肿瘤微环境（TME）已逐渐成为医学领域的研究热点之一，越来越多的证据阐明了它们在预测结局和治疗效果方面的临床病理学意义。今天就跟着小编一起来看看一篇 2022年2月发表在Cancer Immunology Research（IF：12.020）上的文章。该文采用两种计算算法，全面估计了胃癌患者的TME浸润模式，并将TME表型与胃癌的基因组特征和临床病理特征系统关联。

一、研究背景

近年来，关于微环境中的细胞丰度以及癌细胞和肿瘤微环境中上调的信号通路已经在一些研究中进行了相应的阐述。但对于胃癌来说，迄今为止尚未有全面阐明TME浸润细胞的综合景观。

在本研究中，作者基于临床注释的胃癌基因表达谱数据，估计了胃癌患者524例肿瘤的TME浸润模式，并将TME表型与胃癌的基因组特征和临床病理特征系统地关联起来。而且建立了一种量化TME渗透模式（TMEscore）的方法，其被认为是免疫检查点抑制剂反应的稳健预后生物标志物和预测因素。

二、数据与方法

1.数据：整合了包含临床信息的七个胃癌/胃腺癌样本队列，即ACRG / GSE62254，GSE57303，GSE84437，GSE15459，GSE26253，GSE29272和TCGA-STAD。

2.表征胃癌TME全局景观的方式

（1）使用反卷积算法CIBERSORT和LM22基因标记，对22种人类免疫细胞表型（包括B细胞，T细胞，自然杀伤细胞，巨噬细胞，DC和骨髓亚群）进行敏感和特异性的区分，通过应用微环境细胞群计数器方法，来推断混合细胞类型的大量肿瘤样本数据中的细胞类型比例（尤其是基质细胞）。定量了TME中常见的八个免疫细胞群和两个基质细胞群的丰度。

（2）对匹配TME细胞表达谱的肿瘤使用分层聚类和无监督聚类（如随机森林算法）方式对具有不同浸润模式的肿瘤和患者进行分组和分类。用R包ConsensuClusterPlus重复1000次以评估聚类稳定性。最终分类并定义为3个TME基因簇和3组对应患者。

3. TMEscore的定义：

TMEclusters中的每个DEG在进行标准化、降维和聚类后，被定义为TME signatures。作者首先将每个基因签名的表达转化为z-score。然后进行主成分分析（PCA），提取主成分1作为特征评分（TME signature score）。

在获得每个基因特征评分的预后价值后，应用类似于GGI（基因组等级指数）的方法来定义每个患者的TMEscore：

（其中i为Cox系数为正的簇的特征分数，j为Cox系数为负的基因的表达量。）

三、结果

1.肿瘤-免疫细胞相互作用、细胞谱系及其对胃癌患者总生存期影响的综合景观。

聚类分析揭示了TME细胞浸润的三种不同模式：TMEcluster-A的特征是癌症相关成纤维细胞，M2巨噬细胞，静息DC和静息肥大细胞的浸润增加，并且在其他TME细胞类型中表现出可变的减少; TMEcluster-B表现出M0巨噬细胞、中性粒细胞、活化DC和活化MC的高浸润; TMEcluster-C显示CD8 + T细胞，M1巨噬细胞和活化的记忆CD4 + T细胞的浸润显著增加。

数据显示的主要TME细胞浸润亚型在生存率上存在显著差异（P < 0.001），其中TMEcluster-A（83例患者）与较差的预后显著相关，TMEcluster-C（119例患者）与较好的预后相关。

2.功能和途径富集分析结果分析

参与免疫激活的基因的过表达的基因富集在基因簇C中；而上调的基质相关基因在基因簇A中富集。且基因簇A与TGFb/EMT通路相关的高表达相关。

3. TME表型的转录组性状及临床特征

每个基因簇（A-C）通过不同的特征（免疫相关特征、错配相关特征和基质相关特征）和TMEscore进行区分。

具有EMT亚型且预后差的基因簇A与低TME评分有关（Kruskal–Wallis， P < 2.2 × 10−16）。使用GSEA对簇A和C之间按log2 （fold change）排名所有转录本，我们发现TME cluster A中被认为是T细胞抑制和排斥的基因集，包括与EMT、TGFβ信号传导、血管生成和缺氧相关的基因集。

患者分为高和低TME评分组，高TME评分组的生存优势明显。证实了TMEscore模型可以是一个独立且稳健的预后因素。

4. TCGA亚型和癌症体细胞基因组的TME特征

在TCGA-STAD系列中评估了已定义的4种分子亚型的差异，较高的TME评分与EBV感染，微卫星不稳定性（MSI）和胃癌的良好预后显着相关;而基因组稳定（GS）亚型的TME评分较低，并且与较差的预后相关（图AB）。预后最好的MSI高亚型的TME评分明显高于其他两种亚型（图C）。signatures与TMEscore之间的相关性分析也在TCGA-STAD队列中得到验证（图E），再次表明TMEscore是独立且稳健的预后生物标志物。

5. TMEscore与免疫治疗

TMEscore作为一种预后标志物，它可以预测免疫治疗的疗效。作者首先评估了低/高TMEscore组在独立胃癌数据集和癌症分期之间的临床预后价值（图A）;随后从TCGA数据集中估计了TMEscore在不同癌症类型中的预后价值（图B）。而对于TMEscore与免疫治疗间的联系，则用生存曲线和临床缓解率（即完全缓解[CR]/部分缓解[PR]和疾病稳定[SD]/疾病进展[PD]）来表征（图CD、GH）。抗PD-1/ PD-L1/CTLA-4的免疫检查点抑制剂和MAGE-A3抗原免疫治疗的ROC分析也表明：TMEscore是免疫治疗益处的预测性生物标志物（图EF\IJ）。综上，作者表示他们的数据强烈表明TME评估与对不同免疫治疗方法的反应相关。

四、讨论

TMEscore是一种综合评估肿瘤微环境的工具，是预测胃癌生存率和指导更有效免疫治疗策略的生物标志物。并且，通过TME signatures评估免疫和基质状态表明TMEscore可以作为胃癌和其他14种癌症患者的生存预测指标。

对胃癌的四个亚型分析显示，TMEscore在MSI和EBV分子亚型患者中表现出高评分，这些亚型已被证实对免疫检查点阻断更敏感。EMT和GS亚型患者中表现出低评分，强调了基质激活是抵抗检查点阻断的核心机制。这可能有助于促进精准免疫疗法的发展以及免疫疗法和抑制EMT信号通路的联合方法。

在免疫治疗方面，本文的研究对与TME浸润模式相关的细胞，分子和遗传因素的全面评估产生了一些见解，阐明了肿瘤对免疫疗法的反应，并可能指导新型药物组合策略的开发。但由于并非所有高TMEscores患者的免疫治疗成果显著，因此预测模型应纳入更多临床因素以提高准确性。