白介素-2转录组表达与晚期癌症患者生存期延长及GNAS基因改变相关

《ESMO Open》：Interleukin-2 transcriptomic expression correlates with prolonged survival and with GNAS alterations in patients with advanced cancers

　　

背景：白介素-2（IL-2）是一种关键的免疫调节分子。研究人员分析了晚期/转移性癌症中IL-2 RNA表达及其与免疫标志物、基因改变和患者预后的相关性。患者与方法：研究人员通过OmniSeq临床级实验室（https://www.omniseq.com/；加州大学圣地亚哥分校（UCSD）队列）和癌症基因组图谱（TCGA，https://www.cancer.gov/tcga）数据库研究了IL-2转录本数据。UCSD队列的转录组模式相对于参考人群（n = 735）进行标准化，并以百分位数表示。研究人员在CRISPR-Cas9工程化的GNAS突变Caco-2细胞系中通过酶联免疫吸附试验（ELISA）测量IL-2水平。结果：在514例患者中，14.6%具有高IL-2 RNA表达（≥第75百分位数），35%的患者IL-2表达低于第一百分位数。IL-2表达（≥第一百分位数RNA排名）与免疫检查点（TIM-3、BTLA）、IL-2Rγ亚基以及ERBB2、GNAS和NF1基因异常的高表达显著且独立相关。递增的IL-2 RNA表达（多变量线性回归）与GNAS改变的可能性增加相关（P = 0.02）。GNAS^R201C突变（CRISPR）细胞系显示出显著高于对照组的IL-2水平。IL-2表达是总体生存期（OS）的独立阳性预后因素[UCSD队列中489例具有临床数据的患者，风险比（HR）0.74，95%置信区间（CI）0.57-0.96，P = 0.02，多变量分析]，并在TCGA队列中与更长的OS显著相关（n = 9869，HR 0.84，95% CI 0.79-0.91，P < 0.001）。结论：高IL-2组织转录本水平与晚期癌症患者及携带GNAS改变者的更好预后相关；后者通过CRISPR编辑的GNAS^R201C细胞中IL-2产生增加得到证实，提示该突变与IL-2之间存在功能性相互作用。

**论文解读：白介素-2转录组表达与晚期癌症生存及GNAS改变的相关性**

**研究背景与问题**
白介素-2（IL-2）是由活化T细胞（特别是辅助性T细胞和自然杀伤细胞）分泌的关键免疫调节因子，通过结合异源三聚体受体（IL-2Rα/CD25、IL-2Rβ/CD122、IL-2Rγ/CD132）调控T细胞亚群功能。尽管免疫检查点抑制剂（ICIs）在多种癌症中显示疗效，但肿瘤微环境中IL-2的表达与免疫逃逸、检查点分子表达及患者预后的关系尚不明确。既往研究指出，IL-2可诱导调节性T细胞（Tregs）增殖，可能削弱抗PD-(L)1治疗反应；而抗CTLA-4与IL-2靶向治疗的协同作用在黑色素瘤中未获证实。因此，系统评估实体瘤中IL-2 RNA表达水平、临床特征、基因改变及预后意义具有重要意义。

**研究内容与结论**
研究人员分析了514例晚期/转移性癌症患者的肿瘤组织样本（UCSD队列，其中489例有完整临床数据），并利用TCGA泛癌数据集（n = 9869）进行验证。主要发现：
1. IL-2 RNA表达在不同癌种中分布不均，14.6%的患者呈高表达（≥第75百分位数），35%的患者表达低于第一百分位数（即零表达）。
2. 多变量逻辑回归显示，IL-2表达与T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域蛋白3（TIM-3）、B和T淋巴细胞衰减因子（BTLA）及IL-2Rγ的高表达显著相关，并与ERBB2（负相关）、GNAS和NF1基因改变独立相关。
3. 线性回归分析表明，GNAS致病性改变与IL-2表达水平呈正相关（β = 0.38，P = 0.02）。
4. CRISPR-Cas9敲入GNAS^R201C突变的Caco-2细胞系相较于野生型对照，分泌显著更高水平的IL-2蛋白（ELISA验证），证实该突变可驱动细胞自主性IL-2产生。
5. 多变量Cox回归显示，IL-2 RNA表达（≥第一百分位数）是总体生存期（OS）的独立阳性预后因素（HR 0.74，95% CI 0.57-0.96，P = 0.02）；TCGA队列中任何IL-2表达者OS显著更长（HR 0.84，P < 0.001）。
6. 在接受免疫治疗的患者亚组（n = 217）中，IL-2表达未能预测无进展生存期（PFS）或OS（P > 0.05）。

**关键技术与方法**
研究人员使用OmniSeq临床级实验室（CLIA认证，CAP认可）对福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）肿瘤组织进行RNA转录组分析（Oncomine免疫应答检测试剂盒，Ion Torrent S5XL测序），表达水平以参考人群（n = 735）标准化后的百分位数表示。DNA/RNA共提取后，通过综合癌症面板（Thermo Fisher）进行靶向二代测序（NGS），检测324个基因的突变、扩增、缺失等改变（Foundation Medicine平台）。PD-L1免疫组化（IHC）使用22C3、28-8或SP142抗体评估；肿瘤突变负荷（TMB）计算为非同义突变/兆碱基；微卫星不稳定（MSI）通过Illumina MiSeq测序判定。IL-2分泌水平通过酶联免疫吸附试验（ELISA）测量。CRISPR-Cas9技术用于构建GNAS^R201C突变的Caco-2等基因细胞系。

**研究结果详解**

*Distribution of IL-2 RNA expression across cancer types and patient characteristics*
514例患者中，女性占60%，中位年龄61岁。IL-2 RNA表达分布显示，神经内分泌癌（60%）、肝胆癌（47.4%）、食管癌（47.1%）等癌种中零表达比例最高。

*Association between IL-2 expression and clinical factors, immune markers, and gene aberrations*
单变量分析中，IL-2表达（≥第一百分位数）与PD-1、PD-L2、CTLA-4、BTLA、VISTA、TIM-3、IL-2Rα/β/γ、STAT5A的高表达（≥第75百分位数）及ERBB2、GNAS改变显著相关；多变量逻辑回归确认TIM-3（P = 0.044）、BTLA（P = 0.006）、IL-2Rγ（P = 0.045）、ERBB2（负相关，P = 0.013）、GNAS（P = 0.019）和NF1（P = 0.045）为独立关联因素。

*Overall survival correlation with IL-2 expression, clinical factors, immune markers, and gene alterations*
单变量Cox回归中，IL-2表达、CTLA-4、LAG-3、PD-1和IL-15高表达以及肉瘤、卵巢癌诊断与较长OS相关；胰腺癌、胃癌及MAPK通路、TP53改变与较短OS相关。多变量分析中IL-2表达（HR 0.74，P = 0.02）、肉瘤（HR 0.50，P = 0.04）和卵巢癌（HR 0.58，P = 0.02）与较长OS独立相关；年龄≥61岁、胰腺癌和胃癌与较短OS相关。

*IL-2 RNA expression is an independent prognostic factor for longer OS across cancers*
Kaplan-Meier分析显示，UCSD队列中IL-2表达者中位OS为3.63年，非表达者为2.59年（log-rank P = 0.028）；左截断分析验证了该结果（HR 0.78，P = 0.047）。TCGA队列中，任何IL-2表达者（HR 0.84，P < 0.001）、高表达（≥第50百分位数 vs. 低表达：HR 0.85，P < 0.001；≥第75百分位数 vs. 低表达：HR 0.79，P < 0.001）均与更长OS显著相关。

*IL-2 RNA expression was not predictive of survival outcome among patients who received ICIs*
在217例接受免疫治疗的患者中，IL-2表达不能预测PFS（P = 0.25）或OS（P = 0.16）。

*Affinity based on IL-2R RNA expression and its association with Treg markers*
高亲和力IL-2R（IL-2Rα/β/γ均≥第75百分位数）表型与Treg标志物（CD3、CD4、FOXP3等）表达倾向正相关，但MKI67（增殖标志物）无显著关联；高亲和力IL-2R表型本身并非独立预后因素。

*GNAS molecular alterations were positively associated with IL-2 expression levels*
多变量线性回归中，GNAS改变与IL-2表达水平显著正相关（β = 0.38，P = 0.02），同时IL-2Rα、IL-2Rβ、IL-2Rγ和STAT5A表达水平也与IL-2呈正相关。

*GNAS^R201C mutation drives cell-autonomous IL-2 production*
CRISPR敲入的GNAS^R201C突变Caco-2细胞（两个独立克隆）ELISA检测显示IL-2分泌量显著高于野生型对照（P < 0.05），表明该激活突变可独立促进IL-2产生。

**总结与讨论**
该研究首次在大样本中揭示IL-2 RNA表达是实体瘤患者总体生存期的独立阳性预后标志物，并在TCGA泛癌数据中验证。值得注意的是，IL-2表达与GNAS致病性改变（热点突变p.R201C/H及扩增）显著相关，CRISPR细胞实验证实GNAS^R201C突变可驱动细胞自主性IL-2分泌，提示IL-2可能是GNAS激活突变的下游效应分子。既往研究显示GNAS突变通过持续激活Gαs-腺苷酸环化酶-cAMP-PKA通路调控转录，但cAMP通常抑制IL-2，该发现提示存在未知机制。研究局限性包括：单中心、异质性队列、样本量有限；IL-2 RNA的来源（肿瘤细胞或免疫细胞浸润）无法由bulk RNA区分；免疫治疗亚组分析统计效力不足。未来需通过单细胞测序和更大规模队列进一步阐明GNAS突变相关免疫表型及IL-2在实体瘤中的角色。

**研究结论**
IL-2 RNA表达是实体瘤患者的稳健预后标志物，与更长的总体生存期相关。值得注意的是，IL-2转录本表达与GNAS改变显著相关，该关联在携带GNAS^R201C突变的CRISPR编辑细胞株中通过高IL-2产量得到证实。需要进一步研究了解与GNAS致病性改变相关的免疫表型以及IL-2在携带这些突变的实体瘤中的作用。