編譯：思越，編輯：夏甘草、江舜堯。
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導(dǎo)讀了解血液系統(tǒng)惡性腫瘤免疫景觀以及發(fā)現(xiàn)潛在的免疫治療策略，對于免疫療法的發(fā)展至關(guān)重要。作者通過整合多發(fā)性骨髓瘤、淋巴瘤、白血病或骨髓增生異常綜合征等基因組、表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄組的數(shù)據(jù)，描繪了血液系統(tǒng)惡性腫瘤的免疫景觀，并探究其如何影響免疫細(xì)胞的浸潤、抗原呈現(xiàn)、抗腫瘤免疫反應(yīng)以及患者治療，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了主要發(fā)現(xiàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞的浸潤在急性白血病中與TP53及骨髓增生相關(guān)，在淋巴瘤中與活化的B細(xì)胞樣表型和干擾素-γ（IFN-γ）反應(yīng)有關(guān)；CIITA甲基化可調(diào)節(jié)抗原呈遞以及特定癌癥類型的免疫檢查點(diǎn)（如髓樣惡性腫瘤中的VISTA），癌癥抗原表達(dá)的變化有助于進(jìn)一步了解免疫異質(zhì)性、預(yù)測患者存活率。為血液系統(tǒng)惡性腫瘤的免疫學(xué)特征與癌癥亞型和基因組學(xué)的研究提供了豐富的資源，對于血液系統(tǒng)惡性腫瘤的精確免疫干預(yù)策略的發(fā)展具有重要意義。
原名：Immunogenomic landscape of hematological malignancies
譯名：血液系統(tǒng)惡性腫瘤的免疫基因組學(xué)研究
期刊：Cancer Cell
IF：22.844
通訊作者：Satu Mustjoki & Merja Heinaniemi
通訊作者單位：赫爾辛基大學(xué)醫(yī)院&東芬蘭大學(xué)
DOI號：10.1016/j.ccell.2020.06.002
免疫檢查點(diǎn)阻斷療法正在改變部分類型腫瘤的治療方法，這些腫瘤的免疫系統(tǒng)可以成功地利用其進(jìn)行有效的抗癌治療。在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中，免疫檢查點(diǎn)抑制在典型的 PD-L1高表達(dá)的霍奇金淋巴瘤(CHL)中已被證明是有效的。但也有報道稱如彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤（DLBCL）、濾泡性淋巴瘤（FL）、慢性淋巴細(xì)胞性白血?。–LL）和多發(fā)性骨髓瘤（MM）對免疫檢查點(diǎn)抑制的反應(yīng)受到限制。由于通常只有部分癌癥類型或癌癥類型中的一部分患者對免疫療法產(chǎn)生反應(yīng)，因此基于各種類型腫瘤的免疫環(huán)境進(jìn)行合理的患者選擇對于獲得最佳治療效果至關(guān)重要。然而，在血液惡性腫瘤中，導(dǎo)致不同免疫狀況的免疫多樣性和潛在機(jī)制尚不清楚，了解影響血液腫瘤免疫狀況的因素對于免疫療法的發(fā)展及應(yīng)用至關(guān)重要。癌癥免疫領(lǐng)域尚未進(jìn)行血液惡性腫瘤中基因型-免疫表型聯(lián)系的大規(guī)模研究,在這里，作者對血液系統(tǒng)癌癥進(jìn)行全面的免疫基因組學(xué)分析，研究細(xì)胞毒性免疫浸潤、抗原呈遞、免疫細(xì)胞共刺激和癌癥抗原表達(dá)模式與癌癥亞型和基因組學(xué)的關(guān)系。1.血液惡性腫瘤中的免疫細(xì)胞浸潤
作者使用來自36種血液系統(tǒng)惡性腫瘤的8472個樣本，其中以629個健康人血液系統(tǒng)細(xì)胞群和530個細(xì)胞系作為對照，綜合分析血液腫瘤轉(zhuǎn)錄組的免疫學(xué)特性（圖1A）。由于CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）和自然殺傷細(xì)胞（NK）是抗腫瘤免疫和免疫治療應(yīng)答所必需的，于是使用在CTL和NK細(xì)胞中高特異性表達(dá)的基因GZMA, GZMH, GZMM, PRF1, GNLY的幾何平均值作為細(xì)胞細(xì)胞溶解分?jǐn)?shù)，從血液惡性腫瘤的整體轉(zhuǎn)錄組中量化腫瘤微環(huán)境（TME）中的免疫浸潤，來反映CTL/NK的豐度（圖1B）。為了驗(yàn)證策略的可靠性，使用流式細(xì)胞術(shù)和RNA-seq分析急性髓性細(xì)胞白血病(AML)T細(xì)胞和NK細(xì)胞的組分，細(xì)胞細(xì)胞溶解分?jǐn)?shù)可以有效地估計血液惡性腫瘤轉(zhuǎn)錄組中CTL和 NK 細(xì)胞的豐度，使其能夠用于免疫基因組分析。（圖1C）。在血液惡性腫瘤中，觀察到CLL、B細(xì)胞淋巴瘤（BCL）和骨髓增生異常綜合癥（MDS）的細(xì)胞溶解分?jǐn)?shù)最高（圖1D-F）。相反，急性白血病和慢性髓細(xì)胞性白血病（CML）的得分較低，并觀察到不同癌癥類型內(nèi)的細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞浸潤量存在巨大差異（圖1G）。在BCL中，觀察到富含T細(xì)胞/組織細(xì)胞的BCL(THRBCL)和CHL高水平和在Burkitt淋巴瘤低水平(圖1H)。這些數(shù)據(jù)顯示，細(xì)胞溶解分?jǐn)?shù)捕捉到了血液惡性腫瘤的細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞浸潤量的變化，并表明，即使在溶細(xì)胞活性通常較低的病例中，也可以鑒定出具有大量細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞浸潤的部分病例。圖1 血液惡性腫瘤中的細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞浸潤
2.干擾素γ與免疫細(xì)胞浸潤相關(guān)，用以區(qū)分淋巴瘤中的TME
為了進(jìn)一步深入了解在不同細(xì)胞類型中表達(dá)的基因差異，作者將與細(xì)胞溶解分?jǐn)?shù)相關(guān)的純化的CTL/NK細(xì)胞轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)與未分選的腫瘤樣品之間的表達(dá)差異進(jìn)行了對比（圖2A），并研究了哪些正常細(xì)胞類型表達(dá)了鑒定的基因（圖2B）。淋巴瘤中與 CTL 浸潤相關(guān)的基因包括編碼免疫抑制色氨酸分解酶IDO1基因、在促炎性M1型巨噬細(xì)胞中高度表達(dá)的招募T細(xì)胞的趨化因子（CXCL9，CXCL10和CXCL11）以及在巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中表達(dá)的補(bǔ)體成分（C1QA，C1QB和C1QC）（圖2B）。已知干擾素誘導(dǎo)了 IDO1和 cxcr3趨化因子的表達(dá)，表明TME對IFN-γ的反應(yīng)可能與細(xì)胞免疫浸潤存有關(guān)。為了驗(yàn)證以IFN-γ誘導(dǎo)為和髓樣浸潤為特征的不同淋巴瘤TME，作者分析了DLBCL和AML BM活檢組織的組織芯片（圖2C）。在 DLBCL 中，CTLs (CD8+)與巨噬細(xì)胞(CD68+)、 IDO1+和 CXCL9+細(xì)胞相關(guān)，與基因表達(dá)數(shù)據(jù)一致（圖2D和2E）。這些數(shù)據(jù)表明，巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞浸潤與細(xì)胞溶解性相關(guān)，并且與以IFN-γ應(yīng)答基因?yàn)樘卣鞯牧馨土鲋械腡ME免疫有關(guān)。圖2 淋巴瘤和白血病中不同的免疫 TME 與細(xì)胞溶解性浸潤相關(guān)
3.免疫細(xì)胞浸潤與遺傳改變和分子亞型相關(guān)
接下來，作者確定了細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞的豐度增加還與特定的遺傳改變和分子亞型有關(guān)。通過檢測DLBCL中的細(xì)胞溶解分?jǐn)?shù)與突變和拷貝數(shù)變異(CNV)的關(guān)系（圖3A），發(fā)現(xiàn)與其他癌癥相比，顯示了高的細(xì)胞溶解性。在 GCB DLBCL 發(fā)現(xiàn)的 BCL2易位與細(xì)胞溶解性浸潤呈負(fù)相關(guān)，部分CNV和GCB相關(guān)突變(BCL2、KMT2D和CREBBP)與溶細(xì)胞浸潤呈負(fù)相關(guān)，而ETV6、ETS1和DTX1突變與溶細(xì)胞浸潤呈正相關(guān)。在另一個 DLBCL 數(shù)據(jù)集中，CREBBP突變也顯示較低的溶細(xì)胞性浸潤，并在GCB 中發(fā)現(xiàn)7q 擴(kuò)增以及在ABC中發(fā)現(xiàn)較低的免疫浸潤（圖3B）。在 GCB 亞型中，DTX1突變與細(xì)胞溶解性浸潤的相關(guān)性比其他DLBCL的相關(guān)性更強(qiáng)(圖3C)。作者在TCGA中的AML數(shù)據(jù)集中檢測了與突變和 CNVs 相關(guān)的細(xì)胞溶解性評分，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞溶解性評分與 TP53腫瘤抑制基因的突變以及5號染色體長臂上的缺失正相關(guān)（圖3D），具有高細(xì)胞溶解分?jǐn)?shù)的樣品富集在以MDS樣中（圖3E）。
為了更好地了解MDS樣亞型中免疫細(xì)胞浸潤增加的潛在機(jī)制，作者使用單細(xì)胞RNA-seq(scRNA-seq)將三個具有MDS樣特征和MDS相關(guān)RUNX1、ASXL1和BCOR突變的樣本與其他五個AML樣本進(jìn)行了比較。與其他樣本中常見的髓系祖細(xì)胞(CMPs)和GMPs相比，MDS樣的AML細(xì)胞主要分為 HSC 或祖細(xì)胞樣細(xì)胞,如多能祖細(xì)胞、巨核系祖細(xì)胞或粒系單核祖細(xì)胞，并在MDS樣scRNA樣品中觀察到了NK和CD8 + T細(xì)胞的大量存在（圖3H），且T細(xì)胞趨向于細(xì)胞毒性和TEM樣表型，NK細(xì)胞更多聚集于適應(yīng)性自然殺傷(NK)細(xì)胞中（圖3I和圖3J）。接著，作者確定了AML細(xì)胞和毒性細(xì)胞之間潛在的受體-對。CLEC2B 和 BAG6在MDS樣亞型急性髓細(xì)胞白血病(AML)細(xì)胞中表達(dá)，同時在 NK 細(xì)胞中表達(dá)激活受體 KLRF1和 NCR3，這可能與 NK 細(xì)胞的較高浸潤和調(diào)控增強(qiáng)有關(guān)（圖3K）。以上數(shù)據(jù)揭示了 MDS樣 AML 患者細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞和不同分化階段的原始細(xì)胞之間的受體-相互作用，這可能是細(xì)胞溶解性浸潤增加的原因。
圖3 與免疫細(xì)胞浸潤相關(guān)的遺傳改變
4.HLA II類反式激活因子CIITA表觀遺傳修飾可調(diào)節(jié)腫瘤抗原呈遞
作者通過分析HLA基因的表達(dá)，檢測驅(qū)動免疫逃逸的潛在轉(zhuǎn)錄下調(diào)。與其他細(xì)胞群相比，紅系譜系，造血祖細(xì)胞和T-ALL細(xì)胞的HLA I得分較低（圖4A）。雖然HLA I表達(dá)的差異相當(dāng)較小，但HLA II變化較大（圖4B）。在急性白血病中，特定的轉(zhuǎn)錄組顯示出HLA II表達(dá)下調(diào)，以及NPM1或M2 FAB亞型突變（圖4B和3C）。作者整合TCGA 中AML隊(duì)列的突變、拷貝數(shù)變異和 DNA 甲基化等分子特征與 HLA II 評分?jǐn)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)HLA II類反式激活因子CIITA的表達(dá)與HLA II得分密切相關(guān)（圖4D）。CIITA甲基化在HLA II轉(zhuǎn)錄組中富集得分較低（圖4E）?？紤]到HLA II沉默的潛在表觀遺傳特性，作者利用去甲基化藥物地西他濱，研究是否可以降低急性白血病細(xì)胞系中CIITA甲基化并誘導(dǎo)HLA II表達(dá)（圖4F）。結(jié)果顯示，地西他濱在MOLM13細(xì)胞中誘導(dǎo)了整體去甲基化，包括 CIITA 啟動子 CpG 島的顯著變化；并且，在MOLM13和MV411細(xì)胞上，RNA-seq證明CIITA和HLA II基因表達(dá)增加，并且通過用已知的HLA II誘導(dǎo)劑IFN-γ處理后而進(jìn)一步上調(diào)（圖4G），并通過實(shí)驗(yàn)證明了CIITA通過甲基化等方式沉默后可以阻止 HLA II介導(dǎo)的抗原呈遞激活（圖4J-K）。這些數(shù)據(jù)表明，急性白血病細(xì)胞可通過HLA II基因的轉(zhuǎn)錄下調(diào)來逃避抗原呈遞，而HLA II基因的CIITA甲基化可在急性白血病的不同遺傳和轉(zhuǎn)錄亞型以及整個血液癌中產(chǎn)生。
圖4 抗原呈遞 HLA 基因的表達(dá)與表觀遺傳調(diào)控相關(guān)
5.免疫檢查點(diǎn)與癌癥亞型和基因改變相關(guān)
作者通過探究T細(xì)胞和NK細(xì)胞的共刺激和共抑制受體的表達(dá)去確定潛在的免疫檢查點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)髓系惡性腫瘤和急性白血病與成熟淋巴系惡性腫瘤免疫調(diào)節(jié)基因表達(dá)具有不同模式（圖5A）。抑制性CD274(PD-L1)在淋巴瘤中表達(dá)高于髓系惡性腫瘤，并在DLBCL中，免疫細(xì)胞浸潤更嚴(yán)重的ABC亞型具有更高的CD274表達(dá)。髓系惡性腫瘤 AML、 CML、幼年髓系白血病(JMML)和MDS，高表達(dá)編碼B7家族抑制性T細(xì)胞檢查點(diǎn)VSIR（圖5B）。在 AML 中，啟動子甲基化與 CD200，CD274，NKG2D，ULBP和ULBP3、PDCD1LG2和CD80的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)(圖5C)。在DLBCL中，CD70在高度表達(dá)時常發(fā)生突變從而實(shí)現(xiàn)免疫逃逸(圖5 d)。最后，作者在蛋白質(zhì)水平和功能上驗(yàn)證癌癥亞型特異性免疫檢查點(diǎn)。定量mIHC證實(shí)，與白血病相比，在非GCB腫瘤中DLBCL 的 PD-L1+細(xì)胞增加（圖5e），VISTA 在單核細(xì)胞樣 AML 和 CML 中表達(dá)增加（圖5F），CD70的表達(dá)僅限于淋巴系腫瘤（圖5G），說明PD-L1，VISTA和CD70以癌癥亞型為特異性的方式表達(dá)，并且可能受到DNA甲基化或遺傳改變的影響。圖5 免疫檢查點(diǎn)與癌癥亞型和遺傳變異相關(guān)
6.CGAs在多發(fā)性骨髓瘤中的表達(dá)激活
為了評估適應(yīng)性細(xì)胞毒性免疫反應(yīng)的潛在靶點(diǎn)，作者整合GTEx和 Hemap 數(shù)據(jù)庫，探究癌胚抗原（CGA）的表達(dá)情況。通過篩選出CGA相關(guān)基因（圖6A），發(fā)現(xiàn)CGAs 在 MM 中表達(dá)最為明顯（圖6B），且多種CGA在腫瘤亞型間特異性表達(dá)（圖6C）。接著，作者探究 DNA 甲基化改變與CGA 轉(zhuǎn)錄激活的關(guān)系，以確定CGA 異常表達(dá)的機(jī)制。發(fā)現(xiàn)在CCLE的MM細(xì)胞系中，CGA被頻繁低甲基化并高度表達(dá)（圖6D-F），且NRAS 突變、超二倍體染色體數(shù)目、突變負(fù)荷與 CGA 表達(dá)相關(guān)（圖6G），而在DLBCL中，CGA的數(shù)量與突變、CNV載量和特異性改變相關(guān)（圖6H）。這些數(shù)據(jù)表明CGA表達(dá)在骨髓瘤和淋巴瘤中激活，并存在與免疫逃避相關(guān)的基因組改變，通常涉及啟動子低甲基化。圖6 CGA 在多發(fā)性骨髓瘤中表達(dá)激活，并與 DNA甲基化相關(guān)
7.癌癥亞型特異性免疫特征與生存率相關(guān)
最后，作者將研究的血液腫瘤免疫學(xué)異質(zhì)性與病人生存期相關(guān)聯(lián)。在AML、MM和DLBCL的多個數(shù)據(jù)集中使用單變量Cox比例風(fēng)險模型確定了免疫學(xué)特征的生存關(guān)聯(lián)（圖7A），發(fā)現(xiàn)具有亞型特異性。免疫調(diào)節(jié)基因CLEC2B和VistA以及MDS樣亞型和單核細(xì)胞亞型與不良預(yù)后相關(guān)（圖7A和7B）。在MM中，CGA高表達(dá)以及過多的CGA數(shù)量與不良預(yù)后相關(guān)（圖7A和7C），并發(fā)現(xiàn)與免疫檢查點(diǎn)CD274(PD-L1)、 PDCD1LG2(PD-L2)和 VISTA與高存活率相關(guān)（圖7E）。在 DLBCL中，一些巨噬細(xì)胞表達(dá)的與細(xì)胞溶解性評分相關(guān)的基因，包括 C1QA、 C1QB、 C1QC 和 M2極化相關(guān)的 CD163，與較差的生存率有關(guān)（圖7A和7D），并發(fā)現(xiàn)部分CGA與MM和DLBCL的預(yù)后較差有關(guān)（圖7E和7F），這些發(fā)現(xiàn)證明了血液惡性腫瘤不同分子亞型的免疫學(xué)特性與患者預(yù)后之間的關(guān)系。圖7 免疫學(xué)特性與生存相關(guān)
本文對血液系統(tǒng)癌癥進(jìn)行全面的免疫基因組學(xué)分析，研究細(xì)胞毒性免疫浸潤、抗原呈遞、免疫細(xì)胞共刺激和癌癥抗原表達(dá)模式與癌癥亞型和基因組學(xué)的關(guān)系。基因型-免疫表型關(guān)聯(lián)的綜合分析提供了基因組和腫瘤微環(huán)境因素與不同腫瘤之間免疫狀況變化相關(guān)的證據(jù)，為血液系統(tǒng)惡性腫瘤的免疫學(xué)特征與癌癥亞型和基因組學(xué)的研究提供了豐富的資源。
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