Выявлены механизмы резистентности рака мочевого пузыря к иммунотерапии

Международная группа ученых проанализировала геномы и транскриптомы пациентов с мышечно-инвазивным раком мочевого пузыря, чтобы понять причины резистентности некоторых пациентов к иммунотерапии пембролизумабом. Авторы охарактеризовали пять подтипов рака и описали потенциальные маркеры ответа на иммунотерапию.

Credit:
123rf.com

Терапия ингибиторами контрольных точек иммунитета (checkpoint immunotherapy, CPI) увеличивает выживаемость части пациентов с раком мочевого пузыря (РМП) на поздней стадии. Однако большинство пациентов не отвечает на такую терапию. Международная группа ученых сравнила опухоли пациентов с мышечно-инвазивным раком мочевого пузыря (МИ-РМП), ответивших и не ответивших на терапию.

В исследование вошли пациенты, принимавшие участие в фазе 2 клинического испытания неоадъювантной иммуннотерапии пембролизумабом перед удалением мочевого пузыря (PURE01). Авторы провели мультиомиксный анализ 82 образцов пациентов, которые еще не получали иммунотерапию, и 31 образа пациентов после лечения.

Чтобы оценить молекулярные особенности, ассоциированные с ответом на терапию пембролизумабом, ученые провели РНК-секвенирование 82 образцов, отобранных до терапии. Они выделили следующие категории пациентов — с полным ответом на терапию (ПО), с частичным ответом (ЧО) и без ответа (НО).

Авторы охарактеризовали пять транскрипционных подтипов опухолей у пациентов с МИ-РМП, ассоциированных с ответом на терапию. Подтип 1 (П1) был связан с наихудшим ответом: 65% НО, 19% ЧО и только 15% ПО. Подтип 4 (П4) тоже был связан с плохим ответом: 50% НО, 25% ЧО и 25% ПО. Подтипы 3 и 2 (П3 и П2) имели самые высокие показатели — 63% и 47% ПО соответственно.

Для четырех из пяти подтипов (П1, П2, П3 и П4) ответ коррелировал с безрецидивной выживаемостью после удалением мочевого пузыря. Частота рецидивов в течение двух лет составила 27% для П1 и 38% для П4, в то время как подтипы с наилучшими показателями ответа имели низкую двухлетнюю частоту рецидивов — 7% для П2 и 5% для П3. Для П5 ответ составил всего 50%, но при этом рецидивы возникали редко (7%).

Далее авторы исследовали биомаркеры, ранее ассоциированные с ответом на CPI, в охарактеризованных ими подтипах. Так, подтипы с высокой частотой ответа (П2 и П3) чаще экспрессировали PD-L1. Напротив, подтипы с самым низким показателем ответа (П1, П4 и П5) чаще были PD-L1-негативными.

На следующем этапе ученые охарактеризовали образцы пациентов перед терапией с использованием ранее созданных классификаторов МИ-РМП: Lund, TCGA, consensusMIBC (cMIBC) и MD Anderson (MDA). Было обнаружено статистически значимое сходство между пятью подтипами и классами опухолей, аннотированными с помощью независимых классификаторов. Так, большинство опухолей П1 было классифицировано как люминальные или люминально-папиллярные по TCGA (24 из 26 образцов П1), как люминальные по MDA (20/26) и как уротелиально-подобные по Lund (23 из 26). Опухоли П2 были отнесены к люминальным-папиллярным по TCGA, люминальным по MDA и геномно-нестабильным или уротелиальным по Lund и так далее. Таким образом, описанные авторами пять подтипов отражают особенности различных подтипов в ранее описанных классификациях. Авторы подчеркивают, что по сравнению с альтернативными классификациями их подтипы сильнее ассоциированы с ответом на CPI.

Чтобы охарактеризовать молекулярные особенности подтипов, авторы использовали анализ сигнальных путей. Опухоли из подтипов с ограниченным ответом на пембролизумаб, П1 и П4, характеризовались пониженной активностью сигнальных путей, вовлеченных в воспаление. Опухоли П1 демонстрировали сильную активацию путей FGFR3 и подавление иммунных контрольных точек и процесса презентации антигена. Напротив, в опухолях П4 наблюдалась повышенная активность мишеней MYC, клеточного цикла и сигнальных путей, связанных с повреждением ДНК. То есть несмотря на то, что П1 и П4 имеют схожие показатели ответа на терапию, они могут иметь различные биологические механизмы иммунного уклонения. Напротив, отвечающие на терапию подтипы П2 и П3 продемонстрировали повышение регуляции генов, вовлеченных в сигнальные пути IFN-α и IFN-γ и механизмы презентации антигена. Эти сходства и различия между подтипами подчеркивают гетерогенность МИ-РМП и могут объяснить, почему ни один биомаркер не предсказывает ответ на CPI.

Авторы также оценили гистологические особенности пяти подтипов, сравнивая эпителиальные, иммунные и стромальные компоненты. В целом подтипы П1 и П2 имели выраженное папиллярное строение, однако опухоли П1 были обеднены иммунными клетками (так называемые «иммунные пустыни»), в то время как опухоли подтипов П2 были обогащены иммунными клетками. В подтипах П5 и П3 наблюдалась повышенная иммунная инфильтрация, однако в П5 иммунные клетки были исключены/отделены от опухоли стромальными клетками. В опухолях П4 иммунные клетки практически отсутствовали.

Следующим шагом авторы использовали независимую когорту для валидации своих данных. Для этого они использовали 84 образцов опухолей пациентов с МИ-РМП перед CPI (КИ ABACUS). Авторы обнаружили статистически значимую корреляцию между подтипами в двух когортах. Экспрессия PD-L1 также была одинаковой между когортами PURE01 и ABACUS, с более высоким уровнем PD-L1 в П2 и П3.

Для дальнейшей валидации авторы использовали третью когорту IMvigor010 из 670 пациентов с диагнозом МИ-РМП. В этом клиническом испытании фазы 3 участников после удаления мочевого пузыря лечили атезолизумабом или за ними просто наблюдали. При применении классификатора к образцам отвечающие на терапию подтипы (П2, П3 и П5), получавшие 12 месяцев лечения атезолизумабом, имели лучшие исходы по сравнению с подтипами, не отвечающими на терапию (П1 и П4). Таким образом, валидация в двух дополнительных когортах позволяет предположить, что транскриптомное профилирование МИ-РМП может помочь выявить пациентов, реагирующих на CPI.

Чтобы оценить генетические особенности каждого из охарактеризованных подтипов, авторы сравнили соматические мутации и количество копий определенных генов в опухолях из когорт PURE01 и ABACUS. Авторы обнаружили мутации, связанные с подавлением или активацией клеточного цикла, репарацией ДНК и воспалением. Интересно, что мутации в FGFR3, KRAS и KMT2C встречались чаще в опухолях П1 – подтипе «иммунной пустыни» с самой высокой частотой пациентов, не отвечающих на терапию; напротив, опухоли с мутациями ATR чаще встречались в подтипах с более высокой долей пациентов, ответивших на терапию (П2). В целом, отвечающие на терапию пациенты имели более высокую частоту мутаций в генах репарации ДНК (ATR, KMT2A, FANCD2, CDK12 и PALB2), чем пациенты, на терапию не отвечающие. Амплификации CCND1, которые недавно были связаны с плохим ответом на CPI в анализе множества опухолей, чаще встречались в опухолях П1 (31%).

Известно, что клеточная архитектура иммунных и стромальных клеток в опухолевом микроокружении также влияет на ответ на терапию. К примеру, большое количество иммунных клеток в микроокружении опухоли, как правило, ассоциировано с ответом на иммунотерапию. Авторы показали, что подтипы П1 и П4 (с наихудшим ответом на терапию) демонстрировали наиболее низкие показатели количества Т- и В-клеток и миелоидных дендритных клеток. Противоположные результаты наблюдались для подтипов П2 и П3 (отвечающих на терапию).

Анализ 31 образца пациентов, прошедших через терапию пемпролизумабом, показал наличию двух новых подтипов — П6 и П7. Опухоли П6 демонстрировал экспрессию мезенхимальных генов, тогда как для П7 было характерно повышенное количество иммунных клеток и активность воспалительных сигнальных путей. Оба подтипа имели повышенную экспрессию генов, связанных с эпителильно-мезенхимальным переходом, и пониженную экспрессию генов, ассоциированных с клеточной пролиферацией и репарацией ДНК. В опухолях после лечения увеличилась иммунная и стромальная популяции. В частности, в опухолях подтипов П6 и П7 после лечения увеличилась популяция фибробластов (особенно в П6).

В конце авторы продемонстрировали, что таргетирование KDM5B или FGFR3 в опухолях П1 может изменить профили доступности хроматина и повысить иммуногенность, чтобы опухоли П1 потенциально стали более чувствительными к иммунотерапии.

Таким образом, авторы охарактеризовали различные подтипы мышечно-инвазивного рака мочевого пузыря и описали их геномные и транскриптомные профили. Кроме того, ученые выявили мутации FGFR3 и повышенную экспрессию KDM5B в качестве биомаркеров резистентности к терапии ингибиторами контрольных точек иммунитета и описали возможные терапевтические подходы для преодоления такой резистентности.

Препарат для лечения лимфомы снижает рост опухоли мочевого пузыря у мышей

Источник:

Robertson G., et al. Expression-based subtypes define pathologic response to neoadjuvant immune-checkpoint inhibitors in muscle-invasive bladder cancer // Nature Communications. Published online 27 April 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-37568-9

Добавить в избранное