Sammenslutningen af ​​kønsbestemt ATRX-mutation hos kvindelige mavekræftpatienter med forbedret immunterapirelateret anticancerimmunitet

Abstrakt

Baggrund:

Genetiske ændringer har vist sig at være lovende biomarkører for ICI-respons. Imidlertid er kønsmæssige skævheder i genetiske ændringer ofte blevet ignoreret inden for immunterapi, hvilket især kan påvirke anticancer-immunitet og immunterapi-effektivitet hos mandlige eller kvindelige patienter. Her har vi systematisk evalueret effekten af ​​kønsbias i somatisk mutation af gastrisk cancer (GC)-patienter på anticancer-immuniteten og den kliniske fordel ved immunterapi.

Immunsystemet er et vigtigt system for den menneskelige krop til at modstå invasionen af ​​sygdomme. Hvis immuniteten er lav, vil det let føre til et fald i kroppens evne til at modstå sygdomme, hvilket gør den tilbøjelig til forskellige sygdomme.

Derfor er det meget vigtigt at øge immuniteten for at opretholde et godt helbred. Cistanche er en ting, der kan forbedre immuniteten i vores liv. Cistanche er rig på echinacoside og verbascoside, som begge påvirker forbedring af immuniteten. Cistanche kan øge immuniteten og hjælpe kroppen med bedre at modstå ydre bakterier Invasion, og derved styrke kroppens immunitet.

Klik cistanche deserticola supplement produkt

Metoder:

Genomiske og transkriptomiske data for mavekræft blev downloadet fra The Cancer Genome Atlas (TCGA) og International Cancer Genome Consortium (ICGC). Vi opnåede også de genomiske og kliniske data fra en MSKCC ICI-behandlet kohorte fra cbioportal-databasen. GC mandlige og kvindelige afledte tumorsomatiske mutationsprofiler blev sammenlignet med maftools R-pakke. Enkeltprøve gensætberigelsesanalyse (ssGSEA) blev udført for at beregne scoren for anticancer-immunitetsindikatorerne, herunder IFN-signalering, cytolytisk aktivitet (CYT) og antigenpræsenterende maskineri (APM).

Resultater:

ATRX viste sig at mutere hyppigere hos kvindelige GC-patienter sammenlignet med mandlige patienter (FDR = 0.0108). Kvindelige GC-patienter med ATRX-mutation manifesterede signifikant flere MSI-høje undertyper, øget TMB- og PDL1-ekspression samt højere score for IFN-signalering, CYT og APM. Gensætberigelsesanalyse (GSEA) har vist, at ATRX-mutation kan øge immunogenicitet og anticancer-immunitet ved at påvirke DNA-skade reparationsveje.

I den ICI-behandlede kohorte fra MSKCC var GC-patienter med ATRX-mutation forbundet med forlænget samlet overlevelse. Ved stratificering af hele den ICI-behandlede kohorte efter køn opnåede kvindelige patienter med ATRX-mutation signifikant bedre overlevelsesfordele end for ATRX-muterede mandlige patienter (kvindelige patienter, HR af ATRX MT vs. WT=0.636, 95 procent CI { {5}}.455–0.890, P=0.023; Mandlige patienter, HR af ATRX MT vs. WT=0.929, 95 procent CI=0. 596-1.362, P=0.712).

Konklusioner:

ATRX-mutation kan tjene som en potentiel forudsigelig biomarkør for gunstig klinisk fordel for ICI hos kvindelige GC-patienter. ATRX-mutation kunne anvendes i kombination med andre biomarkører for ICI-respons for bedre at identificere de kvindelige GC-patienter, som vil få større fordele af ICI-terapi.

Nøgleord:

Mavekræft, Kønsforstyrrelser, ATRX-mutation, Anticancer-immunitet.

Baggrund

Mavekræft (GC) er et stort globalt sundhedsproblem. I Kina er GC den næstmest almindelige type tumor og tegnede sig for 291,000 tilskrevne dødsfald i 2015 [1]. Effektiviteten af ​​de nuværende behandlingsmuligheder for fremskreden GC er begrænset, og den samlede overlevelse for disse patienter er stadig dårlig. Udviklingen af ​​tumorimmunterapi, repræsenteret ved immune checkpoint-hæmmere (ICI), har omformet behandlingen af ​​solide tumorer og bevist effektivitet i nogle maligniteter, såsom melanom, ikke-småcellet lungekræft, nyrecellekarcinom og tilbagevendende planocellulært karcinom. hoved og hals [2-5].

Selvom ICI'er har vist opmuntrende foreløbig effektivitet i fremskreden GC, er den overordnede respons på ICI muligvis ikke så bemærkelsesværdig som på de solide tumorer såsom melanom og ikke-småcellet lungekræft [6]. Derfor er yderligere GC-forskning i udviklingen af ​​nøjagtige biomarkører, der kan forudsige responsen på ICI, obligatoriske.

Specifikke somatiske mutationer, såsom TET1-mutation, NOTCH-mutation samt TP53- og KRAS-beregning, har vist sig at være lovende biomarkører for ICI-respons [7-9]. Imidlertid kan kønsmæssige skævheder, der ofte ignoreres inden for immunterapi, eksistere i specifikke genetiske ændringer. Ved at foretage en sammenligning af somatiske mutationsprofiler mellem tumorer, der forekommer hos mænd og hos kvinder på tværs af adskillige cancertyper, har Li et al. har opdaget, at der eksisterede store kønsmæssige skævheder i mutationstæthed og -frekvens, hvilket ville påvirke den prognostiske biomarkørydelse [10]. Desuden kan sex også påvirke effektiviteten af ​​immunterapi.

For eksempel beskriver Wu et al. har rapporteret, at behandling med ICI forlænger den samlede overlevelse og progressionsfri overlevelse for mandlige patienter med tumorer, især dem, der er behandlet med CTLA-4-hæmmer [11]. Conforti et al. udførte henholdsvis to metaanalyser og fandt, at mandlige patienter kunne opnå større fordele af ICI alene end kvindelige patienter, mens kvinder opnår flere kliniske fordele end mænd fra ICI plus kemoterapi [12, 13]. Denne evidens giver en hypotese om, at der kan være visse kønsbaserede biomarkører, der er mere passende for mandlige eller kvindelige patienter.

Derfor forsøgte vi at undersøge, om der er specifikke genmutationer med kønsbias, der ville påvirke effektiviteten af ​​immunterapi for kvindelige eller mandlige GC-patienter. I denne undersøgelse evaluerede vi systematisk kønsvariansen i GC somatiske mutationsprofiler og opdagede, at ATRX-mutation, der hyppigere forekommer hos kvindelige GC-patienter, var forbundet med højere TMB, øget anticancer-immunitet og gunstige kliniske fordele for ICI.

Metoder

Data kilder

Vi downloadede niveau 3 RNA-seq-data (n=375), de tilsvarende kliniske data (n=443) og den somatiske mutationsprofil (n=433) for GC-patienter fra TCGA. Patienterne uden genekspressionsprofiler, kønsoplysninger eller mutationsdata blev udelukket. Den somatiske mutationsprofil for kinesiske og japanske GC-patienter (Projekt: GACA-CN, n=123; GACA-JP; n ​​= 585) ​​blev også downloadet fra ICGC-datasæt. MSI-statusdata for GC-patienter fra TCGA blev opnået i den tidligere undersøgelse [14]. De genomiske data og overlevelsesdata for en ICI-behandlet kohorte blev downloadet fra Samstein et al. [15].

Somatisk mutationsanalyse

De somatiske mutationsdata blev analyseret af maftools R-pakke [16]. Mutationsprofilerne mellem mandlige og kvindelige GC-patienter blev sammenlignet med funktionen af ​​mafComapre. Vi testede kun de muterede gener i mindst 5 prøver i en af ​​grupperne. Den falske opdagelsesrate (FDR) på 0.05 blev betragtet som grænseværdien for signifikans.

PolyPhen{{0}} (Polymorphism Phenotyping v2) er et softwareværktøj, der kan estimere sandsynligheden for skade på proteinstrukturen forårsaget af missense-mutationen [17]. Vi brugte Polyphen-2-softwaren til yderligere at evaluere mutationspåvirkningen på proteinstrukturen. Baseret på den endelige score, der vurderede indflydelsen af ​​missense-mutation på proteinstrukturen, blev tærskelværdien på 0,69 sat til at opdele missense-mutationen i benign missense-mutation eller skadelig missense-mutation.

Kvantificering af tumormutationsbyrde (TMB).

De somatiske kaldet varianter bestemt af TCGA og ICGC blev brugt til at estimere TMB. Størrelsen af ​​exome-regionen blev defineret som 38 Mb. Den synonyme mutation og varianter i de intergene eller ikke-kodende regioner blev udelukket fra estimeringen af ​​TMB. Som skitseret i den tidligere undersøgelse [18] blev TMB-scoren for hver prøve beregnet som det samlede antal talte mutationer divideret med exomregionens størrelse.

Estimering af cytolytisk aktivitet (CYT) score

Genekspressionsdataene i FPKM-format indsamlet fra TGCA blev først overført til transkripter pr. million (TPM). TPM-værdierne blev derefter log2 transformeret. CYT-score blev beskrevet som det geometriske gennemsnit af GZMA- og PRF1-ekspressionsværdier i TPM [19].

Evaluering af tumorinfiltrerende immunceller med CIBERSORT

CIBERSORT er et dekonvolutionsværktøj, der nøjagtigt kan estimere mængden af ​​humane leukocytundergrupper i en tumorbiopsi [20]. Vi brugte CIBERSORT-metoden og LM22-gensignaturen (en valideret leukocytgensignaturmatrix indeholdende 22 funktionelt definerede humane hæmatopoietiske undergrupper) til at evaluere proportionerne af immunceller i GC. Ved kriteriet P < 0,05 blev resultaterne af immuncellesammensætningen fra CIBERSORT anset for at være nøjagtige.

Enkeltprøve gensæt berigelsesanalyse (GSA)

Metoden til ssGSEA beregner en gensætberigelsesscore pr. prøve ved at sammenligne rækkerne af generne i genlisten med rækkerne af alle andre gener i transkriptomet [21]. Vi brugte denne tilgang til beregningsmæssigt at vurdere IFN-signalerings- og antigenpræsenterende maskineri (APM) [22, 23]. Vi har brugt en tidligere defineret 7 gener APM-signatur, der bestod af MHC klasse I-gener og gener involveret i behandling og ladning af antigener. IFN-signalering blev scoret ved hjælp af gensættet fra to kliniske forsøg med avanceret GC fra KEYNOTE-012 [6] og KEYNOTE-059 [24]. Metoden til ssGSEA blev implementeret i GSVA R-pakken [25]. Genlisten blev vist i Yderligere fil 1.

Gensætberigelsesanalyse

Gensætberigelsesanalyse (GSEA) blev implementeret af javaGSEA-applikationen (version 4.0.3). GSEA blev brugt til at identificere de vigtigste veje forbundet med ATRX-mutationsstatus. De annoterede gensæt (c2.cp. Kegg.v7.1.symbols.gmt) for GSEA blev udvalgt som referencegensæt. FDR < 0.25 og P < 0.05 blev betragtet som tærskelkriterierne.

Statistisk analyse

Log-rank test i Kaplan-Meier analyse blev udført for at evaluere overlevelsesforskelle mellem grupper. Wilcox test eller Kruskal-Wallis test med post hoc parvis Bonferroni korrektion blev brugt til at vurdere forskellene i undergrupper. Chi-kvadrat-testen eller Fisher-eksakte test blev anvendt til at sammenligne fordelingen af ​​kliniske træk mellem grupper. Univariate og multivariate Cox-regressionsanalyser blev udført for at identificere faktorerne med uafhængig prognostisk værdi. P < 0.05 blev valgt som cut-off-kriterier.

Alle statistiske analyser blev udført med R-software (version 3.6.2). Figurerne på boxplotten og histogrammet blev produceret af GraphPad Prism (version 8.0.1).

Resultater

Somatiske variationer hos mandlige og kvindelige GC-patienter

Vi sammenlignede først hyppigheden af ​​somatiske mutationer fra TCGA-kohorten mellem kvindelige og mandlige GC-patienter. Spændende nok fandtes kun ATRX-mutation at forekomme signifikant mere hos kvindelige patienter sammenlignet med mandlige patienter efter justering af den falske opdagelsesrate (FDR=0.0108) (fig. 1a).

For at undgå utilsigtet skævhed forårsaget af en enkelt kohorte, verificerede vi yderligere kønsbiaserne af ATRX-mutation i kohorter af GACA-CN og GACA-JP. Mutationshyppigheden af ​​ATRX i GACA-CN og GACA-JP var henholdsvis 31,7 procent (39/123) og 6,3 procent (37/585). Andelene af kvindelige patienter med ATRX-mutation i GACA-CN (kvinde 40,5 procent vs. mænd 27,9 procent, Fishers nøjagtige test, P=0.206) og GACA-JP (kvinde 11,0 procent vs. mandlige 4,3 procent, Fishers nøjagtige test, P=0.004) var begge højere end for mandlige patienter (fig. 1b).

Efterfølgende forsøgte vi at undersøge, om kønsforskellene i ATRX-mutation kunne findes i andre cancerprojekter fra ICGC. Vi udelukkede de kønsbegrænsede tumorer og kræftprojekter med en ATRX-mutationsfrekvens på mindre end 5 procent. Bemærkelsesværdigt var det, at halvdelen af ​​kræftprojekterne (50 procent, 17/34) viste signifikante kønsforskelle i ATRX-mutation (Fig. 1c, Yderligere fil 2). I de fleste cancerprojekter (88,2 procent, 30/34) var mutationshyppigheden af ​​ATRX højere hos kvindelige patienter end hos mandlige patienter, selvom forskellen i nogle cancerprojekter ikke viste statistisk signifikans. Derudover evaluerede vi den potentielle indvirkning af ATRX missense-mutation på proteinstrukturen af ​​PolyPhen-2-software. De skadelige missense-mutationer hos kvindelige patienter var fremherskende blandt alle slags ATRX-mutationer i TGCA-kohorten (Yderligere fil 3). Samlet set indikerer disse resultater, at ATRX-mutationen i mavekræftpatienter kan eksistere kønsbias.

Korrelation mellem ATRX mutation og kliniske træk

Vi sammenlignede først fordelingen af ​​kliniske træk mellem ATRX-mutanttypen og vildtypepatienter (tabel 1). Det er bemærkelsesværdigt, at størstedelen af ​​ATRX-mutantpatienter var tumorer med høj mikrosatellit-instabilitet (MSI-H) sammenlignet med ATRX-vildtypepatienterne (fig. 2a). Derefter fortsatte vi med at undersøge, om ATRX-mutation kunne påvirke den samlede overlevelse af GC-patienter. Log-rang-test i Kaplan-Meier-analyse viste, at ATRX-mutantpatienter havde en tendens til bedre samlet overlevelse end vilde patienter (fig. 2b). Kaplan-Meier-analyse af patienter fra GACA-CN viste også et lignende resultat (fig. 2c).

Desuden, for bedre at evaluere overlevelsesfordelene fra ATRX-mutation, undersøgte vi yderligere virkningen af ​​ATRX-mutation på prognoseresultater i ikke-GC-kohorter i TCGA-databasen. Vi har udvalgt de ikke-mavekræftkohorter med ATRX-mutationsfrekvens på mere end 10 procent, inklusive LGG (39,2 procent), UCEC (24,3 procent), SARC (16,9 procent), GBM (10,4 procent), CESC (10,4 procent), COAD (10,3 procent ). Tilsvarende fandt vi, at ATRX-mutation hos patienter med UCEC også var forbundet med forlænget samlet overlevelse (Yderligere fil 4). Endelig evaluerede vi effekten af ​​ATRX-mutation på ATRX-ekspression. Vi fandt, at ATRX-mutanttumorer havde lavere ATRX-ekspression, selvom forskellen ikke viste sig statistisk signifikant (fig. 2d). Sammenfattende var ATRX-mutation signifikant korreleret til MHS-H-subtypen og bedre overlevelse hos GC-patienter.

ATRX-mutation er forbundet med øget tumormutationsbyrde og højere ekspression af PDL1

Tumormutationsbyrde (TMB) og PDL1-ekspression var to almindelige indikatorer for at forudsige respons på immunterapi. Vi beregnede TMB for hver GC-patient fra henholdsvis TCGA, GACA-CN og GACA-JP. Som vist i fig. 3a blev højere TMB observeret i ATRX mutant GC patienter fra kohorten af ​​TCGA (median TMB 16,61 vs 2,526, P < 0.0001), GACA-CN (median TMB) 1,974 vs 1,211, P=0.0001) og GACA-JP (median TMB 27,82 vs 2,421, P < 0,0001). Vi sammenlignede derefter ekspressionen af ​​PDL1 mellem GC-patienter med eller uden ATRX-mutation i TCGA-kohorten. ATRX-mutantpatienter havde højere ekspression af PDL1 (medianekspression 2,027 vs. 1,098, P=0.0244) end vilde patienter (fig. 3b).

I betragtning af de potentielle kønsforskelle i ATRX-mutation udforsker vi yderligere korrelationen mellem ATRX-mutation med TMB- og PDL1-ekspression stratificeret efter køn (Sub1: kvindelige patienter med ATRX-mutation; Sub2: kvindelige patienter uden ATRX-mutation; Sub3: mandlige patienter med ATRX-mutation; Sub4: mandlige patienter uden ATRX-mutation). I kohorter af GACA-CN og GACA-JP havde både kvindelige og mandlige patienter med ATRX-mutation højere TMB end ATRX-vildtypepatienter (fig. 3c). I kohorter af TCGA viste kun kvindelige patienter af ATRX-mutanttypen højere TMB end andre patienter uden ATRX-mutation. Der er ingen signifikant forskel i TMB mellem mandlige patienter med eller uden ATRX-mutation. Desuden blev der i tre kohorter ikke observeret signifikante forskelle mellem kvindelige og mandlige patienter med ATRX-mutation. Ved sammenligning af PDL1-ekspressionen mellem de fire undergrupper i TCGA-kohorten fandt vi, at ekspressionen af ​​PDL1 i ATRX mutante kvindelige patienter var højere end hos patienter uden ATRX mutation (fig. 3d).

Generelt antydede disse resultater, at patienter med ATRX-mutation, især kvindelige GC-patienter, var signifikant forbundet med højere TMB- og PDL1-ekspression.

Kvindelige GC-patienter med ATRX-mutation viser forbedret anticancer-immunitet

Vi tyede til adskillige dokumenterede immunterapi-relaterede faktorer, herunder cytolytisk aktivitet (CYT) [26], IFN-signalering [6], antigenpræsenterende maskineri (APM) [27] og tumorinfiltrerende immunceller [28] for at karakterisere immuniteten mod kræft. Vi har brugt ssGSEA-metoden til at udforske sammenhængen mellem ATRX-mutation og anticancer-immunitet. Selvom scorerne for anticancer-immunitet hos patienter med ATRX-mutation var højere end hos patienter uden ATRX-mutation, udviste forskellen ingen statistisk signifikant (fig. 4a).

Men ved vurdering af indflydelsen af ​​ATRX-mutation på anticancer-immunitet stratificeret efter køn, fandt vi, at kvindelige patienter med ATRX-mutation viste signifikant højere score af de immunterapi-relaterede faktorer end patienter uden ATRX-mutation (fig. 4b). Der var ingen signifikante forskelle i anticancer-immunitetsscore mellem ATRX-mutante og vilde mandlige patienter. Desuden viste kvindelige patienter med ATRX-mutation højere score af immunterapi-relaterede indikatorer end ATRX-muterede mandlige patienter.

Endelig brugte vi CIBERSORT-metoden til at undersøge proportionerne af infiltrerende immunceller blandt ATRX mutante kvindelige patienter (Sub1), ATRX vilde kvindelige patienter (Sub2), ATRX mutante mandlige patienter (Sub3) og ATRX vilde mandlige patienter (Sub4). T-follikulære hjælpeceller, M1-makrofager og aktiverede dendritiske celler blev signifikant beriget hos kvindelige patienter, der huser ATRX-mutation, mens andelene af hvilende dendritiske celler var signifikant lavere end hos andre patienter (fig. 4c). T-follikulære hjælpeceller, M1-makrofager og aktiverede dendritiske celler er forbundet med antigenpræsentationsmaskineri, hvilket var i overensstemmelse med den øgede APM hos kvindelige patienter med ATRX-mutation.

Som konklusion viste kvindelige GC-patienter med ATRX-mutation stærkere anticancer-immunitet end ATRX-vilde patienter eller mutante mandlige patienter. Berigelsen af ​​T-follikulære hjælperceller, M1-makrofager og aktiverede dendritiske celler i ATRX mutante kvindelige patienter understøttede også ovenstående resultat.

Effekten af ​​ATRX mutation på anticancer immunitet hos kvindelige patienter påvirkes ikke af kønsbaseret immun heterogenitet

For at undersøge, om effekten af ​​ATRX-mutation på anticancer-immunitet hos kvindelige patienter skyldtes den kønsbaserede immunheterogenitet, sammenlignede vi yderligere ovennævnte anticancer-immunitetsfaktorer mellem mandlige og kvindelige patienter. Kun TMB viste kønsforskellene, og de kvindelige patienter havde højere TMB end mandlige patienter (Yderligere fil 5). Forskellene i TMB mellem kvinder og mænd forsvandt dog, når vi udelukker de kvindelige prøver med ATRX-mutation (Yderligere fil 5). Disse resultater afslørede, at den forbedrede anticancer-immunitet hos ATRX mutante kvindelige patienter ikke var påvirket af kønsbaseret immun heterogenitet.

Uafhængig prognostisk analyse af ATRX-mutation

Vi udførte først Kaplan-Meier-analysen for at bestemme de prognostiske værdier af de ovennævnte immunterapi-relaterede faktorer. TMB- og PDL1-ekspressionen blev opdelt i høje og lave grupper baseret på X-tile-værktøjet. Som vist i fig. 5 udøvede TMB- og PDL1-ekspressionen en indflydelse på patienternes overlevelse. Den høje gruppe af TMB og PDL1 indebar et bedre resultat. Vi inkluderede derefter TMB- og PDL1-ekspression i den efterfølgende analyse for at undersøge den uafhængige prognostiske værdi af ATRX-mutation. Univariate og multivariate Cox-regressionsanalyser illustrerede, at ATRX-mutation var den uafhængige prognostiske faktor (tabel 2).

Indvirkning af ATRX-mutation på reparation af DNA-skader

Vi udførte GSEA for at analysere den funktionelle kontekst af ATRX-mutation. KEGG pathway-analyse viste, at ATRX-mutation hovedsageligt var beriget i baseudskæringsreparation (BER), nukleotidudskæringsreparation (NER) og homolog rekombinationsreparation (HRR) (fig. 6a). Den biologiske funktion af ATRX-mutation var signifikant involveret i DNA-skadereparation (DDR). Vi brugte derefter ssGSEA til at karakterisere vejen for BER, NER og HRR mellem ATRX mutant og vilde patienter. Som illustreret i fig. 6b, BER (median score 0.8734 vs 0.7909, P=0.{{10}} 002), NER (median score 0,4333 vs 0,3605, P = 0.044) og HRR (median score 0.7618 vs 0.6898, P = 0.0098) blev signifikant beriget i ATRX mutant patienter. Desuden fortsatte vi med at udforske effekten af ​​ATRX-mutation på BER-, NER- og HRR-veje stratificeret efter køn. Kun kvindelige patienter med ATRX-mutation viste højere score for BER, NER og HRR end andre patienter uden ATRX-mutation (fig. 6c).

Desuden valgte vi kernegenerne beriget i disse tre veje for at undersøge ekspressionsforskellene mellem ATRX-mutante og vilde patienter. Interessant nok udtrykte de fleste kernegener i høj grad i patienter af ATRX-mutanttype sammenlignet med vildtypepatienter (fig. 6d). Efter kønsstratificering var ekspressionsniveauerne af disse DDR-relaterede kernegener også højere i undergrupper af kvindelige og mandlige patienter med ATRX-mutation end andre to vildtype-undergrupper (Yderligere fil 6).

Tilsammen indebar disse resultater den muligvis forbedrede aktivering af DDR-veje hos ATRX-mutante patienter. Den højere TMB og aktivering af DDR-systemet kan indikere sandsynligheden for voldsom mutagenese og tilsvarende kompensatorisk DDR-aktivering hos ATRX-mutante patienter.

ATRX-mutation er forbundet med gunstige kliniske fordele for ICI

For at undersøge, om patienter med ATRX-mutation kunne drage fordel af ICI, fik vi de offentligt tilgængelige genomiske og overlevelsesdata fra den MSKCC ICI-behandlede kohorte fra cbioportal-databasen [15]. Den MSKC C ICI-behandlede kohorte indeholder 1610 patienter af forskellige cancertyper med mutationsdata, herunder 54 mavekræftpatienter. Mutationshyppigheden af ​​ATRX hos patienter med gastrisk eller gastroøsofageal junction cancer er 7,41 procent (4/54). Vi observerede, at patienter med ATRX-mutation havde højere TMB end ATRX-vildtypepatienter (fig. 7a). Hos patienter med gastrisk cancer havde ATRX-mutationspatienter tendens til en længere samlet overlevelse (median, ikke nået vs. 13 måneder, log-rang P=0.194) (fig. 7b).

Tilsvarende var den samlede overlevelse for patienter med ATRX-mutation i hele kohorten også overlegen i forhold til ATRX-vilde patienter (median, 30 måneder vs. 18 måneder, log-rang P=0.075) ( fig. 7b). Vi delte derefter hele kohorten i to grupper (kvinder og mænd) og sammenlignede den samlede overlevelse mellem ATRX-mutationsstatus. Interessant nok opnåede kun kvindelige patienter med ATRX-mutation signifikant forlænget samlet overlevelse sammenlignet med kvindelige vildtypepatienter (median, 30 måneder vs. 14 måneder, log-rang P=0.023) (fig. 7c). Desuden sammenlignede vi forudsigelseskraften af ​​ATRX-mutation hos mandlige og kvindelige patienter. HR for ATRX mutant type vs. vildtype for kvindelige patienter (HR=0.636, 95 procent CI=0.455–0.890, P=0.023) er bedre end HR for mandlige patienter (HR=0.929, 95 procent CI = 0.596-1.362, P=0.7117) (fig. 7c).

Samlet antydede disse data, at ATRX-mutation især hos kvindelige patienter var forbundet med gunstige kliniske fordele ved ICI-behandling.

Diskussion

I denne undersøgelse, ved at sammenligne somatiske mutationsprofiler afledt af mandlige og kvindelige GC-patienter, identificerede vi for første gang, at ATRX-mutationen fortrinsvis forekom hos kvindelige GC-patienter og var forbundet med højere TMB, øget anticancer-immunitet og gunstige kliniske fordele for ICI .

ATRX er et tumorsuppressorgen og koder for et medlem af SWI/SNF-familien af ​​proteiner. ATRX blev vist at være forbundet med reparation af DNA-skader [29], opretholdelse af genetisk stabilitet [30], facilitering af passende DNA-replikation [31] og påvirker ekspressionen af ​​specifikke gener [32]. ATRX-mutation udgør de almindelige genetiske abnormiteter i gliomer.

I IDH-vildtype gliomer tjente tilstedeværelsen af ​​ATRX-mutationer som en gunstig markør for længere patientoverlevelse [33]. Tabet af ATRX svækkede den ikke-homologe endeforbindelsesaktivitet og øgede MSI i glioblastom, hvilket gav højere følsomhed over for DNA-skadelige midler [34]. Han et al. rapporterede, at ATRX kunne regulere reparation af DNA-skader ved at modulere ATM-vejen og øge følsomheden over for temozolomid i gliom [35]. I vores undersøgelse blev højere TMB og aktivering af DNA-skadereparationsveje observeret hos kvindelige patienter med ATRX-mutation. TMB er et resultat af konfrontationen mellem mutation og DNA-reparation. Disse resultater antydede, at funktionen af ​​kompenserende DNA-skadereparation kan være svagere end hårdere mutagenese med ATRX-mutation. Vi har spekuleret i, at ATRX-mutationen hos kvindelige GC-patienter kan påvirke den relaterede DNA-skadereparation, hvilket tegner sig for den højere TMB og den tilsvarende forbedrede anticancer-immunitet. Ikke desto mindre kræver den præcise mekanisme for ATRX-mutation til regulering af anticancer-immunitet hos kvindelige GC-patienter yderligere forskning.

Eksisterende forskere har rapporteret sex-bias af ATRX. Young et al. har opdaget, at hunmus, der mangler ATRX i bugspytkirtlen, udelukkende viste øget følsomhed over for skader og den onkogene virkning af muteret KRAS, hvorimod hanmus uden ATRX var beskyttet [36]. Tilsvarende fandt vi også, at kvindelige patienter med ATRX-mutation udviste øget immunogenicitet, især stærkere anticancer-immunitet end ATRX-mutante mandlige patienter, hvilket til dels kan skyldes øget følsomhed over for DNA-skade hos ATRX-mutante kvindelige patienter. Dunford et al. har rapporteret, at en brøkdel af tumorsuppressorgener (inklusive ATRX) i chrX kan undslippe inaktivering under embryogenese, hvilket fører til biallel ekspression af disse gener og forbedret cancerbeskyttelse hos kvinder [37]. Denne forskning kan forklare resultatet, at ingen signifikant reduktion af ATRX-ekspression hos kvindelige GC-patienter med ATRX-mutation, selvom trunkerende og skadelige missense-mutationer var fremherskende i ATRX-muterede kvindelige patienter.

Ud over kønsforskellene i immunogenicitet mellem mandlige og kvindelige patienter eksisterede kønsforskelle også i udførelsen af ​​ATRX-mutation i ICI-forudsigelse. Selvom længere samlet overlevelse blev observeret hos patienter med ATRX-mutation behandlet med ICI, var ATRX-mutationens forudsigelsesevne bedre for kvindelige end mandlige patienter. Kvindelige patienter med ATRX-mutation opnåede signifikant større overlevelsesfordele ved ICI-behandling. Wang et al. har også rapporteret et lignende resultat, at TMB viste bedre forudsigelsesevne i ICI-respons for kvindelige NSCLC-patienter end mandlige patienter [38]. Fremtidig udvikling og anvendelse af ICI-biomarkører bør tage højde for kønsforskelle.

Der er flere begrænsninger for denne undersøgelse. For det første er den overordnede mutationsfrekvens af ATRX hos GC-patienter relativt lav, især for mandlige GC-patienter. Desuden opnåede vi kun transkriptomdata fra en enkelt kohorte. Disse begrænsninger kan påvirke styrken af ​​sammenligningen af ​​anticancerimmunitet mellem kvindelige og mandlige patienter. For det andet varierer ATRX-mutationsfrekvensen i forskellige populationer.

I vores undersøgelse var ATRX-mutationsfrekvensen i tre GC-kohorter forskellig (31,7 procent i GACA-CN-kohorten, 6,3 procent i GACA-JP-kohorten og 5,3 procent i TCGA-kohorten). Desuden var andelen af ​​kvindelige patienter med ATRX-mutation i GACA-CN (40,5 procent) meget højere end de to andre kohorter (12,3 procent i TCGA-kohorten og 11,0 procent i GACA-JP-kohorten) . Forskellen i ATRX-mutationsfrekvens i forskellige populationer kan på en eller anden måde begrænse brugen af ​​ATRX-mutation som en gunstig prognosebiomarkør. For det tredje beviste vores analyse kun sammenhængen mellem ATRX-mutation og TMB, anticancer-immunitet og effektiviteten af ​​ICI-terapi. Den potentielle mekanisme for ATRX-mutation i ICI-behandling, især for mandlige patienter, har stadig brug for yderligere udforskning. Endelig ville det være bedre at sammenligne overlevelsesfordelene fra ATRX-mutation mellem kvindelige og mandlige GC-patienter efter ICIs-behandling, hvilket direkte kunne validere kønsforskellene ved ATRX-mutation i immunterapirelateret anticancer-immunitet. Vi formåede imidlertid ikke at foretage sammenligningen på grund af den begrænsede prøvestørrelse af ATRX mutant GC-patienter i den MSKCC ICI-behandlede kohorte.

Derfor forsøgte vi foreløbigt at undersøge, om der kunne være kønsforskelle i overlevelsesfordele ved ATRX-mutation ved at sammenligne forskellene i prognoseresultater fra ATRX-mutation mellem kvindelige og mandlige patienter på tværs af forskellige cancertyper i hele kohorten. Selvom der blev observeret større overlevelsesfordele fra ICIs-behandling hos kvindelige patienter med ATRX-mutation på tværs af forskellige cancertyper, kan disse data overdrive konklusionen for GC-patienter. Flere ICI-behandlede kohorter, der indeholder større prøvestørrelser af ATRX-mutante GC-patienter, er påkrævet for at validere kønsforskellene i overlevelsesfordele heri.

Konklusioner

Sammenfattende fandt vores undersøgelse, at ATRX præferentielt muterende hos kvindelige GC-patienter var forbundet med øget immunogenicitet, øget anticancer-immunitet og gunstig klinisk fordel for ICI. Kønsforskellene i mutationsfrekvens, anticancer-immunitet og kliniske fordele antydede, at ATRX-mutation kunne være mere passende som en potentiel forudsigelse for gunstige kliniske fordele for ICI hos kvindelige GC-patienter. ATRX-mutation kunne kombineres med andre biomarkører for ICI-respons for bedre at identificere de kvindelige GC-patienter, som vil få større fordele af immunterapi. Der kræves dog yderligere klinisk forskning for at validere vores resultater og vurdere værdien af ​​ATRX-mutation hos mandlige patienter.

Forkortelser

GC: Mavekræft; ICI: Immune checkpoint-hæmmere; TCGA: Cancergenomatlaset; ICGC: International Cancer Genome Consortium; FDR: Falsk opdagelsesrate; TMB: Tumormutationsbyrde; CYT: Cytolytisk aktivitet; APM: Antigenpræsenterende maskineri; GSEA: Gensætberigelsesanalyse; ssGSEA: Enkeltprøve gensæt berigelse analyse; MSI: Mikrosatellit-ustabilitet; BER: Base excision reparation; NER: Nukleotidudskæringsreparation; HRR: Homolog rekombinationsreparation; DDR: Reparation af DNA-skader.

Anerkendelser

Vi takker TCGA- og ICGC-projekter for at gøre genomiske data tilgængelige for analyse. Vi takker også forfatterne, der leverede tilgængelige genomiske og overlevelsesdata for den ICI-behandlede kohorte i cbioportal-depot.

Forfatteres bidrag

Studiekoncept og design: YG og PMW. Datasætindsamling: YG, GPD, XSL, GQF og JJC. Dataanalyse og fortolkning: YG, FRW og WL. Skrivning, gennemgang og revision af manuskriptet: YG, FRW og PMW. Studievejledning: PMW. Alle forfattere læste og godkendte det endelige manuskript.

Finansiering

Dette arbejde blev støttet af Humaniora og Samfundsvidenskab under Ministeriet for Undervisningsplanlægningsfond i Kina (NR. 16YJA840014).

Erklæringer

Etisk godkendelse og samtykke til deltagelse

Denne undersøgelse var baseret på offentligt tilgængelige data fra TCGA, UCSC Xena og cbioportal repository, ingen tilladelse var påkrævet for at udføre denne undersøgelse. Denne undersøgelse involverede ikke menneskelige prøver eller brug af personligt identificerbare oplysninger. Alle data, der blev brugt i denne undersøgelse, var afidentificeret og offentligt tilgængelige, ingen etisk godkendelse var påkrævet.

Samtykke til offentliggørelse

Ikke anvendelig.

Konkurrerende interesser

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.

Forfatterdetaljer

1 Department of Epidemiology and Health Statistics, School of Public Health, Southeast University, 87 Dingjiaqiao Road, Nanjing 210009, Jiangsu, Kina. 2 Afdeling for hæmatologi og onkologi, Zhongda Hospital, School of Medicine, Southeast University, Nanjing, Kina. 3 Southeast University Hospital, Nanjing, Kina. 4 Department of Lung Transplant Center, Det tilknyttede Wuxi People's Hospital ved Nanjing Medical University, Wuxi, Jiangsu, Kina.

Modtaget:

26. oktober 2020 Accepteret: 25. februar 2021.

Referencer

1. Zheng RS, Sun KX, Zhang SW, Zeng HM, Zou XN, Chen R, et al. Rapport om cancerepidemiologi i Kina, 2015. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi. 2019; 41(1):19–28.

2. Robert C, Schachter J, Long GV, Arance A, Grob JJ, Mortier L, et al. Pembrolizumab versus Ipilimumab ved fremskreden melanom. 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 til behandling af ikke-småcellet lungekræft. 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 ved fremskreden nyrecellekarcinom. 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 til tilbagevendende planocellulært karcinom i hoved og hals. 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 til patienter med PD-L1-positiv fremskreden gastrisk cancer (KEYNOTE-012): et multicenter, åbent fase 1b-forsøg. Lancet Oncol. 2016; 17(6):717-26.

7. Dong ZY, Zhong WZ, Zhang XC, Su J, Xie Z, Liu SY, et al. Potentiel prædiktiv værdi af TP53- og KRAS-mutationsstatus for respons på PD-1-blokadeimmunterapi i lungeadenokarcinom. Clin Cancer Res. 2017; 23(12):3012-24.

8. Wu HX, Chen YX, Wang ZX, Zhao Q, He MM, Wang YN, et al. Ændring i TET1 som en potentiel biomarkør for immun checkpoint blokade i flere kræftformer. J Immunokræft. 2019;7(1):264.

9. Zhang K, Hong X, Song Z, Xu Y. Identifikation af skadelig NOTCH-mutation som en ny forudsigelse for effektiv immunterapi ved NSCLC. Clin Cancer Res. 2020;26(14):3649-61.

10. Li CH, Haider S, Shiah YJ, Thai K, Boutros PC. Kønsforskelle i kræftgener og biomarkører. Cancer Res. 2018;78(19):5527–37.

11. Wu Y, Ju Q, Jia K, Yu J, Shi H, Wu H, et al. Korrelation mellem køn og effektivitet af immun checkpoint-hæmmere (PD-1 og CTLA-4-hæmmere). Int J Kræft. 2018;143(1):45–51.

12. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, De Pas T, Martinetti M, Viale G, et al. Cancer immunterapi effektivitet og patienters køn: en systematisk gennemgang og meta-analyse. Lancet Oncol. 2018;19(6):737–46.

13. Conforti F, Pala L, Bagnardi V, Viale G, De Pas T, Pagan E, et al. Kønsbaseret heterogenitet som svar på lungekræftimmunterapi: en systematisk gennemgang og metaanalyse. 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. Sammenlignende molekylær analyse af gastrointestinale adenokarcinomer. Kræftcelle. 2018;33(4):721–735.e728.

15. Samstein RM, Lee CH, Shoushtari AN. Tumormutationsbelastning forudsiger overlevelse efter immunterapi på tværs af flere cancertyper. Nat Genet. 2019; 51(2):202-6.

16. Mayakonda A, Lin DC, Assenov Y, Plass C, Koeffler HP. Maftools: effektiv og omfattende analyse af somatiske varianter i cancer. Genome Res. 2018; 28(11):1747–56.

17. Adzhubei IA, Schmidt S, Peshkin L, Ramensky VE, Gerasimova A, Bork P, et al. En metode og server til at forudsige skadelige missense-mutationer. Nat Metoder. 2010;7(4):248–9.

18. Chalmers ZR, Connelly CF, Fabrizio D, Gay L, Ali SM, Ennis R, et al. Analyse af 100,000 humane cancergenomer afslører landskabet med tumormutationsbyrde. Genome Med. 2017;9(1):34.

19. Narayanan S, Kawaguchi T, Yan L, Peng X, Qi Q, Takabe K. Cytolytisk aktivitetsscore for at vurdere anticancer-immunitet i kolorektal cancer. Ann Surg Oncol. 2018;25(8):2323–31.

20. Newman AM, Liu CL, Green MR. Robust opregning af celleundersæt fra vævsekspressionsprofiler. Nat Metoder. 2015;12(5):453–7.

21. Barbie DA, Tamayo P, Boehm JS, Kim SY, Moody SE, Dunn IF, et al. Systematisk RNA-interferens afslører, at onkogene KRAS-drevne kræftformer kræver TBK1. Natur. 2009;462(7269):108-12.

22. Şenbabaoğlu Y, Gejman RS, Winer AG, Liu M, Van Allen EM, de Velasco G, et al. Karakterisering af tumorimmunmikromiljø i klarcellet nyrecellecarcinom identificerer prognostiske og immunterapeutiske allieret-relevante messenger-RNA-signaturer. Genom Biol. 2016;17(1):231.

23. Mandal R, Şenbabaoğlu Y, Desrichard A, Havel JJ, Dalin MG, Riaz N, et al. Hoved- og halskræftens immunlandskab og dets immunterapeutiske implikationer. JCI Indsigt. 2016;1(17):e89829.

24. Fuchs CS, Doi T, Jang RW, Muro K, Satoh T, Machado M, et al. Sikkerhed og effekt af Pembrolizumab monoterapi hos patienter med tidligere behandlet fremskreden gastrisk og gastroøsofageal junction cancer: fase 2 klinisk KEYNOTE-059 forsøg. JAMA Oncol. 2018;4(5):e180013.

25. Hänzelmann S, Castelo R, Guinney J. GSVA: gensætvariationsanalyse for mikroarray og RNA-seq-data. BMC Bioinform. 2013;14:7.

26. Rooney MS, Shukla SA, Wu CJ, Getz G, Hacohen N. Molekylære og genetiske egenskaber af tumorer forbundet med den lokale immuncytolytiske aktivitet. Celle. 2015;160(1–2):48–61.

27. Zaretsky JM, Garcia-Diaz A, Shin DS, Escuin-Ordinas H, Hugo W, HuLieskovan S, et al. Mutationer forbundet med erhvervet resistens mod PD-1 blokade i melanom. N Engl J Med. 2016;375(9):819–29.

28. Li B, Severson E, Pignon JC, Zhao H, Li T, Novak J, et al. Omfattende analyser af tumorimmunitet: implikationer for cancerimmunterapi. Genom Biol. 2016;17(1):174.

29. Juhász S, Elbakry A, Mathes A, Löbrich M. ATRX fremmer DNA-reparationssyntese og søsterkromatidudveksling under homolog rekombination. Mol Cell. 2018;71(1):11–24.e17.

30. Lovejoy CA, Li W, Reisenweber S, Thongthip S, Bruno J, de Lange T, et al. Tab af ATRX, genom-ustabilitet og en ændret DNA-skadereaktion er kendetegn for den alternative forlængelse af telomerbanen. PLoS Genet. 2012;8(7):e1002772.

31. Clynes D, Jelinska C, Xella B, Ayyub H, Taylor S, Mitson M, et al. ATRX-dysfunktion inducerer replikationsdefekter i primære museceller. PLoS One. 2014;9(3):e92915. 32. Levy MA, Kernohan KD, Jiang Y, Bérubé NG. ATRX fremmer genekspression ved at lette transkriptionel forlængelse gennem guaninrige kodende regioner. Hum Mol Genet. 2015;24(7):1824–35.

33. Pekmezci M, Rice T, Molinaro AM, Walsh KM, Decker PA, Hansen H, et al. Vokseninfiltrerende gliomer med WHO 2016 integreret diagnose: yderligere prognostiske roller for ATRX og TERT. Acta Neuropathol. 2017;133(6):1001-16.

34. Koschmann C, Calinescu AA, Nunez FJ, Mackay A, Fazal-Salom J, Thomas D, et al. ATRX-tab fremmer tumorvækst og forringer ikke-homolog endeforbindelses-DNA-reparation i gliom. Sci Transl Med. 2016;8(328):328ra328.

35. Han B, Cai J, Gao W, Meng X, Gao F, Wu P, et al. Tab af ATRX undertrykker ATM-afhængig DNA-skadereparation ved at modulere H3K9me3 for at øge temozolomidfølsomheden i gliom. Cancer Lett. 2018;419:280–90.

36. Young CC, Baker RM, Howlett CJ, Hryciw T, Herman JE, Higgs D, et al. Tabet af ATRX øger modtageligheden for pancreasskade og onkogen KRAS hos hunmus, men ikke hanmus. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2019; 7(1):93-113.

37. Dunford A, Weinstock DM, Savova V, Schumacher SE, Cleary JP, Yoda A, et al. Tumor-undertrykkende gener, der undslipper fra X-inaktivering, bidrager til kræftsex-bias. Nat Genet. 2017;49(1):10–6.

38. Wang S, Zhang J, He Z, Wu K, Liu XS. Den forudsigelige kraft af tumormutationsbyrde i lungekræftimmunterapirespons er påvirket af patienternes køn. Int J Kræft. 2019;145(10):2840–9.

Forlagets note

Springer Nature forbliver neutral over for jurisdiktionskrav i offentliggjorte kort og institutionelle tilknytninger.

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

For more information:1950477648nn@gmail.com