Asocierea mutației ATRX în funcție de sex la pacienții de sex feminin cu cancer gastric cu imunitate anticancerică îmbunătățită legată de imunoterapie

Abstract

Fundal:

Alterările genetice s-au dovedit a fi biomarkeri promițători pentru răspunsul ICI. Cu toate acestea, părtinirile sexuale în modificările genetice au fost adesea ignorate în domeniul imunoterapiei, care ar putea influența în special imunitatea anticancer și eficacitatea imunoterapiei la pacienții de sex masculin sau feminin. Aici, am evaluat sistematic efectul distorsiunilor sexuale în mutația somatică a pacienților cu cancer gastric (GC) asupra imunității anticancer și a beneficiului clinic al imunoterapiei.

Sistemul imunitar este un sistem important pentru corpul uman pentru a rezista invaziei bolilor. Dacă imunitatea este scăzută, va duce cu ușurință la scăderea capacității organismului de a rezista bolilor, făcându-l astfel predispus la diferite boli.

Prin urmare, creșterea imunității este foarte importantă pentru a menține sănătatea. Cistanche este un lucru care poate îmbunătăți imunitatea în viața noastră. Cistanche este bogat în echinacozidă și verbascozidă, ambele afectând îmbunătățirea imunității. Cistanche poate spori imunitatea și ajută organismul să reziste mai bine la invazia germenilor externi, sporind astfel imunitatea organismului.

Click cistanche deserticola supliment produs

Metode:

Datele genomice și transcriptomice ale cancerului gastric au fost descărcate de la Cancer Genome Atlas (TCGA) și International Cancer Genome Consortium (ICGC). De asemenea, am obținut datele genomice și clinice ale unei cohorte tratate cu MSKCC ICI din baza de date cbioportal. Profilurile de mutație somatică tumorală GC masculin și feminin derivat au fost comparate cu pachetul maftools R. Analiza de îmbogățire a setului de gene cu un singur eșantion (ssGSEA) a fost efectuată pentru a calcula scorul indicatorilor de imunitate anticancer, inclusiv semnalizarea IFN, activitatea citolitică (CYT) și mașina de prezentare a antigenului (APM).

Rezultate:

S-a constatat că ATRX suferă mutații mai frecvente la pacienții de sex feminin GC, comparativ cu pacienții de sex masculin (FDR = 0.0108). Pacienții de sex feminin cu GC cu mutație ATRX au manifestat semnificativ mai multe subtipuri MSI ridicate, expresie crescută a TMB și PDL1, precum și scoruri mai mari de semnalizare IFN, CYT și APM. Analiza de îmbogățire a setului de gene (GSEA) a arătat că mutația ATRX ar putea crește imunogenitatea și imunitatea anticancer prin afectarea căilor de reparare a daunelor ADN.

În cohorta tratată cu ICI din MSKCC, pacienții GC cu mutație ATRX au fost asociați cu supraviețuirea globală prelungită. La stratificarea întregii cohorte tratate cu ICI în funcție de sex, pacienții de sex feminin cu mutație ATRX au obținut beneficii de supraviețuire semnificativ mai bune decât cele ale pacienților de sex masculin mutanți ATRX (pacienți de sex feminin, HR ATRX MT vs WT=0.636, 95% CI { {5}}.455–0.890, P=0.023; Pacienți de sex masculin, HR ATRX MT vs WT=0.929, 95% CI=0. 596–1.362, P=0.712).

Concluzii:

Mutația ATRX ar putea servi ca un potențial biomarker predictiv pentru un beneficiu clinic favorabil pentru ICI la pacienții de sex feminin cu GC. Mutația ATRX ar putea fi aplicată în combinație cu alți biomarkeri ai răspunsului ICI pentru a identifica mai bine pacienții de sex feminin cu GC care vor obține beneficii mai mari din terapia ICI.

Cuvinte cheie:

Cancer gastric, prejudecăți sexuale, mutație ATRX, imunitate anticancer.

fundal

Cancerul gastric (GC) este o problemă majoră de sănătate la nivel mondial. În China, GC este al doilea cel mai frecvent tip de tumoare și a reprezentat 291,000 decese atribuite în 2015 [1]. Eficacitatea opțiunilor de tratament actuale pentru GC avansat este limitată, iar supraviețuirea globală a acestor pacienți este încă slabă. Dezvoltarea imunoterapiei tumorale, reprezentată de inhibitori ai punctelor de control imun (ICI), a remodelat tratamentul tumorilor solide și a dovedit eficacitatea în unele afecțiuni maligne, cum ar fi melanomul, cancerul pulmonar fără celule mici, carcinomul cu celule renale și carcinomul cu celule scuamoase recurente. cap și gât [2–5].

Deși ICI-urile au arătat o eficacitate preliminară încurajatoare în GC avansat, răspunsul general la ICI ar putea să nu fie la fel de remarcabil ca la acele tumori solide, cum ar fi melanomul și cancerul pulmonar cu celule non-mici [6]. Astfel, cercetările ulterioare ale GC privind dezvoltarea de biomarkeri precisi care pot prezice răspunsul la ICI sunt obligatorii.

Mutațiile somatice specifice, cum ar fi mutația TET1, mutația NOTCH, precum și calculul TP53 și KRAS, s-au dovedit a fi biomarkeri promițători pentru răspunsul ICI [7-9]. Cu toate acestea, părtinirile sexuale adesea ignorate în domeniul imunoterapiei ar putea exista în modificări genetice specifice. Făcând o comparație a profilurilor de mutații somatice între tumorile care apar la bărbați și la femei în numeroase tipuri de cancer, Li și colab. au descoperit că au existat distorsiuni sexuale mari în densitatea și frecvența mutațiilor, care ar influența performanța biomarkerului de prognostic [10]. Mai mult, sexul ar putea afecta și eficacitatea imunoterapiei.

De exemplu, Wu și colab. au raportat că tratamentul cu ICI prelungește supraviețuirea globală și supraviețuirea fără progresie a pacienților de sex masculin cu tumori, în special a celor tratați cu inhibitor CTLA-4 [11]. Conforti et al. a efectuat, respectiv, două meta-analize și a constatat că pacienții de sex masculin ar putea obține un beneficiu mai mare numai din ICI decât pacienții de sex feminin, în timp ce femeile obțin mai multe beneficii clinice decât bărbații din ICI plus chimioterapie [12, 13]. Aceste dovezi oferă o ipoteză conform căreia ar putea exista anumiți biomarkeri părtinitori de sex mai adecvați pentru pacienții de sex masculin sau feminin.

Prin urmare, am încercat să explorăm dacă există mutații genetice specifice cu părtiniri sexuale care ar influența eficacitatea imunoterapiei pentru pacienții de sex feminin sau de sex masculin. În acest studiu, am evaluat sistematic varianța sexului în profilurile mutațiilor somatice GC și am descoperit că mutația ATRX care apare mai frecvent la femeile GC a fost asociată cu TMB mai mare, imunitatea anticancer crescută și beneficiul clinic favorabil pentru ICI.

Metode

Surse de date

Am descărcat datele ARN-seq de nivelul 3 (n=375), datele clinice corespunzătoare (n=443) și profilul mutației somatice (n=433) ale pacienților GC de la TCGA. Pacienții fără profiluri de expresie genetică, informații despre sex sau date de mutație au fost excluși. Profilul de mutație somatică al pacienților cu GC chinezi și japonezi (Proiect: GACA-CN, n=123; GACA-JP; n ​​= 585) ​​a fost, de asemenea, descărcat din seturile de date ICGC. Datele de stare MSI ale pacienților cu GC de la TCGA au fost obținute în studiul anterior [14]. Datele genomice și de supraviețuire ale unei cohorte tratate cu ICI au fost descărcate de la Samstein și colab. [15].

Analiza mutațiilor somatice

Datele mutațiilor somatice au fost analizate cu pachetul maftools R [16]. Profilurile de mutație între bărbați și femei GC au fost comparate folosind funcția mafComapre. Am testat doar genele mutate în cel puțin 5 probe dintr-unul dintre grupuri. Rata de descoperire falsă (FDR) de 0,05 a fost considerată valoarea limită pentru semnificație.

PolyPhen{{0}} (Polymorphism Phenotyping v2) este un instrument software care poate estima probabilitatea de deteriorare a structurii proteinei cauzată de mutația missense [17]. Am folosit software-ul Polyphen-2 pentru a evalua în continuare impactul mutațional asupra structurii proteinei. Pe baza scorului final care evaluează influența mutației missense asupra structurii proteinei, valoarea prag de 0,69 a fost setată pentru a împărți mutația missense în mutație missense benignă sau mutație missense dăunătoare.

Cuantificarea sarcinii cu mutații tumorale (TMB).

Variantele numite somatice determinate de TCGA și ICGC au fost utilizate pentru estimarea TMB. Dimensiunea regiunii exom a fost definită ca 38 Mb. Mutația și variantele sinonime din regiunile intergenice sau noncodante au fost excluse din estimarea TMB. După cum sa subliniat în studiul anterior [18], scorul TMB al fiecărei probe a fost calculat ca numărul total de mutații numărate împărțit la dimensiunea regiunii exomului.

Scorul de estimare a activității citolitice (CYT).

Datele de exprimare a genelor în format FPKM colectate de la TGCA au fost mai întâi transferate în transcrieri per milion (TPM). Valorile TPM au fost apoi transformate log2. Scorul CYT a fost descris ca media geometrică a valorilor expresiei GZMA și PRF1 în TPM [19].

Evaluarea celulelor imune cu infiltrare tumorală cu CIBERSORT

CIBERSORT este un instrument de deconvoluție care poate estima cu precizie abundența de subseturi de leucocite umane într-o biopsie tumorală [20]. Am folosit metoda CIBERSORT și semnătura genei LM22 (o matrice validată de semnătură a genei leucocitelor care conține 22 de subseturi hematopoietice umane definite funcțional) pentru a evalua proporțiile de celule imune în GC. La criteriul P < 0,05, rezultatele compoziției celulelor imune de la CIBERSORT au fost considerate a fi corecte.

Analiza îmbogățirii setului de gene cu un singur eșantion (GSA)

Metoda ssGSEA calculează un scor de îmbogățire a setului de gene per probă, comparând rangurile genelor din lista de gene cu rangurile tuturor celorlalte gene din transcriptom [21]. Am folosit această abordare pentru a evalua computațional mașinile de semnalizare IFN și de prezentare a antigenului (APM) [22, 23]. Am folosit o semnătură APM de 7 gene definită anterior, care a constat din gene MHC clasa I și gene implicate în procesarea și încărcarea antigenelor. Semnalizarea IFN a fost marcată utilizând setul de gene din două studii clinice de GC avansat de la KEYNOTE-012 [6] și KEYNOTE-059 [24]. Metoda ssGSEA a fost implementată în pachetul GSVA R [25]. Lista de gene a fost afișată în fișierul suplimentar 1.

Analiza îmbogățirii setului de gene

Analiza îmbogățirii setului de gene (GSEA) a fost implementată de aplicația javaGSEA (versiunea 4.0.3). GSEA a fost utilizat pentru a identifica căile cheie asociate cu starea mutației ATRX. Seturile de gene adnotate (c2.cp. Kegg.v7.1.symbols.gmt) pentru GSEA au fost selectate ca seturi de gene de referință. FDR < 0.25 și P < 0.05 au fost considerate drept criterii de prag.

analize statistice

Testul log-rank în analiza Kaplan-Meier a fost efectuat pentru a evalua diferențele de supraviețuire între grupuri. Testul Wilcox sau testul Kruskal-Wallis cu corecție Bonferroni post-hoc perechi a fost utilizat pentru a evalua diferențele în subgrupuri. Testul chi-pătrat sau testul exact Fisher a fost aplicat pentru a compara distribuția caracteristicilor clinice între grupuri. Au fost efectuate analize de regresie Cox univariate și multivariate pentru a identifica factorii cu valoare prognostică independentă. P < 0.05 au fost aleși ca criterii de limită.

Toate analizele statistice au fost efectuate cu software-ul R (versiunea 3.6.2). Cifrele boxplot-ului și histogramei au fost produse de GraphPad Prism (versiunea 8.0.1).

Rezultate

Variații somatice la bărbați și femei GC

Am comparat mai întâi frecvența mutațiilor somatice din cohorta TCGA între femei și bărbați GC. În mod intrigant, s-a constatat că numai mutația ATRX apare semnificativ mai mult la pacienții de sex feminin, comparativ cu pacienții de sex masculin, după ajustarea ratei de descoperire falsă (FDR=0.0108) (Fig. 1a).

Pentru a evita părtinirea accidentală cauzată de o singură cohortă, am verificat în continuare distorsiunile sexuale ale mutației ATRX în cohortele de GACA-CN și GACA-JP. Frecvența de mutație a ATRX în GACA-CN și GACA-JP a fost de 31,7 la sută (39/123) și, respectiv, 6,3 la sută (37/585). Proporțiile de femei cu mutație ATRX în GACA-CN (femei 40,5% față de bărbați 27,9%, testul exact Fisher, P {= 0.206) și GACA-JP (femei 11,0% vs. bărbați 4,3 la sută, testul exact al lui Fisher, P=0,004) au fost ambele mai mari decât cele ale pacienților de sex masculin (Fig. 1b).

Ulterior, am încercat să examinăm dacă diferențele de sex în mutația ATRX ar putea fi găsite în alte proiecte de cancer de la ICGC. Am exclus tumorile cu restricții sexuale și proiectele de cancer cu frecvența mutației ATRX mai mică de 5%. În mod remarcabil, jumătate dintre proiectele de cancer (50 la sută, 17/34) au arătat diferențe semnificative de sex în mutația ATRX (Fig. 1c, fișier suplimentar 2). În majoritatea proiectelor de cancer (88,2 la sută, 30/34) frecvența mutației ATRX a fost mai mare la pacienții de sex feminin decât la pacienții de sex masculin, deși diferența dintre unele proiecte de cancer nu a arătat semnificație statistică. În plus, am evaluat impactul potențial al mutației ATRX missense asupra structurii proteinei cu ajutorul software-ului PolyPhen-2. Mutațiile dăunătoare missense la pacienții de sex feminin au fost predominante printre toate tipurile de mutații ATRX în cohorta TGCA (fișierul suplimentar 3). În general, aceste rezultate indică că mutația ATRX la pacienții cu cancer gastric ar putea exista părtiniri sexuale.

Corelația dintre mutația ATRX și caracteristicile clinice

Am comparat mai întâi distribuția caracteristicilor clinice între pacienții de tip mutant ATRX și pacienții de tip sălbatic (Tabelul 1). În mod remarcabil, majoritatea pacienților mutanți ATRX au fost tumori cu instabilitate ridicată a microsateliților (MSI-H) în comparație cu pacienții de tip sălbatic ATRX (Fig. 2a). Apoi am continuat să examinăm dacă mutația ATRX ar putea afecta supraviețuirea globală a pacienților cu GC. Testul log-rank din analiza Kaplan-Meier a demonstrat că pacienții mutanți ATRX au avut tendința spre o supraviețuire generală mai bună decât pacienții sălbatici (Fig. 2b). Analiza Kaplan-Meier a pacienților de la GACA-CN a arătat, de asemenea, un rezultat similar (Fig. 2c).

Mai mult, pentru a evalua mai bine beneficiile de supraviețuire ale mutației ATRX, am explorat în continuare impactul mutației ATRX asupra rezultatelor prognosticului în cohortele non-GC în baza de date TCGA. Am selectat cohortele de cancer non-gastric cu frecvența mutației ATRX de peste 10%, inclusiv LGG (39,2%), UCEC (24,3%), SARC (16,9%), GBM (10,4%), CESC (10,4%), COAD (10,3 la sută). În mod similar, am constatat că mutația ATRX la pacienții cu UCEC a fost, de asemenea, asociată cu supraviețuirea globală prelungită (fișier suplimentar 4). În cele din urmă, am evaluat efectul mutației ATRX asupra expresiei ATRX. Am descoperit că tumorile mutante ATRX au o expresie ATRX mai mică, deși diferența nu a manifestat o semnificație statistică (Fig. 2d). În rezumat, mutația ATRX a fost corelată semnificativ cu subtipul MHS-H și cu o supraviețuire mai bună la pacienții cu GC.

Mutația ATRX este asociată cu o sarcină crescută a mutațiilor tumorale și o expresie mai mare a PDL1

Povara mutației tumorale (TMB) și expresia PDL1 au fost doi indicatori obișnuiți de predicție a răspunsului la imunoterapie. Am calculat TMB-ul fiecărui pacient GC din TCGA, GACA-CN și, respectiv, GACA-JP. După cum se arată în Fig. 3a, TMB mai mare a fost observată la pacienții GC mutanți ATRX din cohorta de TCGA (TMB mediană 16,61 vs 2,526, P <{8}}.0001), GACA-CN (TMB mediană 1.974 vs 1.211, P=0.0001) și GACA-JP (mediana TMB 27.82 vs 2.421, P < 0.0001). Apoi am comparat expresia PDL1 între pacienții GC cu sau fără mutație ATRX în cohorta TCGA. Pacienții mutanți ATRX au avut o expresie mai mare a PDL1 (expresie mediană 2,027 vs 1,098, P=0.0244) decât cea a pacienților sălbatici (Fig. 3b).

Având în vedere potențialele diferențe de sex în mutația ATRX, explorăm în continuare corelarea mutației ATRX cu expresia TMB și PDL1 stratificată după sex (Sub1: pacienți de sex feminin cu mutație ATRX; Sub2: pacienți de sex feminin fără mutație ATRX; Sub3: pacienți de sex masculin cu mutație ATRX; Sub4: pacienți de sex masculin fără mutație ATRX). În cohortele de GACA-CN și GACA-JP, atât pacienții de sex feminin, cât și bărbați cu mutație ATRX au avut TMB mai mare decât pacienții de tip sălbatic ATRX (Fig. 3c). Cu toate acestea, în cohortele de TCGA, numai pacienții de sex feminin de tip mutant ATRX au prezentat TMB mai mare decât alți pacienți fără mutație ATRX. Nu există nicio diferență semnificativă în TMB între pacienții de sex masculin cu sau fără mutație ATRX. În plus, în trei cohorte nu au fost observate diferențe semnificative între pacienții de sex feminin și bărbați cu mutație ATRX. Când am comparat expresia PDL1 între cele patru subgrupuri din cohorta TCGA, am constatat că expresia PDL1 la femeile mutante ATRX a fost mai mare decât la pacienții fără mutație ATRX (Fig. 3d).

În general, aceste rezultate au sugerat că pacienții cu mutație ATRX, în special pacienții de sex feminin GC, au fost asociați semnificativ cu o expresie mai mare a TMB și PDL1.

Pacienții de sex feminin GC cu mutație ATRX prezintă imunitate anticancer îmbunătățită

Am recurs la mai mulți factori legați de imunoterapie, inclusiv activitatea citolitică (CYT) [26], semnalizarea IFN [6], mașinăria de prezentare a antigenului (APM) [27] și celulele imune care infiltrează tumorile [28], pentru a caracteriza imunitatea anticanceroasă. Am folosit metoda ssGSEA pentru a explora asocierea mutației ATRX cu imunitatea anticancer. Deși scorurile imunității anticancer la pacienții cu mutație ATRX au fost mai mari decât cele la pacienții fără mutație ATRX, diferența nu a prezentat semnificație statistică (Fig. 4a).

Cu toate acestea, atunci când am evaluat influența mutației ATRX asupra imunității anticancer stratificate în funcție de sex, am constatat că pacienții de sex feminin cu mutație ATRX au prezentat scoruri semnificativ mai mari ale factorilor legați de imunoterapie decât pacienții fără mutație ATRX (Fig. 4b). Nu au existat diferențe semnificative în scorurile imunității anticancer între pacienții mutanți ATRX și bărbați sălbatici. În plus, pacienții de sex feminin cu mutație ATRX au manifestat scoruri mai mari de indicatori legați de imunoterapie decât pacienții de sex masculin mutanți ATRX.

În cele din urmă, am folosit metoda CIBERSORT pentru a investiga proporțiile celulelor imune infiltrate printre pacienții de sex feminin mutanți ATRX (Sub1), pacienții de sex feminin sălbatici ATRX (Sub2), pacienții de sex masculin mutanți ATRX (Sub3) și pacienții de sex masculin sălbatici ATRX (Sub4). Celulele T helper foliculare, macrofagele M1 și celulele dendritice activate au fost semnificativ îmbogățite la pacienții de sex feminin care găzduiesc mutația ATRX, în timp ce proporțiile celulelor dendritice în repaus au fost semnificativ mai mici decât la alți pacienți (Fig. 4c). Celulele T helper foliculare, macrofagele M1 și celulele dendritice activate sunt asociate cu mecanismele de prezentare a antigenului, ceea ce a fost în concordanță cu creșterea APM la pacienții de sex feminin cu mutație ATRX.

În concluzie, pacienții de sex feminin GC cu mutație ATRX au prezentat o imunitate anticancer mai puternică decât pacienții sălbatici ATRX sau pacienții de sex masculin mutanți. Îmbogățirea celulelor T helper foliculare, a macrofagelor M1 și a celulelor dendritice activate la pacienții de sex feminin mutanți ATRX a susținut, de asemenea, rezultatul de mai sus.

Efectul mutației ATRX asupra imunității anticancer la pacienții de sex feminin nu este afectat de heterogenitatea imunitară bazată pe sex

Pentru a examina dacă efectul mutației ATRX asupra imunității anticancer la pacienții de sex feminin s-a datorat eterogenității imune bazate pe sex, am comparat în continuare factorii de imunitate anticancer de mai sus între pacienții de sex masculin și de sex feminin. Doar TMB a afișat diferențele de sex, iar pacienții de sex feminin au avut TMB mai mare decât pacienții de sex masculin (Fișier suplimentar 5). Cu toate acestea, diferențele de TMB între femei și bărbați au dispărut atunci când excludem probele feminine cu mutație ATRX (fișierul suplimentar 5). Aceste rezultate au arătat că imunitatea anticancer îmbunătățită la pacienții de sex feminin mutanți ATRX nu a fost afectată de heterogenitatea imunitară bazată pe sex.

Analiza prognostică independentă a mutației ATRX

Am efectuat mai întâi analiza Kaplan-Meier pentru a determina valorile prognostice ale factorilor legați de imunoterapie de mai sus. Expresia TMB și PDL1 a fost împărțită în grupuri înalte și joase pe baza instrumentului X-tile. După cum se arată în Fig. 5, expresia TMB și PDL1 a exercitat o influență asupra supraviețuirii pacienților. Grupul mare de TMB și PDL1 a implicat un rezultat mai bun. Am inclus apoi expresia TMB și PDL1 în analiza ulterioară pentru a examina valoarea prognostică independentă a mutației ATRX. Analizele de regresie Cox univariate și multivariate au ilustrat că mutația ATRX a fost factorul de prognostic independent (Tabelul 2).

Impactul mutației ATRX asupra reparației daunelor ADN

Am efectuat GSEA pentru a analiza contextul funcțional al mutației ATRX. Analiza căii KEGG a arătat că mutația ATRX a fost îmbogățită în principal în repararea exciziei bazei (BER), repararea exciziei nucleotidelor (NER) și repararea recombinației omoloage (HRR) (Fig. 6a). Funcția biologică a mutației ATRX a fost implicată semnificativ în repararea daunelor ADN (DDR). Apoi am folosit ssGSEA pentru a caracteriza calea BER, NER și HRR între pacienții mutanți ATRX și sălbatici. După cum este ilustrat în Fig. 6b, BER (scor median 0.8734 vs 0.7909, P=0.{{10}} 002), NER (scor median 0,4333 vs 0,3605, P = 0,044) și HRR (scor median 0,7618 vs 0,6898, P = 0,0098) au fost semnificativ îmbogățite în mutantul ATRX pacientii. În plus, am continuat să explorăm efectul mutației ATRX asupra căilor BER, NER și HRR stratificate în funcție de sex. Doar pacienții de sex feminin cu mutație ATRX au manifestat scoruri mai mari de BER, NER și HRR decât alți pacienți fără mutație ATRX (Fig. 6c).

Mai mult, am ales genele de bază îmbogățite în aceste trei căi pentru a examina diferențele de expresie dintre pacienții mutanți ATRX și sălbatici. Interesant, majoritatea genelor de bază s-au exprimat foarte mult la pacienții de tip mutant ATRX în comparație cu pacienții de tip sălbatic (Fig. 6d). După stratificarea sexului, nivelurile de expresie ale acestor gene de bază legate de DDR au fost, de asemenea, mai mari la subgrupurile de pacienți de sex feminin și masculin cu mutație ATRX decât alte două subgrupuri de tip sălbatic (fișier suplimentar 6).

Luate împreună, aceste rezultate au implicat activarea posibil îmbunătățită a căilor DDR la pacienții mutanți ATRX. TMB mai mare și activarea sistemului DDR ar putea indica probabilitatea unei mutageneze acerbe și a activării compensatorii DDR corespunzătoare la pacienții mutanți ATRX.

Mutația ATRX este asociată cu beneficii clinice favorabile pentru ICI

Pentru a investiga dacă pacienții cu mutație ATRX ar putea beneficia de ICI, am obținut datele genomice și de supraviețuire disponibile public ale cohortei tratate cu MSKCC ICI din baza de date cbioportal [15]. Cohorta tratată cu MSKC C ICI conține 1610 de pacienți de diferite tipuri de cancer cu date de mutație, inclusiv 54 de pacienți cu cancer gastric. Frecvența mutațiilor ATRX la pacienții cu cancer de joncțiune gastrică sau gastroesofagiană este de 7,41 la sută (4/54). Am observat că pacienții cu mutație ATRX aveau TMB mai mare decât pacienții de tip sălbatic ATRX (Fig. 7a). La pacienții cu cancer gastric, pacienții cu mutație ATRX au avut tendința spre o supraviețuire globală mai lungă (mediană, neatinsă față de 13 luni, log-rank P=0.194) (Fig. 7b).

În mod similar, supraviețuirea globală a pacienților cu mutație ATRX în întreaga cohortă a fost, de asemenea, superioară celei a pacienților sălbatici ATRX (mediană, 30 luni față de 18 luni, log-rank P=0,075) ( Fig. 7b). Apoi am împărțit întreaga cohortă în două grupuri (femei și bărbați) și am comparat supraviețuirea globală între starea mutației ATRX. Interesant este că numai pacienții de sex feminin cu mutație ATRX au obținut o supraviețuire globală prelungită semnificativ în comparație cu pacienții de sex feminin de tip sălbatic (mediană, 30 de luni față de 14 luni, log-rank P=0.023) (Fig. 7c). În plus, am comparat puterea de predicție a mutației ATRX la pacienții de sex masculin și feminin. HR de tip mutant ATRX vs tip sălbatic pentru pacienții de sex feminin (HR=0.636, 95% CI=0.455–0.890, P=0.023) este mai bun decât HR pentru pacienți de sex masculin (HR=0.929, 95% CI = 0.596–1.362, P=0.7117) (Fig. 7c).

Colectiv, aceste date au sugerat că mutația ATRX, în special la pacienții de sex feminin, a fost asociată cu beneficii clinice favorabile tratamentului ICI.

Discuţie

În acest studiu, prin compararea profilurilor de mutații somatice derivate de la pacienții cu GC de sex masculin și de sex feminin, am identificat pentru prima dată că mutația ATRX a apărut de preferință la pacienții de sex feminin cu GC și a fost asociată cu TMB mai mare, imunitate anticancer crescută și beneficiu clinic favorabil pentru ICI. .

ATRX este o genă supresoare de tumoră și codifică un membru al familiei de proteine ​​SWI/SNF. S-a demonstrat că ATRX este asociat cu repararea daunelor ADN [29], menținerea stabilității genetice [30], facilitând replicarea adecvată a ADN-ului [31] și afectând expresia unor gene specifice [32]. Mutația ATRX constituie anomaliile genetice comune în glioame.

În glioamele de tip sălbatic IDH, prezența mutațiilor ATRX a servit ca un marker favorabil al supraviețuirii mai lungi a pacientului [33]. Pierderea ATRX a afectat activitatea de unire a capătului neomolog și a crescut MSI în glioblastom, făcând o sensibilitate mai mare la agenții care dăunează ADN-ului [34]. Han şi colab. a raportat că ATRX ar putea regla repararea daunelor ADN prin modularea căii ATM și creșterea sensibilității la temozolomidă în gliom [35]. În studiul nostru, TMB mai mare și activarea căilor de reparare a daunelor ADN au fost observate la pacienții de sex feminin cu mutație ATRX. TMB rezultă din confruntarea dintre mutație și repararea ADN-ului. Aceste rezultate au sugerat că funcția de reparare a daunelor ADN compensatorii ar putea fi mai slabă decât mutageneza mai acerbă cu mutația ATRX. Am speculat că mutația ATRX la pacienții de sex feminin cu GC ar putea avea un impact asupra reparației daunelor ADN aferente, reprezentând TMB mai mare și imunitatea anticancer îmbunătățită corespunzătoare. Cu toate acestea, mecanismul precis al mutației ATRX în reglarea imunității anticancer la pacienții de sex feminin cu GC necesită cercetări suplimentare.

Cercetătorii existenți au raportat prejudecățile sexuale ale ATRX. Young și colab. au descoperit că șoarecii de sex feminin lipsiți de ATRX în pancreas au arătat exclusiv o sensibilitate crescută la leziuni și acțiunea oncogenă a KRAS mutant, în timp ce șoarecii masculi fără ATRX au fost protejați [36]. În mod similar, am constatat, de asemenea, că pacienții de sex feminin cu mutație ATRX au prezentat o imunogenitate sporită, în special o imunitate anticancer mai puternică decât pacienții de sex masculin mutanți ATRX, ceea ce s-ar putea datora parțial sensibilității crescute la deteriorarea ADN-ului la pacienții de sex feminin mutanți ATRX. Dunford şi colab. au raportat că o fracțiune a genelor supresoare tumorale (inclusiv ATRX) din chrX ar putea scăpa de inactivare în timpul embriogenezei, ceea ce duce la exprimarea bialelice a acestor gene și o protecție sporită împotriva cancerului la femei [37]. Această cercetare ar putea explica rezultatul că nicio scădere semnificativă a expresiei ATRX la pacienții de sex feminin GC cu mutație ATRX, deși mutațiile trunchiante și dăunătoare au fost predominante la pacienții de sex feminin mutanți ATRX.

În plus față de diferențele de imunogenitate de sex între pacienții de sex masculin și de sex feminin, disparități sexuale au existat și în performanța mutației ATRX în predicția ICI. Deși s-a observat o supraviețuire globală mai lungă la pacienții cu mutație ATRX tratați cu ICI, puterea predictivă a mutației ATRX a fost mai bună pentru pacienții de sex feminin decât pentru bărbați. Pacienții de sex feminin cu mutație ATRX au obținut beneficii semnificativ mai mari de supraviețuire din tratamentul ICI. Wang şi colab. au raportat, de asemenea, un rezultat similar că TMB a arătat o putere predictivă mai bună în răspunsul ICI la pacienții de sex feminin cu NSCLC decât la pacienții de sex masculin [38]. Dezvoltarea și aplicarea viitoare a biomarkerilor ICI ar trebui să ia în considerare diferențele de sex.

Există mai multe limitări ale acestui studiu. În primul rând, frecvența globală de mutație a ATRX la pacienții cu GC este relativ scăzută, în special pentru pacienții de sex masculin cu GC. Mai mult, am obținut doar datele transcriptomului dintr-o singură cohortă. Aceste limitări ar putea influența puterea comparației imunității anticancer între pacienții de sex feminin și bărbați. În al doilea rând, frecvența mutației ATRX variază în diferite populații.

În studiul nostru, frecvența mutației ATRX în trei cohorte GC a fost diferită (31,7% în cohorta GACA-CN, 6,3% în cohorta GACA-JP și 5,3% în cohorta TCGA). În plus, proporțiile de femei cu mutație ATRX în GACA-CN (40,5%) au fost mult mai mari decât celelalte două cohorte (12,3% în cohorta TCGA și 11,0% în cohorta GACA-JP) . Diferența de frecvență a mutației ATRX în diferite populații ar putea limita cumva utilizarea mutației ATRX ca biomarker de prognostic favorabil. În al treilea rând, analiza noastră a demonstrat doar asocierea mutației ATRX cu TMB, imunitatea anticancer și eficacitatea terapiei ICI. Mecanismul potențial al mutației ATRX în tratamentul ICI, în special pentru pacienții de sex masculin, necesită încă o explorare suplimentară. În cele din urmă, ar fi mai bine să comparăm beneficiile de supraviețuire ale mutației ATRX între pacienții GC de sex feminin și bărbați după tratamentul cu ICI, care ar putea valida direct diferențele de sex ale mutației ATRX în imunitatea anticancer legată de imunoterapie. Cu toate acestea, nu am reușit să facem comparația din cauza dimensiunii limitate a eșantionului de pacienți GC mutanți ATRX din cohorta tratată cu MSKCC ICI.

Prin urmare, am încercat să explorăm în mod preliminar dacă ar putea exista diferențe de sex în beneficiile de supraviețuire ale mutației ATRX, comparând diferențele în rezultatele prognosticului de la mutația ATRX între pacienții de sex feminin și bărbați din diferite tipuri de cancer din întreaga cohortă. Deși au fost observate beneficii mai mari de supraviețuire în urma tratamentului cu ICI la pacienții de sex feminin cu mutație ATRX în diferite tipuri de cancer, aceste date pot exagera concluzia trasă pentru pacienții cu GC. Mai multe cohorte tratate cu ICI care conțin eșantioane de dimensiuni mai mari de pacienți GC mutanți ATRX sunt necesare pentru a valida diferențele de sex în beneficiile de supraviețuire de aici.

Concluzii

În rezumat, studiul nostru a constatat că ATRX cu mutații preferențiale la pacienții de sex feminin GC a fost asociată cu imunogenitatea sporită, imunitatea anticancer crescută și beneficiul clinic favorabil pentru ICI. Diferențele dintre sex în frecvența mutațiilor, imunitatea anticancer și beneficiile clinice au sugerat că mutația ATRX ar putea fi mai adecvată ca un potențial predictor pentru beneficiul clinic favorabil pentru ICI la pacienții de sex feminin cu GC. Mutația ATRX ar putea fi combinată cu alți biomarkeri ai răspunsului ICI pentru a identifica mai bine pacienții de sex feminin cu GC care vor obține beneficii mai mari de la imunoterapie. Cu toate acestea, sunt necesare cercetări clinice suplimentare pentru a valida rezultatele noastre și pentru a evalua valoarea mutației ATRX la pacienții de sex masculin.

Abrevieri

GC: Cancer gastric; ICI: Inhibitori ai punctelor de control imun; TCGA: Atlasul genomului cancerului; ICGC: International Cancer Genome Consortium; FDR: Rata de descoperiri false; TMB: Povara mutațiilor tumorale; CYT: Activitate citolitică; APM: Mașini de prezentare a antigenului; GSEA: Analiza îmbogățirii setului de gene; ssGSEA: Analiza îmbogățirii setului de gene cu un singur eșantion; MSI: instabilitate microsatelit; BER: Repararea exciziei bazei; NER: repararea exciziei nucleotidelor; HRR: repararea recombinarii omoloage; DDR: repararea daunelor ADN.

Mulțumiri

Mulțumim proiectelor TCGA și ICGC pentru că au făcut datele genomice disponibile pentru analiză. De asemenea, le mulțumim autorilor care au furnizat datele genomice și de supraviețuire disponibile ale cohortei tratate cu ICI în depozitul cbioportal.

Contribuțiile autorilor

Concepție și proiectare studiu: YG și PMW. Colectare de seturi de date: YG, GPD, XSL, GQF și JJC. Analiza și interpretarea datelor: YG, FRW și WL. Scrierea, revizuirea și revizuirea manuscrisului: YG, FRW și PMW. Supravegherea studiului: PMW. Toți autorii au citit și au aprobat manuscrisul final.

Finanțarea

Această lucrare a fost susținută de Fondul de științe umaniste și sociale al Ministerului Educației din China (NR. 16YJA840014).

Declarații

Aprobarea etică și acordul de participare

Acest studiu s-a bazat pe date disponibile public de la TCGA, UCSC Xena și depozitul cbioportal, nu a fost necesară nicio permisiune pentru a efectua acest studiu. Acest studiu nu a implicat specimene umane sau utilizarea de informații de identificare personală. Toate datele utilizate în acest studiu au fost de-identificate și disponibile public, nu a fost necesară aprobarea etică.

Consimțământ pentru publicare

Nu se aplică.

Interese concurente

Autorii nu declară niciun conflict de interese.

Detalii autor

1 Departamentul de Epidemiologie și Statistică în Sănătate, Școala de Sănătate Publică, Universitatea de Sud-Est, 87 Dingjiaqiao Road, Nanjing 210009, Jiangsu, China. 2 Departamentul de Hematologie și Oncologie, Spitalul Zhongda, Școala de Medicină, Universitatea de Sud-Est, Nanjing, China. 3 Southeast University Hospital, Nanjing, China. 4 Departamentul Centrului de Transplant pulmonar, Spitalul Popular Wuxi afiliat al Universității Medicale Nanjing, Wuxi, Jiangsu, China.

Primit:

26 octombrie 2020 Acceptat: 25 februarie 2021.

Referințe

1. Zheng RS, Sun KX, Zhang SW, Zeng HM, Zou XN, Chen R și colab. Raportul epidemiologiei cancerului în China, 2015. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi. 2019; 41(1):19–28.

2. Robert C, Schachter J, Long GV, Arance A, Grob JJ, Mortier L și colab. Pembrolizumab versus Ipilimumab în melanomul avansat. N Engl J Med. 2015;372(26):2521–32.

3. Garon EB, Rizvi NA, Hui R, Leighl N, Balmanoukian AS, Eder JP, et al. Pembrolizumab pentru tratamentul cancerului pulmonar fără celule mici. N Engl J Med. 2015;372(21):2018–28.

4. Motzer RJ, Escudier B, McDermott DF, George S, Hammers HJ, Srinivas S, et al. Nivolumab versus Everolimus în carcinomul renal avansat. N Engl J Med. 2015;373(19):1803–13.

5. Ferris RL, Blumenschein G Jr, Fayette J, Guigay J, Colevas AD, Licitra L, et al. Nivolumab pentru carcinomul cu celule scuamoase recurente al capului și gâtului. N Engl J Med. 2016;375(19):1856–67.

6. Muro K, Chung HC, Shankaran V, Geva R, Catenacci D, Gupta S, et al. Pembrolizumab pentru pacienții cu cancer gastric avansat PD-L1-pozitiv (KEYNOTE-012): un studiu multicentric, deschis, de fază 1b. Lancet Oncol. 2016; 17(6):717–26.

7. Dong ZY, Zhong WZ, Zhang XC, Su J, Xie Z, Liu SY și colab. Valoarea potențială predictivă a statusului mutației TP53 și KRAS pentru răspunsul la imunoterapia cu blocare PD-1 în adenocarcinomul pulmonar. Clin Cancer Res. 2017; 23(12):3012–24.

8. Wu HX, Chen YX, Wang ZX, Zhao Q, He MM, Wang YN și colab. Modificarea în TET1 ca un potențial biomarker pentru blocarea punctului de control imun în mai multe tipuri de cancer. J Imunalt cancer. 2019;7(1):264.

9. Zhang K, Hong X, Song Z, Xu Y. Identificarea mutației NOTCH dăunătoare ca un nou predictor al imunoterapiei eficiente în NSCLC. Clin Cancer Res. 2020;26(14):3649–61.

10. Li CH, Haider S, Shiah YJ, Thai K, Boutros PC. Diferențele de sex în genele și biomarkerii care conduc cancerul. Cancer Res. 2018;78(19):5527–37.

11. Wu Y, Ju Q, Jia K, Yu J, Shi H, Wu H și colab. Corelația dintre sex și eficacitatea inhibitorilor punctelor de control imun (inhibitorii PD-1 și CTLA-4). Int J Cancer. 2018;143(1):45–51.

12. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, De Pas T, Martinetti M, Viale G, et al. Eficacitatea imunoterapiei pentru cancer și sexul pacienților: o revizuire sistematică și meta-analiză. Lancet Oncol. 2018;19(6):737–46.

13. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, Viale G, De Pas T, Pagan E, et al. Eterogenitatea bazată pe sex ca răspuns la imunoterapia cancerului pulmonar: o revizuire sistematică și meta-analiză. J Natl Cancer Inst. 2019;111(8):772–81.

14. Liu Y, Sethi NS, Hinoue T, Schneider BG, Cherniack AD, Sanchez-Vega F, et al. Analiza moleculară comparativă a adenocarcinoamelor gastrointestinale. Celula canceroasă. 2018;33(4):721–735.e728.

15. Samstein RM, Lee CH, Shoushtari AN. Sarcina mutațională a tumorii prezice supraviețuirea după imunoterapie în mai multe tipuri de cancer. Nat Genet. 2019; 51(2):202–6.

16. Mayakonda A, Lin DC, Assenov Y, Plass C, Koeffler HP. Maftools: analiză eficientă și cuprinzătoare a variantelor somatice în cancer. Genom Res. 2018; 28(11):1747–56.

17. Adzhubei IA, Schmidt S, Peshkin L, Ramensky VE, Gerasimova A, Bork P, et al. O metodă și un server pentru prezicerea mutațiilor dăunătoare missense. Metode Nat. 2010;7(4):248–9.

18. Chalmers ZR, Connelly CF, Fabrizio D, Gay L, Ali SM, Ennis R, et al. Analiza a 100,000 genomi de cancer uman dezvăluie peisajul poverii mutaționale tumorale. Genomul Med. 2017;9(1):34.

19. Narayanan S, Kawaguchi T, Yan L, Peng X, Qi Q, Takabe K. Scorul activității citolitice pentru a evalua imunitatea anticancer în cancerul colorectal. Ann Surg Oncol. 2018;25(8):2323–31.

20. Newman AM, Liu CL, Green MR. Enumerarea robustă a subseturilor de celule din profilurile de expresie tisulară. Metode Nat. 2015;12(5):453–7.

21. Barbie DA, Tamayo P, Boehm JS, Kim SY, Moody SE, Dunn IF, et al. Interferența sistematică a ARN dezvăluie că cancerele oncogene determinate de KRAS necesită TBK1. Natură. 2009;462(7269):108–12.

22. Şenbabaoğlu Y, Gejman RS, Winer AG, Liu M, Van Allen EM, de Velasco G, et al. Caracterizarea micromediului imun tumoral în carcinomul cu celule renale cu celule clare identifică semnăturile ARN mesager relevante pentru prognostic și imunoterapeutic. Genom Biol. 2016;17(1):231.

23. Mandal R, Şenbabaoğlu Y, Desrichard A, Havel JJ, Dalin MG, Riaz N, et al. Peisajul imunitar al cancerului de cap și gât și implicațiile sale imunoterapeutice. JCI Insight. 2016;1(17):e89829.

24. Fuchs CS, Doi T, Jang RW, Muro K, Satoh T, Machado M, et al. Siguranța și eficacitatea monoterapiei cu Pembrolizumab la pacienții cu cancer avansat de joncțiune gastric și gastroesofagian tratați anterior: studiu clinic de fază 2 KEYNOTE-059. JAMA Oncol. 2018;4(5):e180013.

25. Hänzelmann S, Castelo R, Guinney J. GSVA: analiza variației setului de gene pentru datele microarray și ARN-seq. BMC Bioinform. 2013;14:7.

26. Rooney MS, Shukla SA, Wu CJ, Getz G, Hacohen N. Proprietăți moleculare și genetice ale tumorilor asociate cu activitatea citolitică imună locală. Celulă. 2015;160(1–2):48–61.

27. Zaretsky JM, Garcia-Diaz A, Shin DS, Escuin-Ordinas H, Hugo W, HuLieskovan S, et al. Mutații asociate cu rezistența dobândită la blocarea PD-1 în melanom. N Engl J Med. 2016;375(9):819–29.

28. Li B, Severson E, Pignon JC, Zhao H, Li T, Novak J și colab. Analize cuprinzătoare ale imunității tumorale: implicații pentru imunoterapia cancerului. Genom Biol. 2016;17(1):174.

29. Juhász S, Elbakry A, Mathes A, Löbrich M. ATRX promovează sinteza reparației ADN și schimbul de cromatide surori în timpul recombinării omoloage. Celula Mol. 2018;71(1):11–24.e17.

30. Lovejoy CA, Li W, Reisenweber S, Thongthip S, Bruno J, de Lange T, et al. Pierderea ATRX, instabilitatea genomului și un răspuns alterat la deteriorarea ADN-ului sunt semne distinctive ale prelungirii alternative a căii telomerilor. PLoS Genet. 2012;8(7):e1002772.

31. Clynes D, Jelinska C, Xella B, Ayyub H, Taylor S, Mitson M și colab. Disfuncția ATRX induce defecte de replicare în celulele primare de șoarece. Plus unu. 2014;9(3):e92915. 32. Levy MA, Kernohan KD, Jiang Y, Bérubé NG. ATRX promovează expresia genelor prin facilitarea alungirii transcripționale prin regiuni de codificare bogate în guanină. Hum Mol Genet. 2015;24(7):1824–35.

33. Pekmezci M, Rice T, Molinaro AM, Walsh KM, Decker PA, Hansen H, et al. Glioame infiltrante la adulți cu diagnostic integrat OMS 2016: roluri prognostice suplimentare ale ATRX și TERT. Acta neuropathol. 2017;133(6):1001–16.

34. Koschmann C, Calinescu AA, Nunez FJ, Mackay A, Fazal-Salom J, Thomas D, et al. Pierderea ATRX promovează creșterea tumorii și afectează repararea ADN-ului neomolog de unire terminală în gliom. Sci Transl Med. 2016;8(328):328ra328.

35. Han B, Cai J, Gao W, Meng X, Gao F, Wu P și colab. Pierderea ATRX suprimă repararea daunelor ADN dependente de ATM prin modularea H3K9me3 pentru a crește sensibilitatea la temozolomidă în gliom. Cancer Lett. 2018;419:280–90.

36. Young CC, Baker RM, Howlett CJ, Hryciw T, Herman JE, Higgs D și colab. Pierderea ATRX crește susceptibilitatea la leziuni pancreatice și KRAS oncogen la șoarecii femele, dar nu masculi. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2019; 7(1):93–113.

37. Dunford A, Weinstock DM, Savova V, Schumacher SE, Cleary JP, Yoda A, et al. Genele supresoare de tumori care scapă de inactivarea X contribuie la părtinirea sexuală a cancerului. Nat Genet. 2017;49(1):10–6.

38. Wang S, Zhang J, He Z, Wu K, Liu XS. Puterea predictivă a sarcinii mutaționale tumorale în răspunsul la imunoterapie la cancerul pulmonar este influențată de sexul pacienților. Int J Cancer. 2019;145(10):2840–9.

Nota editorului

Springer Nature rămâne neutră în ceea ce privește revendicările jurisdicționale în hărțile publicate și afilierile instituționale.

Tu Ge1 , Feiran Wei2 , Guoping Du3 , Gaoqiang Fei1 , Wei Li1 , Xiaoshan Li4 , Jinjin Chu1 și Pingmin Wei1*.

For more information:1950477648nn@gmail.com