微卫星不稳定的结直肠癌的分子分类揭示了免疫治疗反应的独特预测因素

《ESMO Gastrointestinal Oncology》：Molecular classification of microsatellite-instable colorectal cancers reveals distinct predictors of immunotherapy response

结直肠癌微卫星不稳定性肿瘤（MSI CRC）通过基因组与转录组多组学分析分为三类：1a型免疫排除（高基质激活、低新抗原）、1b型免疫浸润（强抗肿瘤免疫应答）、2型免疫沙漠（高突变负担、低免疫活性）。分类模型验证了外部队列，并显示1b型对PD-1单药及联合治疗反应更佳，而2型联合治疗PFS显著延长。MLH1超甲基化是2型特征，与cGAS-STING通路抑制相关。研究为精准免疫治疗提供分子基础。

　　在这项研究中，科学家们对微卫星不稳定性（MSI）结直肠癌（CRC）进行了深入分析，以揭示其在肿瘤微环境（TME）和基因组学方面的异质性，并进一步探讨这些特征如何影响免疫治疗的疗效。通过分析223例来自瑞典大型前瞻性纵向癌症研究的MSI CRC患者的全基因组和转录组序列，研究人员发现MSI CRC可以细分为三个分子亚型，每个亚型具有不同的TME和遗传特征。这些发现为个性化治疗策略的制定提供了新的思路。

MSI CRC是结直肠癌的一种特殊亚型，约占所有结直肠癌的20%。这类肿瘤具有较高的突变负荷（TMB）和丰富的免疫细胞浸润，因此通常对免疫检查点抑制剂（ICIs）表现出较强的反应性。然而，尽管免疫治疗在MSI CRC中显示出良好的疗效，仍有约30%的患者对治疗产生耐药性。这种现象提示我们，仅依靠TMB这一单一指标可能不足以预测所有患者的治疗反应。因此，研究人员希望通过更细致的分子分类，揭示不同TME状态与免疫治疗反应之间的关系，从而为临床治疗提供更精准的指导。

在研究中，科学家们首先通过整合肿瘤微环境相关的信号通路和基因表达特征，将MSI CRC细分为三个亚型：class 1a（免疫排斥型）、class 1b（免疫浸润型）和class 2（免疫沙漠型）。其中，class 1a的特征包括显著的基质激活、转化生长因子-β（TGF-β）信号通路的增强以及较低的肿瘤新抗原负荷（TNB）；class 1b则以完整的抗原呈递功能和较强的抗肿瘤免疫反应为特征；而class 2的特征则包括上皮性特征、较高的TMB和TNB、染色体不稳定性以及活跃的代谢活动，但缺乏免疫激活。这些分子亚型的识别有助于更全面地理解MSI CRC的分子图谱，并揭示不同肿瘤-免疫表型的潜在分子机制。

研究人员进一步发现，class 2中的MLH1基因超甲基化与免疫沙漠表型密切相关。在这些肿瘤中，联合使用抗PD-1和抗CTLA4的免疫治疗显示出显著优于抗PD-1单药治疗的疗效。这表明，虽然class 2肿瘤具有较高的突变负荷，但由于抗原呈递功能的丧失和免疫活性的抑制，它们对单药治疗的反应较差，而联合治疗能够克服这些障碍，从而提高治疗效果。此外，这些分子亚型的特征在其他类型的MSI肿瘤中也得到了验证，说明其分类具有一定的普遍性。

在临床特征方面，MSI class 1a肿瘤通常与较高的基质细胞激活、TGF-β信号通路的增强以及较低的T细胞浸润相关，而MSI class 1b则表现出较强的抗肿瘤免疫反应，包括较高的CD8+ T细胞水平和抗原呈递通路的激活。MSI class 2肿瘤则表现出免疫沙漠状态，其特征包括缺乏免疫细胞浸润、较低的免疫激活水平以及活跃的代谢功能。这些不同的免疫状态与肿瘤的分子特征密切相关，也解释了为何不同亚型的肿瘤对免疫治疗的反应存在差异。

研究还发现，MSI class 1a肿瘤中存在较高的COX2/PGE2通路活性，这与免疫逃逸密切相关。该通路能够促进免疫抑制性细胞的扩增，如调节性T细胞（Tregs）和髓源性抑制细胞（MDSCs），同时抑制自然杀伤细胞（NK细胞）和T细胞的活性。这些发现进一步支持了class 1a肿瘤在免疫治疗中的较差反应。相比之下，MSI class 1b肿瘤表现出较强的抗肿瘤免疫特征，包括较高的IFN-γ和IL-12水平，以及增强的T细胞招募相关信号。这些特征可能使得class 1b肿瘤对免疫治疗更具响应性。

在分析MSI肿瘤的突变特征时，研究人员发现，class 1b和class 2肿瘤中存在较多的免疫逃逸相关突变，这些突变可能影响抗原呈递和免疫反应的激活。此外，class 2肿瘤中观察到较高的TMB和TNB，这可能与MLH1基因的超甲基化有关，因为MLH1的缺失可能导致DNA修复机制的异常，从而引发更多的DNA损伤和突变。然而，这些突变并没有带来更好的免疫反应，反而可能促进肿瘤的进展。这提示我们，虽然TMB是免疫治疗反应的一个重要指标，但其作用可能受到其他分子特征的调控。

为了验证这些分子亚型的普遍性，研究人员使用了多个外部数据集，包括来自The Cancer Genome Atlas（TCGA）的胃癌、子宫内膜癌等数据，以及NIPICOL和ImmunoMSI等研究中的数据。这些外部数据集的分析结果与U-CAN队列中的发现高度一致，表明MSI肿瘤的分子分类具有一定的广泛适用性。此外，研究还发现，MLH1的超甲基化不仅影响MSI CRC，还可能在其他类型的MSI肿瘤中起到类似的作用，这提示我们，针对MLH1的表观遗传调控可能是一个重要的研究方向。

在免疫治疗反应方面，研究发现MSI class 1a和class 2肿瘤对免疫检查点抑制剂的反应存在显著差异。其中，MSI class 1a患者在单药治疗和联合治疗中均表现出较差的预后，而MSI class 1b患者则在两种治疗方式中均显示出较长的无进展生存期（PFS）。对于MSI class 2肿瘤，联合治疗表现出优于单药治疗的疗效，这可能与抗原呈递功能的丧失和免疫逃逸机制的复杂性有关。研究还发现，脂肪酸代谢通路在所有MSI亚型中均与较好的预后相关，而免疫抑制和基质相关信号通路则与较差的预后相关，尤其是在MSI class 1a肿瘤中。

这项研究的意义在于，它揭示了MSI CRC的分子异质性，并提出了基于分子特征的分型方法。通过这一方法，医生可以更精准地预测患者的免疫治疗反应，从而为个体化治疗提供依据。此外，研究还强调了抗原呈递功能、TME组成和DNA修复通路之间的相互作用，这些相互作用可能共同决定了MSI肿瘤对免疫治疗的反应。例如，虽然class 2肿瘤具有较高的突变负荷，但由于其抗原呈递功能的受损，它们对单药治疗的反应较差，而联合治疗可能通过恢复T细胞的激活和分化，提高治疗效果。

尽管这项研究提供了重要的见解，但研究人员也指出了一些局限性。首先，虽然整合了全基因组和转录组数据，但为了更全面地理解TME，未来可能需要结合空间转录组学、蛋白质组学和单细胞技术等方法。其次，当前的MSI分类器在预测免疫治疗反应方面的效果仍有一定局限，特别是在小样本量的外部免疫治疗队列中。因此，未来需要更大的多组学数据集来进一步优化和验证这一分类方法。最后，不同肿瘤类型的分子异质性提示我们，需要在特定肿瘤类型的免疫治疗队列中进一步验证这些分子特征的临床意义。

综上所述，这项研究不仅深化了我们对MSI CRC分子机制的理解，还为免疫治疗的个体化策略提供了理论依据。通过识别和验证三个分子亚型，科学家们希望未来能够开发出更加精准的治疗方案，以提高MSI CRC患者的治疗效果。同时，这项研究也强调了免疫治疗反应的复杂性，提示我们不能仅依赖单一的分子指标，而应结合多种分子特征进行综合评估。这些发现为未来的癌症治疗研究提供了重要的参考价值。