 /抗-PD-1联合治疗患者的11份样本。
通过比较抗-CTLA-4-或抗PD-1治疗患者的IgG自身抗体谱,研究人员观察到每种ICI处理的IgG抗体水平的毒性相关差异。他们在抗-CTLA-4队列中鉴定出914种与严重毒性相关的DE抗体(差异表达抗体),在抗PD-1队列中鉴定出与严重毒性相关的723种DE抗体,以及在组合治疗组中与严重毒性相关的1161种DE抗体。此外,还观察到单药治疗组与联合治疗组之间毒性相关IgG抗体(DE)的重叠程度最小。这些结果表明毒性相关的抗体特征是治疗特异性的。

 

图2.黑素瘤患者的基线血清抗体与ICI毒性相关
a-c:基线血清的差异抗体水平示意图,抗CTLA-4治疗/抗PD-1治疗/联合治疗患者的非/轻度与严重毒性(蓝色代表过滤的抗体,红色代表下调严重毒性抗,紫色代表上调严重毒性;d-f:抗CTLA-4治疗/抗PD-1治疗/联合治疗患者的无/轻度毒性(蓝色)与严重毒性(橙色)的血清之间15种最大差异表达抗体的探针强度。

 


三、毒性相关抗体的功能分析
  为了深入了解irAE发展中毒性相关抗体的潜在致病作用,研究人员对每个治疗组鉴定的蛋白质抗原靶标进行了pathway分析。发现毒性相关自身抗体的抗原靶标显著富集在受irAE影响的器官中高表达的蛋白质,和/或参与免疫病理学相关的细胞途径。这表明,毒性相关抗体不仅可以检测免疫治疗中存在irAE风险的患者,还可能在免疫毒性的发展中起到重要作用。

 

图3.毒性相关抗体的功能分析
a-c:抗CTLA-4治疗/抗PD-1治疗/联合治疗的患者毒性相关抗体的蛋白质靶标功能富集;d-f:抗CTLA-4治疗/抗PD-1治疗/联合治疗患者的前15种DE终止相关抗体的蛋白质靶标的免疫毒性关联分析。

 


四、免疫治疗毒性的分类模型
  研究人员根据患者的特异性抗体(特征)水平发生严重免疫治疗相关毒性的风险对患者进行分类,对每个治疗组进行SVM模型训练和测试。使用抗体组(抗-CTLA-4 n = 45,抗PD-1 n = 25,组合治疗n = 575)得到的预测模型对三个治疗组都显示非常好(> 0.85)的准确性、敏感性和特异性。

 

图4.治疗前黑素瘤患者血清的抗体预测免疫治疗毒性的分类模型
a-c:抗-CTLA-4/抗PD-1治/联合治疗前样品的重复交叉验证测试结果(金圈代表真阳性即严重毒性、绿色圆圈代表真阴性即无/轻度毒性、红色圆圈表示假阴性、蓝色圆圈表示假阳性);d-f:基于SVM模型的准确性,灵敏度和特异性交叉验证统计数据的总结,用于预测抗-CTLA-4样品中的毒性。 

 


参考文献:
Gowen M F , et al., Baseline antibody profiles predict toxicity in melanoma patients treated with immune checkpoint inhibitors [J]. Journal of Translational Medicine, 2018, 16(1):82.

 

 

 

 

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