基于TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)分析甲狀腺癌微環(huán)境中免疫細(xì)胞組分及免疫調(diào)節(jié)因子變化

何 魏 程 岳 張 勐 占天鵬 周劍輝 陶 燕 李蘭蘭 盧建中 付生軍 張 靜 劉善輝▲

1.蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅蘭州 730000；2.新疆石河子市人民醫(yī)院呼吸內(nèi)分泌科，新疆石河子 832061；3.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科研究所，甘肅蘭州 730000

甲狀腺癌（thyroid cancer，THCA）是內(nèi)分泌系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一。THCA的發(fā)病率在過(guò)去幾十年中一直在不斷增長(zhǎng)[1]。雖然通過(guò)傳統(tǒng)干預(yù)措施治療后，THCA患者病死率有所降低[2-3]，但傳統(tǒng)療法治療后患者通常預(yù)后不良[4]。近年調(diào)節(jié)腫瘤免疫的相關(guān)治療取得了重要進(jìn)展[5-6]。腫瘤微環(huán)境中免疫組分同腫瘤預(yù)后密切相關(guān)[7-8]，有研究表明巨噬細(xì)胞靶向治療可用于浸潤(rùn)性THCA，尤其是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophage，TAM）含量高的THCA[9]。盡管免疫調(diào)節(jié)因子抑制劑及單抗已經(jīng)在臨床中應(yīng)用于治療多種癌癥[10]，但對(duì)于免疫調(diào)節(jié)同THCA的相關(guān)性尚無(wú)系統(tǒng)研究。本研究使用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中THCA患者的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)和臨床信息，利用多種生物信息學(xué)方法分析22種免疫細(xì)胞組分和重要免疫因子在THCA和癌旁組織中的變化?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2019年10月20日本研究從TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中下載THCA旁和癌組織的相關(guān)表達(dá)譜數(shù)據(jù)及患者臨床信息。計(jì)算癌旁和癌組織中22種免疫細(xì)胞含量[11]；比較各免疫細(xì)胞在癌旁和癌組織中含量差異及其與預(yù)后的關(guān)系。

1.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究中表達(dá)譜數(shù)據(jù)分析基于R 3.4.2平臺(tái)[12]。所有數(shù)據(jù)分析均在SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行，利用方差分析以評(píng)估免疫細(xì)胞與臨床特征的關(guān)系；采用t檢驗(yàn)評(píng)估免疫細(xì)胞組成和免疫因子表達(dá)的差異。P＜ 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 樣本的臨床特征

本研究共獲得20例THCA旁組織和227例THCA組織的臨床數(shù)據(jù)，包括年齡、性別、腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移分期（TNM）[13]、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和生存狀態(tài)（表1），其中“占比”指各樣本數(shù)占THCA患者總數(shù)的百分比，“有效率”指各樣本數(shù)占剔除“未知”的THCA患者例數(shù)的百分比。

表1 THCA患者臨床特征

2.2 THCA中的非特異性免疫細(xì)胞浸潤(rùn)變化

本研究發(fā)現(xiàn)在THCA中靜息態(tài)樹突狀細(xì)胞、M0型巨噬細(xì)胞、M2型巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞的含量高于癌旁組織，M1型巨噬細(xì)胞的含量低于癌旁組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），見圖 1。

圖1 THCA組織和甲狀腺組織中的非特異性免疫細(xì)胞

2.3 THCA中的特異性免疫細(xì)胞浸潤(rùn)變化

與癌旁組織相比，THCA中B細(xì)胞、漿細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、Tfh細(xì)胞和γδT細(xì)胞的浸潤(rùn)水平較低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），見圖2。

圖2 THCA組織和THCA旁組織中的特異性免疫細(xì)胞

2.4 THCA中的免疫調(diào)節(jié)因子表達(dá)水平

CMTM6、CXCL8、CD47和 CD276等在 THCA中表達(dá)水平較高，CTLA4、PDCD1、LAG3、TIGIT和ICOS等在THCA中表達(dá)較低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），見圖 3。

圖3 THCA和THCA旁組織中的關(guān)鍵免疫調(diào)節(jié)因子表達(dá)模式

2.5 免疫細(xì)胞評(píng)估THCA患者預(yù)后的價(jià)值

CD8+T細(xì)胞（HR=0.174，95%CI：0.046～0.653）高表達(dá)時(shí)患者生存期更長(zhǎng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）；活化的記憶 CD4+T 細(xì)胞（HR=0.609，95%CI：0.114～3.269）高表達(dá)時(shí)患者生存期更長(zhǎng)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）；而在 Tregs細(xì)胞（HR=0.931，95%CI：0.250～ 3.462）和 M2巨噬細(xì)胞（HR=1.659，95%CI：0.442～ 6.235）的高低表達(dá)組中，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05），見圖 4。

圖4 THCA患者中Tregs細(xì)胞、M2型巨噬細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和活化記憶CD4+T細(xì)胞的Kaplan-Meier曲線和存活率

2.6 THCA的臨床特征與四種免疫細(xì)胞的關(guān)系

Tregs細(xì)胞同T分期（Ⅲ～Ⅳ）（HR=1.370，95%CI：0.917 ～ 2.046）、惡 性 分 期（HR=0.642，95%CI：0.429～0.961）和年齡（HR=0.777，95%CI：0.521～1.163）具有明顯相關(guān)性，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）。CD8+T細(xì)胞與患者年齡（HR=1.035，95%CI：0.688～1.557）、性別（HR=0.984，95%CI：0.626 ～ 1.546）、T分期（Ⅲ～Ⅳ）（HR=1.104，95%CI：0.734～1.633）、惡性程度（HR=1.115，95%CI：0.737～ 1.687）和有無(wú)轉(zhuǎn)移（HR=1.626，95%CI：1.042～ 2.534）均密切相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），見圖 5。

2.7 THCA中免疫調(diào)節(jié)因子與預(yù)后相關(guān)免疫細(xì)胞之間的關(guān)系

CD47（HR=0.826，95%CI：0.553 ～ 1.235）、CCR3（HR=1.743，95%CI：1.165～2.608）、CMTM6（HR=0.923，95%CI：0.624 ～ 1.375）和 FOXP3（HR=1.509，95%CI：1.008～2.258）中多種免疫調(diào)節(jié)因子同Tregs細(xì)胞的含量具有較強(qiáng)相關(guān)性，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）。CD8+T 細(xì) 胞 浸 潤(rùn) 同 CD47（HR=1.064，95%CI：0.712～1.591），CMTM6（HR=1.059，95%CI：0.707～1.588）和 TLR3（HR=1.447，95%CI：0.962～ 2.175）顯著相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），見圖 5。

圖5 THCA中免疫調(diào)節(jié)因子與預(yù)后相關(guān)免疫細(xì)胞之間的關(guān)系

3 討論

THCA的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后與THCA腫瘤微環(huán)境中免疫組分密切相關(guān)[14-15]。T淋巴細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中重要的后天免疫組分[16]。本研究結(jié)果表明，THCA中CD8+T細(xì)胞的含量較低。高表達(dá)的CD47同CD8+/Foxp3+T細(xì)胞比例下調(diào)相關(guān)[17]。TLR3可增強(qiáng)白介素-12介導(dǎo)的CD4+T/CD8+T細(xì)胞在脾臟中增殖以及淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤作用[18]。此外，T細(xì)胞表面上多個(gè)免疫抑制分子可抑制T細(xì)胞的腫瘤殺傷效應(yīng)作用[19]。當(dāng)這些免疫抑制因子與相應(yīng)的配體結(jié)合時(shí)，傳遞的信號(hào)可以抑制T細(xì)胞活化，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞中T細(xì)胞增殖和殺傷性細(xì)胞因子分泌的下調(diào)，使大多數(shù)T細(xì)胞處于功能喪失狀態(tài)[20]。而對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展具有促進(jìn)作用的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在THCA腫瘤組織中具有較高程度的浸潤(rùn)[21-22]，Tregs細(xì)胞含量的增加同THCA的惡性發(fā)展呈正相關(guān)，而腫瘤微環(huán)境中Tregs細(xì)胞的表達(dá)受到CD47、CCR3、CMTM6和FOXP3調(diào)控并影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。據(jù)報(bào)道，CD47介導(dǎo)的Tregs細(xì)胞的高表達(dá)對(duì)Her2陽(yáng)性乳腺癌的預(yù)后有惡化的作用[23]，CCR3募集的Tregs細(xì)胞可抑制炎癥反應(yīng)，提示CCR3在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起促進(jìn)作用[24]。本研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)CD47、CCR3和CMTM6表達(dá)量可能抑制THCA中Tregs細(xì)胞的表達(dá)，這可能對(duì)靶向抑制THCA中Tregs細(xì)胞功能具有重要提示作用。

M2型巨噬細(xì)胞可以通過(guò)抑制免疫清除，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和刺激血管生成促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，而M1型巨噬細(xì)胞可抑制腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移及其對(duì)放化療的耐受性，與患者良好預(yù)后密切相關(guān)[25]。本研究發(fā)現(xiàn)M2巨噬細(xì)胞與THCA的總體生存期相關(guān)，這表明目前靶向腫瘤微環(huán)境中TAM的相關(guān)治療研究對(duì)THCA可能同樣具有重要意義。

綜上所述，本研究確定了THCA中的多種免疫細(xì)胞和免疫調(diào)節(jié)因子的表達(dá)差異，這為系統(tǒng)了解THCA腫瘤微環(huán)境中的免疫調(diào)節(jié)提供了重要參考價(jià)值。