Nat Rev Clin Oncol: 多组学STEP可提高对CAR T细胞应答的相关分析

背景：

血浆游离DNA分析已成为一种强大的液体活检方法，用于评估癌症治疗后的循环肿瘤DNA应答。一项新的研究表明，在接受嵌合抗原受体T细胞的患者中，游离DNA还可以提供关于扩增动力学和肿瘤浸润模式的信息，并且与循环肿瘤DNA一起，为了解肿瘤内动力学提供了生动的预后见解。

简介：

2023年2月15日，来自美国麻省总医院癌症中心细胞免疫治疗项目的Marcela V. Maus教授课题组在Nat Rev Clin Oncol（IF: 65.0）杂志上发表题为“Multiomics STEP up in correlative analysis of response to CAR T cells”的文章[1]。

主要结果：

嵌合抗原受体(CAR) T细胞已成为晚期血液系统恶性肿瘤的有效治疗方式。FDA现在批准了6种CAR T细胞产品，包括3种用于复发和/或难治性(R/R)大B细胞淋巴瘤(LBCL)—成人中最常见的侵袭性淋巴瘤。虽然LBCL一般预后良好，但在一个大型回顾性队列中，只有34%的疾病复发患者对后续线治疗有应答，只有15%达到完全缓解(CR)1。CAR T细胞制品axicabtagene ciloleucel在既往接受过大量治疗的患者人群中达到了83%的客观缓解率和54%的CR率，于2017年被批准用于R/R LBCL 1。虽然CAR T细胞疗法治疗R/R LBCL是一项重大成就，应该受到赞扬，但超过一半接受CAR T细胞治疗的患者最终将死于他们的疾病。

正在进行的研究努力试图理解为什么基于CAR T细胞的疗法在一些患者中成功，而在另一些患者中失败。耐药机制可大致分为肿瘤内在(包括靶抗原丢失、凋亡机制丢失或抑制性受体上调)或肿瘤外源性(如固有缺陷和/或耗竭的T细胞或免疫抑制性CAR T调节性细胞)。到目前为止，CAR T细胞制品试验中的相关研究通常依赖于从血液中采集循环CAR T细胞(这可能不一定反映肿瘤内动力学)，以及对肿瘤进行有限的活检取样，而活检取样具有侵袭性，且容易因患者体内肿瘤的异质性而发生变异。基于血浆游离DNA (cfDNA)来定量循环肿瘤DNA (ctDNA)的非侵入性肿瘤分析已经成功地证明了ctDNA在axicabtagene ciloleucel治疗后的预后价值。

在最近发表的一项研究中，Sworder及其同事从接受axicabtagene ciloleucel(以下简称CAR19)治疗的130例R/R LBCL患者中提取了700个纵向样本。样本来自两个独立的队列(研究组, n = 65;验证组，n = 73)，包括淋巴细胞耗竭前、输注时，以及之后的纵向，包括复发时(如果有条件)(图1)。选定的患者还在治疗前和疾病复发时采集了肿瘤活检样本。提取cfDNA后，研究者通过深度测序(CAPP-seq)对包括186个在淋巴瘤中反复突变的蛋白质编码基因的608 kb DNA进行了靶向癌症个性化分析，以识别肿瘤特异性突变。通过对治疗前血浆或肿瘤DNA和生殖细胞系DNA进行配对分析，称为体细胞变异。他们利用肿瘤和效应物同步分析(STEP)(一种综合靶向测序和分析技术)分析了包含ctDNA、输入的CAR19 DNA (cfCAR19)和未经工程改造的T细胞受体DNA (cfTCR)的cfDNA。

Sworder及其同事首先总结了之前的研究结果，即ctDNA水平可预测CAR19治疗后的结局，这表明治疗前较高的ctDNA水平与CAR19输入后1周和4周时的疾病进展相关。尽管与CAR荧光激活细胞分选(FACS)的标准评估相比，CAPP-seq测定的cfCAR19浓度低1,000倍，但两种技术的评估在多个时间点均稳健相关(P < 0.001)。有趣的是，作者观察到突变型ctDNA片段实际上比野生型cfDNA片段短，同时，短(<310 bp)和长(>310 bp) cfCAR19分子之间存在分布，其中长分子水平与CAR FACS测定的CAR19水平之间的相关性优于短分子水平与CAR19水平之间的相关性。作者认为，这种差异可能是由作用于cfDNA的组织核酸酶引起的。在这种情况下，随着CAR T细胞浸润肿瘤，由于这些核酸酶的作用，cfCAR19 DNA片段的分布将向短cfCAR19分子转移。事实上，作者报告cfCAR19片段随时间显著缩短(P<0.001)。然而，他们在持续缓解的患者中检测到的cfCAR19水平与无缓解的患者相似。后一项发现与之前ZUMA-1试验的数据不一致，之前的数据表明，有应答者的CAR19水平(以载体拷贝数衡量)高于无应答者(P = 0.002)。目前尚不清楚这种差异是反映了患者的选择，还是由不同的测量技术造成的。

图1：研究大纲。作者在指定时间点收集了淋巴瘤患者的血浆样本，提取了无细胞DNA (cfDNA)，并进行了靶向DNA测序，以识别循环肿瘤DNA (ctDNA)，以及来自嵌合抗原受体(CAR) T细胞(cfCAR19)和未经工程改造的T细胞受体(cfTCR)的cfDNA。还收集了一部分患者的肿瘤活检样本。

研究者利用ctDNA和肿瘤活检样本寻找了可能与无事件生存期较差相关的肿瘤突变，并确定了TMEM30A，该突变参与调节免疫肿瘤微环境(TME)，并且在LBCL的临床前模型中与肿瘤相关巨噬细胞增加相关。以及参与B细胞分化和表面表型形成的IRF8。与之前的报道一致，在复发时发现了CD19的多种改变。有趣的是，1例患者在复发时发生了CD19新出现的无义突变，这与CAR19的重新扩增矛盾地相关。作者发现的其他改变发生于PPM1D(潜能不确定的克隆性造血的驱动因素)和TP53(最近发现TP53与CAR19后的疾病复发相关)。与之前的研究结果一致，在多例患者疾病复发时，作者正向选择了抑制性配体信号传导增加的驱动因素(CD274和PDCD1LG2分别编码PD-L1和PD-L2)。有趣的是，在复发时cfCAR19水平和肿瘤中CD19水平(通过免疫组化检测到)之间发现了显著的负相关(P = 0.028)，提示在一个模型中，高CAR19持久性导致淋巴瘤中的选择压力、免疫编辑和CD19表达缺失。对来自肿瘤活检样本的批量RNA测序数据进行反卷积，发现肿瘤IRF8突变的存在与调节性T细胞的肿瘤浸润增加之间存在相关性。同样，与复发时高水平CAR19相关的肿瘤显示出与T细胞耗竭、TGFβ信号传导和瘤内调节性T细胞相关的基因特征。

这些研究者随后利用cfCAR19和CAR FACS数据探索了肿瘤突变对CAR19扩增的影响。TNFRSF14和BCL2的突变与扩增呈负相关，而IRF4的突变与扩增呈正相关。至关重要的是，cfCAR19水平与复发时的瘤内CAR19水平高度相关，这突显出CAPP-seq是评估瘤内CAR T细胞丰度的强大无创方法，但需要进一步证据证明其与临床结局的相关性。

最后，作者利用第4周ctDNA和第1周cfCAR19水平构建了一个多变量模型来预测结局，这两个水平被确定为最能预测无事件生存期的指标。该模型在发现队列和验证队列中均具有高度预测性(两个队列的P <0.001)。有趣的是，cfCAR19水平与预后的相关性优于CAR FACS评估的CAR19水平，这提示在估算全身CAR T细胞水平时，cfCAR19水平可能优于仅估算血液水平的CAR FACS水平。

结论和展望：

总之，Sworder及其同事对接受CAR T细胞治疗的患者进行了令人信服的综合分析。使用短cfCAR19 DNA作为难以测量的肿瘤内CAR T细胞的替代指标特别新颖和令人兴奋，但需要进一步验证。这种进入TME的非侵入性窗口可以帮助我们确定哪些比例的输入CAR T细胞最适合突破TME。此外，本研究为常规测定ctDNA作为CAR T细胞试验中应答动力学的标准相关提供了令人信服的证据。总之，Sworder及其同事的工作是基于cfDNA的相关研究在理解CAR T细胞和淋巴瘤动力学方面的潜在应用的杰作。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41571-023-00742-5

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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