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**中文标题**
复发或难治性B细胞急性淋巴细胞白血病患者CD19 CAR-T治疗反应不良的髓系样转录组特征及其预测价值研究
《Cancer Medicine》:Transcriptome Analysis Identifies a Myeloid-Like Signature in Relapsed or Refractory B-Cell Acute Lymphoblastic Leukemia Patients With Poor Response to CD19 Chimeric Antigen Receptor T Cell Therapy
编辑推荐:
**背景**:复发或难治性B细胞急性淋巴细胞白血病(R/R B-ALL)患者对CD19嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)治疗的反应存在异质性。然而,当前研究主要聚焦于CAR-T细胞或白血病母细胞本身,对患者治疗前的内在分子特征了解甚少。
**方法**:研究
**背景**:复发或难治性B细胞急性淋巴细胞白血病(R/R B-ALL)患者对CD19嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)治疗的反应存在异质性。然而,当前研究主要聚焦于CAR-T细胞或白血病母细胞本身,对患者治疗前的内在分子特征了解甚少。
**方法**:研究人员纳入了在一项II期、单臂临床试验(NCT04684147)中招募的15名R/R B-ALL患者,根据三个月标志点将其分为8名治疗反应良好者和7名反应不良者。研究比较了两组患者的临床特征、遗传学改变和治疗前骨髓转录组学,并推导出一个探索性的基因表达评分。
**结果**:差异表达和富集分析在反应不良组中鉴定出一种髓系样特征(myeloid-like signature)以及髓系相关基因的上调。研究人员在独立患者队列、B-ALL细胞系以及一名患者的单细胞分辨率水平上对七个髓系相关基因进行了检测;其中三个基因由白血病细胞自身表达,另外四个主要表达于单核细胞和巨噬细胞。此外,一个基于方差衍生的七基因最小绝对收缩和选择算子(LASSO)评分在发现队列(表观曲线下面积,AUC 1.00)中可区分反应组别,其偏差校正和外部估计值约为0.57–0.59(外部队列AUC 0.592,95%置信区间0.356–0.828)。
**结论**:治疗前的转录组学分析揭示了CD19 CAR-T反应不良的R/R B-ALL患者中存在髓系样特征,该特征作为治疗结局的候选相关标志物值得进一步研究。
**论文解读文章**
**1. 研究背景与目的**
B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)是一种起源于前体B淋巴细胞的血液系统恶性肿瘤。尽管CD19嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法显著改善了B-ALL患者的预后,完全缓解(CR)率可超过80%,但仍有相当比例的复发或难治性(R/R)B-ALL患者在治疗后出现疾病复发,12个月无复发生存(RFS)率仅为35%–55%。在本研究所涉及的院内自主研发CD19 CAR-T产品(CNCT19/inati-cel)的临床试验中,患者对治疗的反应同样存在显著异质性,表现为从数月内复发到持续两年以上缓解的巨大差异。然而,当前研究多聚焦于肿瘤细胞本身的抗原逃逸或CAR-T细胞自身的功能耗竭,而针对患者治疗前的内在分子特征,特别是骨髓微环境在其中所扮演的角色,了解甚少。部分研究表明,在侵袭性B细胞淋巴瘤中,髓系细胞特征与CAR-T治疗反应不良相关,但在B-ALL中,这种相关性尚未被充分表征。因此,本研究旨在通过对治疗前骨髓样本进行全面的转录组学分析,描绘R/R B-ALL患者的分子图谱,寻找与CD19 CAR-T治疗反应相关的潜在分子标记物,并探索可能的预测模型。
**2. 研究方法概述**
研究人员从一项II期、单臂临床试验(NCT04684147)中纳入了15名R/R B-ALL成年患者,并按三个月标志点的持续缓解状态将其分为良好反应组(n=8)和不良反应组(n=7)。对患者治疗前的骨髓单个核细胞(BMMCs)进行bulk RNA测序(RNA-seq),并获取靶向测序数据以分析遗传学改变。研究依次使用DESeq2进行差异表达分析(DEGs),利用clusterProfiler进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,并通过基因集富集分析(GSEA)在完整基因列表中验证特定髓系相关基因集。同时,构建了蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络并鉴定中枢(hub)基因。在模型构建部分,研究者以15名患者作为发现队列,从与外部验证队列共有的基因中筛选出变异度最高的2500个基因作为候选,运用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)回归构建了一个七基因预测模型,并通过自举法(bootstrap)优化校正和分层五折交叉验证评估其偏倚校正性能,最终在独立的外部队列(GSE153670)中进行验证。此外,研究还利用了CIBERSORT算法进行免疫细胞反卷积,并分析了公共数据集(如GSE270185、GSE34861、CCLE)以及一例不良反应患者的单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据(该数据来自研究者前期研究)。
**3. 主要研究结果**
3.1 接受CD19 CAR-T治疗R/R B-ALL患者的全景图
该队列中,15名患者里有11名(73.3%)出现复发,7名(46.7%)在CR状态下接受了异基因造血干细胞移植。部分复发相关基因突变(如BCORL1、FLT3-ITD、WT1、EZH2、NRAS、KRAS)仅见于不良反应组,但总体的遗传学异常频率在两组间无显著差异。CAR-T细胞输注后在体内表现出明显的扩增和持续存在,但动力学特征与反应分组未见明确关联。
3.2 差异表达与富集分析确定与CAR-T反应相关的潜在因素
在15名患者的发现队列中,差异表达分析共鉴定出1014个DEGs,其中534个在不良反应组上调,480个下调;经Benjamini-Hochberg校正后仍有144个基因显著。功能富集分析显示,差异基因显著富集于细胞粘附、T细胞功能调节、趋化因子产生及单核细胞分化等生物学过程。通过GSEA分析,不良反应组显著富集了单核细胞样和粒细胞-巨噬细胞祖细胞(GMP)样基因特征。值得注意的是,这种单核细胞样特征在一项独立的接受CD19 CAR-T治疗的R/R侵袭性B细胞非霍奇金淋巴瘤(B-NHL)队列的不良反应(NDR)患者中也同样富集,提示该特征在不同B细胞恶性肿瘤中可能具有普遍性。
3.3 髓系相关基因表达谱与髓系特征
研究发现七个髓系相关基因(LILRB4、SIGLEC1、LGALS2、CSF1R、MPEG1、CD300LB、CLEC10A)在不良反应组的表达显著高于良好反应组,并且在独立B-ALL患者队列中,这些基因的表达与特定的细胞遗传学异常相关。在对B-ALL细胞系的分析发现,仅LILRB4、CSF1R和MPEG1表达可检出,而其余四个基因几乎不表达,表明白血病细胞本身仅贡献了部分髓系信号。
3.4 一例CD19 CAR-T治疗反应不良患者的单细胞转录组分析
研究人员对一名不良反应患者(P03)治疗前的BMMCs进行了scRNA-seq分析。细胞被注释为前B样原始细胞、髓系样B原始细胞、单核/巨噬细胞、T/NK细胞和红细胞五类。髓系特征评分显示,髓系样B原始细胞也表现出中等水平的髓系特征,但前B样细胞和T/NK细胞评分较低。进一步分析七个髓系基因的表达分布,发现LILRB4、CSF1R和MPEG1在髓系样B原始细胞中表达,而SIGLEC1、CLEC10A、CD300LB和LGALS2则几乎仅由单核/巨噬细胞表达。CellChat分析揭示了细胞群间活跃的通讯,特别是巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)信号通路,其中原始细胞群是主要的信号发送者,而单核/巨噬细胞和T/NK细胞是主要接收者。
3.5 R/R B-ALL患者对CD19 CAR-T治疗反应的预测模型
研究者通过LASSO回归构建了一个由七个基因(SULT1A1, MAGEF1, CSF1R, LCN10, PCDHGB6, FAM234B, OXNAD1)组成的风险评分模型。在发现队列中,该评分能显著区分良好与不良反应者(AUC = 1.00),但这一表观性能因包含所有患者进行基因筛选和拟合而被视为乐观估计。通过自举法优化校正后AUC为0.911,而100次分层五折交叉验证得到的AUC仅为0.567。在外部验证队列(GSE153670)中,该评分预测反应的AUC为0.592(95% CI 0.356–0.828),其置信区间包含0.5,表明区分能力有限。研究者因此认为该评分是探索性的,而非经过验证的预测工具。
**4. 讨论与结论总结**
在讨论部分,研究人员指出,本研究的核心发现是患者在治疗前的骨髓转录组中存在一种髓系样特征,这与随后对CD19 CAR-T治疗的反应不良相关。该特征并非仅仅由肿瘤微环境中的非恶性髓系细胞组成,部分基因也由白血病细胞自身表达,提示白血病母细胞可能内在带有髓系分化倾向或可塑性。这与已知的CD19 CAR-T失败机制之一——谱系转换相吻合。此外,该特征与之前报道的侵犯性B-NHL中的发现具有一致性,支持髓系特征可作为跨癌种的CAR-T反应不良的生物标志物。研究人员强调,鉴于本研究的样本量较小,预测模型性能有限,其结果应被视为产生假说,而非临床应用的结论。未来的研究需要在更大规模、多中心的队列中验证该特征,并结合纵向多组学数据深入探究其与肿瘤免疫微环境重塑及CAR-T细胞功能的交互作用。
最后,研究结论指出,研究人员通过综合分析,发现了R/R B-ALL患者对CD19 CAR-T治疗反应不良与治疗前骨髓中一个上调的髓系样特征相关。该特征部分源于白血病细胞自身,部分源于非白血病髓系细胞,并作为CAR-T治疗结局的候选相关标志物,值得进一步深入研究。