今天跟大家分享的是10月份发表在NC的”Multi-omics prediction of immune-related adverse events during checkpoint immunotherapy“，该研究巧妙的将流行病学指标和多组学结合，最终预测来进行免疫相关不良事件，并且达到了较好的结果。

由PD-1/PD-L1抗体治疗引起的免疫相关不良事件（irAEs）可导致患者急性损伤甚至致命的后果，需要及早发现并积极处理。随着不同组学数据的积累，基于多组学识别irAE生物标记物成为可能。文章作者结合药物安全监视数据和组学数据，评估不同癌症类型的多组学分子和irAE ROR（reporting odds ratio，odds ratio：病例组中暴露人数与非暴露人数的比值除以对照组中暴露人数与非暴露人数的比值）之间的关系，最终确定的LCP1和ADPGK可以准确预测irAE，并且在一个独立的患者队列中也证实了他们作为预测irAE生物标志物的潜能。

数据来源：

临床数据：

从FAERS（美国食品和药物管理局不良事件报告系统）收集2014年7月1日至2019年6月30日的安全报告数据，包含52,282例不良事件，这些不良事件来自于接受抗PD-1/PD-L1治疗的26种不同癌症类型的18,706名患者。

分子数据：

从TCGA数据库下载了对应26种癌症的mRNA表达、miRNA表达、蛋白表达和体细胞突变等分子数据。从GDC PanImmune数据库下载TCR多样性、新抗原载量、免疫细胞丰度和肿瘤异质性等数据。TMB为每个样本中非沉默的体细胞突变数。

主要结果：

1） 对已知因素预测irAE。

在收集的18,706名患者中，3706例（19.8%）至少有一项irAE。作者通过比较FAERS系统中抗PD-1/PD-L1药物与其他药物引起的irAEs比例来计算抗PD-1/PD-L1药物在不同肿瘤类型的irAE ROR。发现不同肿瘤类型的irAE ROR不同，其中肺腺癌（LUAD）irAE ROR最高，而子宫癌肉瘤（UCS）的irAE ROR 较低（图1a）。作者收集了36个与免疫治疗反应相关的因素，包括TMB，TCR多样性，IFN-α水平，TNF-α水平, 嗜酸性粒细胞，中性粒细胞，细胞溶解活和肿瘤抗体的负载，并评估了这些因子和irAE ROR之间的关联，最终鉴定了7个潜在的预测因素，包括细胞溶解活性，IFN-γ信号，PD-1的表达，TCR多样性，巨噬细胞M1丰度，CD8+ T细胞丰度和naive B细胞丰度（图1b）。为了识别更强大的预测模型，作者结合这七个因素，通过Spearman相关系数和对数似然比的拟合优度来评估二元模型的性能。CD8+ T细胞与TCR多样性和naive B细胞的模型性能最优（图1c）。特别是CD8+ T细胞和TCR多样性的结合达到最大预测性能（图1d，Rs=0.75）。作者发现TCR多样性和CD8+ T细胞不仅没有多重共线性，还没有显著相关性（P = 0.26），表明这两个因素具有独立预测性。

图1：评价irAE与相关因素的相关性。

1） 潜在irAE生物化合标志物的综合鉴定。

通过对26种癌症类型的mRNA、miRNA、lncRNA和蛋白表达以及TMB进行全面筛选，作者进一步寻找irAE的其他预测因素。预测性能较好的大多数结果是基因表达数据，这些基因在免疫反应过程中高度富集，包括T细胞激活和细胞杀伤通路（图2a）。这进一步支持了T细胞作为irAEs的关键调节因子。其中LCP1（参与T细胞活化的淋巴细胞胞质蛋白1）与irAEs ROR相关系数最高（图2b）。将irAEs与其他最相关的10个基因任意组合，发现LCP1与大多数其他基因的结合可以获得更好的预测效果（图2c），其中ADPGK（介导T细胞激活过程中的代谢转移）和LCP1的线性回归模型是所有二元模型中性能最好的（Rs = 0.91, FDR = 7.94e10-9，图2d）。作者也评估Top 10基因的多重共线性方差膨胀因子，没有观察到LCP1和ADPGK的多重共线性。作者进一步对ORR（医学上，ORR是指治疗后癌症缩小或消失的病人百分比）和LCP1/ADPGK进行了相关分析，并没有观察到显著的相关性，提示LCP1和ADPGK对治疗效果的预测作用有限。

图2：潜在irAE生物标志化合物的综合鉴定。

1） LCP1和ADPGK作为irAE生物标志物的验证。

为了验证LCP1和ADPGK的预测能力，作者进一步收集了28名接受抗PD-1/PD-L治疗的癌症患者，这些患者均有治疗前肿瘤FFPE组织和临床病理信息。患者年龄的中位数为56岁（37-82岁），其中男性22例，女性6例。作者通过免疫组织化学方法在验证队列中评估LCP1和ADPGK的表达水平。与无irAEs患者相比，irAE组中LCP1和ADPGK染色更强（图3a）。通过对图像的定量分析，irAEs患者的LCP1（P值= 0.008）和ADPGK（P值= 0.010）均高于无irAEs患者（图3b）。irAEs患者治疗前肿瘤样本中LCP1和ADPGK的几何平均值也较高（P值= 0.005，图3c）。LCP1和ADPGK预测irAE的AUC均为0.78，而LCP1和ADPGK组合预测irAE的AUC高达0.80（图3d）。此外，LCP1、ADPGK和LCP1+ADPGK在26例肺癌患者中成功预测肺炎，AUC分别为0.74、0.76和0.77，提示LCP1和ADPGK在预测特定癌症中特定类型的irAE的潜能。作者也在验证队列中测试了CD8的预测潜力，并没有观察到irAE组CD8 IHC染色信号的显著增加。此外，CD8的AUC值与LCP1和ADPGK没有可比性，说明CD8在irAE预测中的作用有限。总之，这个独立的验证集证明了LCP1和ADPGK对接受抗pd -1/PD-L1抑制剂治疗的癌症患者预测irAEs的能力。

图3：患者队列中LCP1和ADPGK预测能力的验证。

结论

在本研究中作者通过整合流行病学指标和分子数据，系统地研究了26种肿瘤类型中接受抗PD 1/PD-L1治疗的患者其irAE风险的潜在预测因子。CD8+ T细胞和TCR多样性的结合可以提高预测irAE的准确性，其模型性能为Rs=0.75。作者进一步对不同组学数据进行了大规模的筛选，确定了与T细胞活化相关的LCP1和ADPGK基因，将模型性能提高至Rs=0.91。在验证队列中，LCP1和ADPGK的AUC值达到了0.8，这表明LCP1和AGDPGK的结合有望作为irAEs的生物标记。然而由于该研究的样本量有限，作者也认为需要更大的样本量来进一步确定LCP1和AGDPGK在irAEs的预测作用。