01
引言
T 细胞受体 (TCR) 信号传导谱是支持宿主适应性和先天免疫的基本特性。尽管具有潜在的临床相关性，但外周血中的 TCR 库作为头颈部鳞状细胞癌 (HNSCC) 的免疫治疗功效生物标志物的价值尚未得到彻底探索。本研究的目的是表征和比较接受西妥昔单抗和纳武单抗联合治疗的 HNSCC 患者外周血单个核细胞 (PBMC) 中的 TCR 库。
02
方法
我们使用ImmunoSEQ对PBMC 的TCRβ链库进行测序，并在总共 41 名接受联合治疗的患者 (NCT03370276) 的治疗期间进行。计算并比较了具有不同治疗反应和临床特征（例如，人乳头瘤病毒 (HPV) 状态和吸烟史）的患者之间的TCR 库指标，包括多样性和克隆性。根据TCRβ克隆分型对患者进行分组，比较患者的生存结果。为了确认在 TCR 谱中观察到的模式，对获得完全缓解 (CR) 和部分缓解 (PR) 的患者的样本进一步使用ImmunoSEQ deep resolution assay进行了分析。
03
结果
我们的数据表明，达到 CR 和 PR 的患者在其基线样本中的 TCR 序列多样性增加，这种趋势在 HPV 阴性患者或有吸烟史的患者中更为明显。值得注意的是，CR/PR 组具有寡克隆 TCR 克隆的患者比例最低（8 名患者中有 2 名），其次是疾病稳定组（20 名患者中有 9 名），最后是疾病进展组（10 名患者中有 7 名） 。在多克隆组中也观察到了患者生存良好的总体趋势。最后，我们通过将ImmunoSEQ读数与从癌症基因组图谱-头颈部鳞状细胞癌 (TCGA-HNSC) 队列中检索到的 TCR 数据进行比对，报告了同一反应组内患者的共享 TCR 克隆以及共享克隆。
result 1
克隆性与临床和治疗结果相关。根据下图（图1B）我们可以看到PD组中大克隆和超增殖的克隆(with the relative abundance >0.001) ，相比其他组更多，大克隆和超增殖的克隆之和>25% 认为是寡克隆组；低于25%认为是多克隆组。而治疗前多克隆组，低频的小克隆更多，更容易获益（图1D）。两种方法一致性也较好，有一个样本结果不同主要归于此样本特别低的有用模板（ <2000 total rearrangements ）（图1E）。低频克隆频率存在的差异，也证实自上而下克隆分型方法较好，与测序深度/DNA input一致（图1F图）。
图 1 :CR/PR 患者在联合治疗前具有较少的寡克隆TCR 扩增（较高的 TCR 多样性）。 (A) 用于调查和ImmunoSEQ deep resolution assayTCRβ 测定的PBMC 样本选择的流程图。 (B) CR 和 PR 患者组中的四个克隆型组分布（根据克隆序列的相对丰度定义）。(C) PD 患者组中四个克隆型组的分布。 (D) 每个反应组中具有寡克隆（大和过度扩增的克隆型的组合比例 >25%）序列的患者比例。 (E) 对从survey估计的克隆型谱和基于匹配的 CR/PR 基线 PBMC 样本的follow-up DeepTCRβ 测序结果进行。 (F) 对来自survey的高频克隆型组的估计克隆型频率以及follow-up DeepTCRβ 测序结果进行比较。 CR:完全响应；HNSCC:头颈部鳞状细胞癌；PBMC:外周血单个核细胞；PD:：进行性疾病；PR:部分响应；SD:疾病稳定； TCR-B:TCR β；TCR，T细胞受体.
result 2
克隆性与TRBJ 基因使用模式作为 HNSCC 治疗结果的潜在生物标志物。TRBJ 基因使用模式作为 HNSCC 治疗结果的潜在生物标志物。V基因使用在CR/PR和 PD无明显差异，TOP V基因的CDR3长度13-15 AA（S4图）；V基因使用在CR/PR和 PD无明显差异，TOP V基因的CDR3长度13-15 AA（S4图）。
补充图 S4:来自 CR 组的两名患者的代表性 CDR3 光谱分型图（跟踪 CDR3 长度上的基因使用）.
补充图 S5（A-B）:通过比较 CR/PR 患者（A）和 PD 患者（B）的差异 TRBJ 基因使用模式.
result 3
跟踪时间点之间和患者之间的共享克隆型。
TOP10克隆总比例增加了，一个可能原因是外周血中TCR克隆型变化反映了最终肿瘤消除的效果，这导致了外周血中肿瘤迁移克隆型的全局减少，进而，已经存在的Top克隆型的间接上升（图4ABC）。从联合治疗后TCR AA序列正向选择和负向选择下的密度分布可以看到（图4D），MCC014负向选择更多，与它的TOP克隆增加更明显现象一致。
图 4 :联合疗法引起 CR 患者中高频克隆型谱系的克隆型变化。 （A-C）跟踪 CR 中三名患者的前 10 个最丰富的克隆型的相对丰度（从 DeepTCR 估计）:(A) MCC014(A)、(B) MCC069 和 (C) MCC055。 (D) 联合治疗后正负选择下TCR aa序列的密度分布。log2FC（倍数变化）通过 EOT 和预处理时间点之间的克隆型（相对）频率倍数变化的 log2 转换计算。CR:完全响应；EOT:治疗结束；TCR:T细胞受体.
有4种序列被认定是跨患者间cluster（图5A），对肿瘤组织RNAseq数据提取TCR CDR3数据整合成复合文库，与外周血数据进行GIANA 聚类（图5B），揭示了 CR 患者的外周 TCR 库和来自 TCGA-HNSC 的肿瘤样本之间的共享克隆。用共享CDR3序列做logo图（图5C），其中5-12AA位置具有高度可变性,推测以上共享克隆群可能是肿瘤特异性T细胞克隆。
图 5: GIANA 聚类分析揭示了应答患者之间的共享克隆型。 (A) 基于从软件 GIANA 计算的距离对所有 HPV 阴性反应者 (CR/PR) 的克隆型进行聚类分析。特别感兴趣的序列用星号 (*) 标记。 (B) 组合的 GIANA 聚类揭示了 CR 患者的外周 TCR 库和来自 TCGA-HNSC 的肿瘤样本之间的共享克隆。 (C) 序列logo图显示了与从 TCGA-HNSC 检索到的序列匹配的 CP/PR 患者中所有 CDR3 读取的氨基酸模式。CDR3:互补决定区 3；CR:完全响应；PR:部分响应；TCR:T细胞受体.
04
总结
我们的数据表明，尽管 HNSCC 的临床异质性很大且当前队列中的有效组患者有限，但来自预处理 PBMC 的外周 TCR 库仍可能被开发为有利于 HNSCC 免疫治疗的生物标志物。
参考文献
[1]Wang X, Muzaffar J, Kirtane K, et al. T cell repertoire in peripheral blood as a potential biomarker for predicting response to concurrent cetuximab and nivolumab in head and neck squamous cell carcinoma[J]. Journal for ImmunoTherapy of Cancer, 2022, 10(6): e004512.
什么是ImmuHub®技术？
点击阅读原文了解更多ImmuHub®.
杭州艾沐蒽生物科技有限公司由美国芝加哥大学科研团队回国创办，是一家专注于通过解码适应性免疫系统来改变疾病的诊断和治疗，并致力于推进免疫驱动医学领域发展的国家高新技术企业。艾沐蒽站在适应性免疫系统研究的前沿，自主研发的免疫医学平台可揭示和翻译适应性免疫系统的遗传密码，并能应用于癌症、自身免疫性疾病、传染性疾病等免疫介导性疾病的诊断、监测和治疗中。
原文始发于微信公众号（艾沐蒽生物科技）：J IMMUNOTHER CANCER |外周血TCR可作为单抗与PD-1联用治疗头颈部鳞状细胞癌的潜在标志物！