多色免疫組化技術(shù)在非小細胞肺癌預后分層的關(guān)鍵靶點研究中的應用
瀏覽次數(shù):326 發(fā)布日期:2026-1-15
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肺癌作為全球致死率高居前列的惡性腫瘤,死亡病例約占所有癌癥的 1/5。近年來,PD-1/PD-L1 免疫檢查點抑制劑的問世,徹底革新了肺癌治療范式。然而,腫瘤微環(huán)境的復雜性與高度異質(zhì)性,深刻影響著抗腫瘤免疫應答與癌癥免疫逃逸進程,導致單一免疫標志物的預后指導價值受限。
為此,研究者采用多色免疫組化(mIHC)技術(shù),對 98 例非小細胞肺癌(NSCLC)患者腫瘤免疫微環(huán)境中四大核心靶點 ——PD-1、PD-L1、抗腫瘤 T 細胞標志物 CD8 及免疫抑制 Treg 標志物 FOXP3 的表達特征展開系統(tǒng)性解析,旨在明確其在 NSCLC 患者預后評估與風險分層中的潛在價值。相關(guān)研究成果已發(fā)表于《Frontiers in Immunology》(IF=7.561)。
💯核心研究結(jié)論:
1、瘤周腔室中 CD8⁺與 FOXP3⁺免疫細胞浸潤密度顯著高于瘤內(nèi)區(qū)域,結(jié)合免疫細胞的亞區(qū)特異性浸潤模式及 PD-1/PD-L1 表達水平,可有效預測患者預后。
2、對 CD8/FOXP3 及 PD-1、PD-L1 免疫檢查點表達水平進行無監(jiān)督聚類分析顯示,CD8/FOXP3 與免疫檢查點的低表達特征,或可作為患者對靶向調(diào)節(jié)性 T 細胞(Treg)治療應答的潛在標志物。
3、基于多因素 Cox 回歸模型構(gòu)建的風險評分,是評估非小細胞肺癌(NSCLC)患者預后的獨立預測因子。
💯研究結(jié)果:
1、基于多色免疫組化(mIHC)技術(shù)解析 NSCLC 組織的腫瘤免疫微環(huán)境表型
為明確非小細胞肺癌(NSCLC)組織中原位駐留及浸潤免疫細胞的特征,本研究建立并優(yōu)化了 mIHC 實驗流程,用于檢測 CD8⁺T 細胞、FOXP3⁺Treg 細胞、PD-1⁺細胞及 PD-L1⁺細胞的表達情況,同時以 PanCK 陽性標記腫瘤組織成分。通過 inForm 軟件完成光譜拆分,實現(xiàn)熒光信號的分離與可視化分析(圖 1A)。
采用 6 色 mIHC 技術(shù)對組織微陣列(TMA)樣本進行染色,定量分析 CD8⁺T 細胞、FOXP3⁺Treg 細胞、PD-1⁺細胞及 PD-L1⁺細胞在腫瘤組織與癌旁組織中的浸潤密度(圖 1B)。借助 inForm 軟件進一步區(qū)分 PanCK 陽性的腫瘤區(qū)與間質(zhì)區(qū),完成不同區(qū)域免疫表型的精準評估(圖 1C)。此外,結(jié)合模式識別算法對瘤周及瘤內(nèi)區(qū)域的免疫細胞進行定量分析,系統(tǒng)解析 NSCLC 患者不同組織區(qū)域的免疫微環(huán)境特征(圖 1D)。
圖1. 使用六色mIHC評估NSCLC的微環(huán)境
2、NSCLC中高密度腫瘤相關(guān)免疫細胞與免疫抑制表型的相關(guān)性
研究者按樣本來源將NSCLC樣本分為腫瘤組織組與癌旁正常組織組,采用六色mIHC技術(shù)檢測兩組樣本中腫瘤相關(guān)免疫細胞及免疫檢查點的表達特征。結(jié)果顯示,腫瘤組織中CD8⁺、FOXP3⁺及PD-1⁺細胞密度顯著高于癌旁正常組織(p < 0.01),而癌旁正常組織中CD8/FOXP3比值顯著更高(p < 0.0001);PD-L1⁺細胞水平在兩組間無統(tǒng)計學差異(p = 0.067)。
鑒于PD-1/PD-L1高表達常與患者不良預后相關(guān),研究者進一步以PD-1⁺細胞密度中值及PD-L1表達水平為界,對NSCLC樣本進行分組,比較各組CD8⁺、FOXP3⁺細胞的密度差異。結(jié)果表明,PD-1高表達組中,CD8⁺T細胞(p < 0.0001)與FOXP3⁺Treg細胞(p < 0.001)密度均顯著升高;PD-L1高表達組中,CD8⁺T細胞(p = 0.0192)與FOXP3⁺Treg細胞(p = 0.0201)水平亦顯著升高。上述結(jié)果提示,CD8⁺、FOXP3⁺細胞浸潤與PD-1/PD-L1高表達密切相關(guān),推測在免疫抑制亞型NSCLC中,高浸潤CD8⁺T細胞可能誘導Treg細胞浸潤增加,進而促使腫瘤通過適應性調(diào)控機制上調(diào)PD-1/PD-L1表達。
3、腫瘤周圍和腫瘤內(nèi)亞區(qū)NSCLC樣本表現(xiàn)出不同的免疫亞群和檢查點特征
研究者通過熱圖分析與聚類分析,探究NSCLC腫瘤周圍(瘤周)與腫瘤內(nèi)(瘤內(nèi))亞區(qū)樣本間的潛在關(guān)聯(lián);贑D8⁺、FOXP3⁺、PD-1⁺及PD-L1⁺細胞的表達水平,可有效區(qū)分瘤周與瘤內(nèi)組織的獨特免疫亞區(qū)特征。
對同一患者瘤周與瘤內(nèi)組織的免疫亞群及檢查點表達進行配對比較發(fā)現(xiàn),瘤周區(qū)域CD8⁺、FOXP3⁺及PD-1⁺T細胞群體比例顯著高于瘤內(nèi)區(qū)域(P < 0.01~0.0001)(圖2D-F),而兩組間PD-L1⁺細胞比例無顯著差異(圖2G)。瘤周組織中細胞毒性T細胞(CD8⁺T細胞)富集,提示腫瘤邊緣可能存在特異性免疫應答反應,這也為后續(xù)聚焦瘤周亞區(qū)開展深入研究提供了依據(jù)。
圖2. 免疫細胞亞群在瘤內(nèi)和瘤周的差異
4、聚類分析證實:NSCLC 免疫亞群與檢查點聯(lián)合評估具有顯著預后價值
研究者采用無監(jiān)督分層聚類分析,探究瘤周亞區(qū) CD8⁺、FOXP3⁺、PD-1⁺及 PD-L1⁺細胞密度對 NSCLC 患者預后的影響。Kaplan-Meier 生存分析結(jié)果顯示,單一標志物(CD8⁺T 細胞、FOXP3⁺Treg 細胞、PD-1⁺細胞、PD-L1⁺細胞)的密度水平,均無法對患者生存預后進行有效分層(圖 3A-D)。
進一步基于免疫細胞密度開展無監(jiān)督聚類分析,成功鑒定出 3 個生存預后差異顯著的患者亞群:
- 簇 1:CD8/FOXP3 比值中等,PD-1、PD-L1 高表達
- 簇 2:CD8/FOXP3 比值低,PD-1、PD-L1 低表達
- 簇 3:CD8/FOXP3 比值高,PD-1、PD-L1 低表達
生存分析顯示,簇 3 患者的總生存期(OS)顯著優(yōu)于簇 1 與簇 2(P=0.0486)(圖 3E, F)。上述結(jié)果提示,基于免疫亞群與檢查點的聯(lián)合聚類分型,可為臨床治療策略選擇提供參考:簇 1 患者或可從抗 PD-1/PD-L1 治療中獲益,而簇 2 患者更適合接受靶向 Treg 細胞的干預方案。
圖3. 根據(jù)CD8+、FOXP3+、PD-1+、PD-L1+細胞密度對患者進行預后分層
5、高 CD8/FOXP3 比值聯(lián)合高 PD-L1 表達,與特定亞組患者的良好生存預后相關(guān)
研究者進一步分析 3 個患者亞組中,瘤周區(qū)域 CD8⁺、FOXP3⁺、PD-1⁺、PD-L1⁺細胞密度,以及 CD8/FOXP3、CD8/PD-1、CD8/PD-L1 細胞比值的預后價值(圖 4A-E)。
已有研究證實,高腫瘤浸潤性 CD8⁺T 細胞是包括 NSCLC 在內(nèi)的多種癌癥的良好預后指標,但本研究中,腫瘤浸潤性 CD8⁺T 細胞密度與全部患者或任一亞組患者的生存預后均無顯著相關(guān)性(圖 3A)。分層分析顯示,高 CD8/FOXP3 比值僅能顯著提升簇 3 患者的生存率,在其余亞組中未觀察到類似效應(圖 4B);而 CD8/PD-1、CD8/PD-L1 比值在所有亞組中均無預后指導價值。上述結(jié)果提示,CD8⁺細胞相對于 FOXP3⁺細胞的水平比例,對特定亞組患者具有預后評估意義。
此外,F(xiàn)OXP3 高表達的簇 2 患者(特征為低 CD8/FOXP3 比值)生存率顯著偏低(圖 3C),這一現(xiàn)象提示,靶向 FOXP3⁺Treg 細胞的干預策略,或可改善該亞組患者體內(nèi) CD8⁺細胞的抗腫瘤功能,進而優(yōu)化預后。對免疫檢查點分子的分析顯示,PD-1 表達水平在 3 個亞組中均無預后價值(圖 4D);而PD-L1 單分子水平僅在簇 3 中表現(xiàn)出預后價值,且高 PD-L1 表達與更好的生存結(jié)局相關(guān)(圖 3E),該趨勢在簇 1 中未被觀察到。
綜上,高 CD8/FOXP3 比值聯(lián)合適度 PD-L1 表達,可能通過平衡腫瘤免疫應答效應與免疫抑制微環(huán)境的影響,最終為患者帶來更優(yōu)的生存獲益。
圖4. 根據(jù)CD8、CD8/FOXP3、FOXP3、PD-1、PD-L1表達水平分層的亞組患者總生存率(OS)
6、EGFR 突變狀態(tài)與 PD-1/PD-L1 介導的免疫抑制密切相關(guān)
既往研究表明,EGFR 突變型非小細胞肺癌(NSCLC)組織中存在 PD-L1 過表達現(xiàn)象,且腫瘤組織 PD-L1 表達水平與肺腺癌的 EGFR 突變狀態(tài)及不良預后呈正相關(guān);诖耍狙芯窟M一步探討 PD-1/PD-L1 表達是否與 EGFR 或 ALK 突變狀態(tài)協(xié)同調(diào)控腫瘤免疫抑制進程。
聚類亞組分析顯示,具有免疫抑制表型的簇 1(18.92%)與簇 2(14.63%)患者,其 EGFR 突變率顯著高于無免疫抑制特征的簇 3(0%)(圖 5A);而 ALK 突變率在三個亞組(簇 1:16.22%、簇 2:17.07%、簇 3:10.53%)間無顯著差異(圖 4B)。上述數(shù)據(jù)提示,EGFR 突變狀態(tài)與兩種免疫抑制表型密切相關(guān):其一為高腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)密度聯(lián)合高 PD-1/PD-L1 表達(簇 1),其二為低 TIL 密度聯(lián)合低 PD-1/PD-L1 表達(簇 2),該結(jié)論與既往報道的 “EGFR 突變型 NSCLC 患者普遍高表達 PD-L1” 的結(jié)論存在差異。
此外,研究者進一步對比基因突變型與野生型患者免疫細胞的預后價值發(fā)現(xiàn),僅在 EGFR 野生型亞組中,CD8⁺細胞相對 FOXP3⁺細胞的水平比例具有明確預后價值,證實 CD8/FOXP3 比值對該亞組患者的預后評估具有重要意義。
圖5. 免疫抑制狀態(tài)與EGFR或ALK突變的關(guān)系
7、基于多因素Cox回歸構(gòu)建預后相關(guān)免疫風險評分模型
研究者構(gòu)建了可量化線性風險的免疫評分模型,具體公式如下:風險評分=0.391×CD8⁺細胞密度 + (-0.374)×FOXP3⁺細胞密度 + (-0.396)×PD-1⁺細胞密度 + 0.272×PD-L1⁺細胞密度 + (-0.269)×CD8/FOXP3比值 + (-0.473)×CD8/PD-1比值 + 0.181×CD8/PD-L1比值。
為驗證該模型的可靠性,研究者采用TCGA隊列對TMA樣本構(gòu)建的風險評分模型進行外部驗證,結(jié)果與TMA隊列數(shù)據(jù)趨勢一致,即高危評分與患者不良生存預后呈相關(guān)性(P=0.0558)。該評分模型以瘤周亞區(qū)的免疫指標為核心變量,通過整合各指標間的復雜相互作用,精準反映NSCLC患者的預后狀態(tài)。
此外,研究者通過時間依賴性ROC曲線分析,評估該風險評分模型預測NSCLC患者預后的敏感性與特異性。結(jié)果顯示,該模型預測患者1年、3年及5年總生存期(OS)的曲線下面積(AUC)分別為0.784、0.698和0.722,提示模型具有良好的預后預測效能。
進一步分析臨床病理特征與風險評分的關(guān)聯(lián)性發(fā)現(xiàn),高淋巴結(jié)分期(P=0.03)及高AJCC分期(P=0.02)患者的免疫風險評分顯著高于低淋巴結(jié)分期、低AJCC分期患者,進一步證實該免疫風險評分模型具有重要的臨床預后評估價值。
💯總結(jié)與展望
本研究圍繞非小細胞肺癌(NSCLC)患者預后評估展開,通過多色免疫組化(mIHC)技術(shù)解析腫瘤組織中核心免疫細胞與免疫檢查點的表達特征,結(jié)合無監(jiān)督聚類分析明確:高 CD8/FOXP3 比值、低 PD-1/PD-L1 表達及無 EGFR 基因突變,可作為 NSCLC 患者預后良好的聯(lián)合預測標志物。
基于 CD8/FOXP3 比值與 PD-1/PD-L1 表達水平的聚類分型,能夠?qū)崿F(xiàn)患者的精準分層,為臨床制定個體化免疫治療策略(抗 PD-1/PD-L1 治療或靶向 Treg 細胞治療)提供重要參考。此外,本研究構(gòu)建的免疫風險評分模型,可有效評估 NSCLC 患者預后,具有較高的臨床轉(zhuǎn)化價值。
未來研究將進一步聚焦腫瘤微環(huán)境的高度異質(zhì)性,深入探究 CD8、FOXP3、PD-1、PD-L1 等免疫分子的空間分布特征,以期更精準地指導患者分層與臨床免疫治療方案的優(yōu)化。
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