生信分析 白介素-9在胃癌治疗中的预后和辅助治疗作用

大家好，今天给大家分享的文章发表于杂志OncoImmunology（IF：5.869）。文章主要介绍了IL-9（白介素9）在胃癌中的预后分析。关注单基因研究的小伙伴可以慢慢研读了。

期刊情况

ISSN：2162-402X

2018_IF：5.333；2019_IF：5.869

中科大类：医学2区

中科小类：免疫学2区，肿瘤学2区

引言

胃癌是世界上最常见的致死性癌症之一。由于发病初期病症不特异，大多数患者在晚期才被确诊，尽管确诊后接受了胃切除手术，却仍有很高的复发率。对于这些患者，基于5-氟尿嘧啶的辅助化疗（ACT）是术后降低复发率和延长总生存期最常用一线治疗方案。但是，相同阶段和相似治疗方案的患者化疗后的临床效果却有很大差异。因此，研究辅助化疗对于单个患者的潜在疗效越来越受到重视。

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肿瘤浸润性免疫细胞对于胃癌有重要的临床意义。细胞因子作为免疫细胞间相互作用的桥梁，能够调节整个免疫微环境，在肿瘤的发病中发挥重要作用。IL-9是20世纪80年代末新发现的一种T细胞生长因子，对T细胞、肥大细胞、B细胞和非免疫细胞等多种靶细胞有多效作用。目前，IL-9在抗寄生虫免疫应答和过敏性疾病发病机制中的作用已被阐明，但其在肿瘤生物学中的作用仍不清楚。IL-9被认为是一种促肿瘤的细胞因子，能够促进肝细胞癌和乳腺癌肿瘤细胞的生长，而在黑色素瘤中，IL-9通过诱导CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫而具有抗肿瘤活性。这些数据表明IL-9对于不同的肿瘤类型似乎具有不同的作用。然而，IL-9在胃癌中的抗肿瘤免疫作用以及其与预后的关联尚待研究。

在本研究中，作者评估了胃癌患者肿瘤组织中IL-9的表达情况，进一步探讨了其在总生存率中的预后价值以及对抗肿瘤免疫的影响。他们发现，IL-9对辅助化疗后的总生存率具有显著的预后价值和预测能力。进一步研究显示，IL-9通过胃癌患者肿瘤组织中的CD8+ T细胞增强抗肿瘤免疫功能。体外实验发现，重组人白细胞介素-9（rhIL-9）可以增强对程序性细胞死亡蛋白（PD-1）的阻断反应。这些结果表明，IL-9可以作为胃癌患者预后和辅助反应的生物标志物，同时外源IL-9可能具有抗肿瘤作用。

数据

本研究招募了453例在2007年8月至2008年12月期间，于复旦大学中山医院同一个手术组接受全胃切除手术和部分胃切除手术的胃癌患者为研究对象，对其进行生存率分析。这些患者被随机分为两组：Discovery set（n = 207）和Validation set（n = 246）。其中有260例患者（57.4%）在术后自愿接受了基于5-氟尿嘧啶的辅助化疗。临床病理特征及其与肿瘤内IL-9表达情况之间的关系见Table 1。此外，本研究采集了中山市2018年8月至2020年10月之间的44例胃癌患者的新鲜肿瘤样本。

结果

肿瘤内IL-9表达情况及其与胃癌患者临床病理之间的关系

免疫组化的结果显示IL-9在肿瘤组织中广泛分布，不同样本间IL-9染色强度差异较大。流式检测结果显示胃癌患者肿瘤组织中IL-9主要由CD45+免疫细胞产生，近半数CD45+ IL-9+细胞表达CD3和CD4，提示CD4+ Th细胞可能是胃癌患者肿瘤组织中IL-9的主要产生者之一。IL-9表达与临床病理特征之间的没有显著性关联（Table 1）。

表1. 肿瘤内IL-9表达情况与患者特征之间的关系

肿瘤内IL-9表达与胃癌患者的总生存率具有相关关系

在Discovery set，Validation set以及Combined set中，IL-9高表达患者的总生存率显著性高于IL-9低表达患者（Figure 1a, d, g）。根据发病程度进行分析的结果表明，在胃癌晚期（TNM Ⅱ期和Ⅲ期）的患者中，IL-9高表达的患者生存率高于低表达患者(Figure 1c, f, i)，但是在Ⅰ期患者中，IL-9表达水平高低与总生存率没有显著性关系。(Figure 1b, e, h)

图1.  IL-9高表达的胃癌患者总体生存率更好（图片来源于PMID: 33354409）

肿瘤内IL-9可作为独立的预后因素

对IL-9表达情况，辅助化疗，TNM分期，位置，大小，分化，Lauren分类，性别和年龄几个因素进行多元cox回归分析的结果表明，在Discovery set, Validation set和Combined set中，IL-9高表达的患者总生存期更长。

肿瘤中IL-9高表达的患者可能更受益于辅助性化疗

胃切除手术后接受辅助性化疗的胃癌Ⅱ期和Ⅲ期患者与仅接受手术的患者相比，总体生存率更好（Figure 2a）。进一步研究发现，只有在肿瘤IL-9高表达的患者中，辅助性化疗与较高的总生存率之间存在相关关系（P < 0.001, Figure 2c），而在肿瘤IL-9低表达的患者中没有显著性关系（P = 0.087，Figure 2b）。此外，IL-9表达情况与治疗效果之间的关系分析显示，IL-9高表达亚组所得到的益处要显著优于IL-9低表达亚组（P for interaction = 0.034）。多元分析表明，IL-9表达与辅助化疗益处之间的关系并没有被影响Ⅱ期和Ⅲ期生存率的危险因素所干扰（Figure 2d）。

图2.  IL-9高表达的胃癌Ⅱ/Ⅲ期患者更受益于辅助化疗（图片来源于PMID: 33354409）

肿瘤内IL-9表达水平升高与增强抗肿瘤免疫有关

为弄清IL-9高表达和低表达患者的总生存率具有差异的原因，本研究进一步分析了两组患者免疫细胞浸润的情况，结果显示IL-9高表达患者的肿瘤组织内CD8+ T细胞，NK细胞，CD4+ T细胞，巨噬细胞和B细胞的数量显著高于IL-9低表达的患者。免疫组化的结果显示肿瘤内IL-9表达水平与CD8+ T细胞的数量呈正相关关系（Figure 3a）。对另外44例患者进行流式分析的结果表明，IL-9高表达患者CD8+ T细胞占CD45+淋巴细胞的比例高于IL-9低表达患者（Figure 3b）。随后，本研究对两组患者体内CD8+ T细胞的功能状态进行比较发现在IL-9高表达亚组中，CD8+ T细胞表达增殖标志物Ki-67、干扰素γ（IFN-γ）、颗粒酶B（GZMB）以及穿孔素（PRF1）等效应分子的比率显著高于正常对照组（Figure 3c-d）。此外，我们发现在IL-9高表达亚组中，与肿瘤组织中T细胞功能障碍有关的受体PD-1、CTL-4、TIM-3表达水平降低（Figure 3e）。

图3. IL-9表达水平与CD8+ T细胞数量和功能状态呈正相关关系（图片来源于PMID: 33354409）

IL-9通过CD8+ T细胞增强胃癌患者的抗肿瘤免疫

本研究发现，胃癌患者肿瘤组织中59.8%的CD8+ T细胞表达IL-9受体（IL-9R）。在体外实验中，流式分析和ELISA的结果表明联合加入重组人白介素-9（rhIL-9）显著提高CD8+ T细胞表面IFN-γ、GZMB和PRF1的表达水平（Figure 4a-c）。同时，对肿瘤细胞增殖和凋亡相关蛋白的检测发现，rhIL-9降低Ki67+肿瘤细胞的频率但是增加Annexin V+肿瘤细胞的频率（Figure 4d-e），表明rhIL-9具有抗肿瘤作用。然而，当单细胞悬液中的CD8+ T细胞被耗尽时，rhIL-9的抗肿瘤作用消失（Figure 4d-e），这表明IL-9的抗肿瘤活性可能是由CD8+ T细胞介导的。

图4. 重组人IL-9增强CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫反应（图片来源于PMID: 33354409） 图5. 重组人IL-9通过CD8+ T细胞在体外增强抗肿瘤免疫反应（图片来源于PMID: 33354409）

展望

本研究发现IL-9具有预后价值和辅助治疗作用，因此提高胃癌肿瘤组织中IL-9的水平可能会成为一种新的免疫治疗方法。在接受基于5-氟尿嘧啶辅助化疗的胃癌Ⅱ期和Ⅲ期的患者中，IL-9高表达的患者治疗效果更好。虽然基于5-氟尿嘧啶的辅助化疗是目前胃癌Ⅱ/Ⅲ期患者的一线辅助治疗方案，但并不是所有人都对化疗有反应，本研究这一发现为选择接受辅助化疗的患者提供了更多依据。本研究发现rhIL-9与彭布罗利珠单抗具有协同恢复肿瘤内CD8+ T细胞活性的作用，为联合使用rhIL-9和PD-1阻断剂来恢复抗肿瘤免疫反应提供了依据。

参考文献

Intratumoral interleukin-9 delineates a distinctimmunogenic class of gastric cancer patients withbetter prognosis and adjuvant chemotherapeuticresponse

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