免疫治疗的效果受多个因素影响：一方面，T 细胞通过识别体细胞的新生抗原（由非同义突变产出）来实现肿瘤的免疫治疗；另一方面，肿瘤微环境中T 细胞浸润情况也和免疫治疗获益相关。也就是说，微环境中T 细胞浸润程度越高，并且肿瘤新生抗原越易被 T 细胞识别，则免疫治疗的效果越好。这样看来，似乎是T 细胞浸润程度和新生抗原的存在有某种联系。那么，那些没有T 细胞浸润的肿瘤是否是因为缺少能被T 细胞识别的新生抗原呢？为了揭开这一谜底，科学家借助转移性黑色素瘤病人的 TCGA数据进行了相关研究。
编码黑色素瘤分化基因的抗原和肿瘤相关抗原的表达在 T 细胞浸润和非浸润的肿瘤中没有显著差别
该研究将转移性黑色素瘤病人按CD8+ T 细胞浸润的基因标志物的表达，分为T 细胞浸润型（106例）和非浸润型两组（91例）。根据RNA-seq数据，发现编码黑色素瘤分化基因的抗原表达和肿瘤相关抗原的表达在两组中没有显著差别（如下图）。其中，SAGE基因在浸润组病人中表达相对较低，这可能跟T 细胞对SAGE+细胞的选择压力有关。
图1：T 细胞浸润型和非浸润型两组病人中黑色素瘤分化基因的抗原和肿瘤相关抗原的表达
图 A：编码黑色素瘤分化基因的抗原的表达（P值分别为: 0.53, 0.43, 0.25, 0.28, 和0.29）
图 B：肿瘤相关抗原的表达（P值分别为: 0.75, 0.2, 0.92, 0.0011, 和0.59）
图2：两组中每个样本非同义突变数（453.9 ±55.9 vs. 481.5 ± 58.3, P = 0.73）
预测的新生抗原对 HLA 的亲和力，在 T细胞浸润和非浸润的肿瘤中没有显著差异
为了预测HLA 对新生抗原的亲和力，研究者特意挑选了HLA-A*0201阳性病人，原因是HLA 的亲和力最依赖于这种亚型，而且这种亚型是黑色素瘤人群中最常见的。下图 B展示了每个突变肽段的绝对亲和得分vs. 突变肽段相对野生肽段的差异亲和得分，可见，总的来说，T细胞浸润型和非浸润型两组没有差异。下图 C展示的是结合 HLA-A*0201 的肽段在两组中的亲和力；下图 D展示的是结合 HLA-A*0201 的肽段中筛选出高亲和力的肽段（HLA 亲和得分≥25）在两组中的亲和力。两组亲和力都没有差异。
图3. 预测的新抗原对 HLA 的亲和力
颜色代表不同的亲和力：灰色，亲和力得分≤ 17；蓝色，亲和力得分17-25，差异亲和力得分≤5；橘色，亲和力得分17-25，差异亲和力得分>5；桃色，亲和力得分≥25，差异亲和力得分≤5；红色，亲和力得分≥25，差异亲和力得分>5。
图 4.
图 C：结合HLA-A*0201的肽段在两组中的亲和力
图D：结合HLA-A*0201的肽段中筛选出高亲和力的肽段（HLA 亲和得分≥25）在两组中的亲和力
体外合成的肽段对 HLA 的亲和力，在T细胞浸润和非浸润的肿瘤中没有显著差别
预测的肽段对 HLA亲和力毕竟不能反映真实情况，为此，研究者体外合成了 707 个候选的肽段，其中，313 个肽段来自浸润组，394 个来自非浸润组。下图 A 显示大多数候选肽段对 HLA 有亲和力，浸润组和非浸润组两组分别为 60.1% 和 63.7%。为了检测新生抗原的免疫原性，从两组中挑选了 20 个肽段，评估对诱导 T细胞应答的能力，结果表明，两组对 HLA 的亲和力差不多（图 B），其中 25% 的肽段都可检测到 CD8+ T细胞，浸润组 5 个，非浸润组 6 个，两组在T细胞应答程度上没有显著差别（图 C）。
图 5.
图 A：合成的 707 个肽段对 HLA 的亲和力检测
图B：20 个肽段对HLA的亲和力检测
图C：20 个肽段诱导 T细胞应答的检测
文章的最后，研究者用 TCGA的 30 种实体瘤的数据研究了 T细胞浸润情况，及其同突变负荷的相关性。同样，根据 T细胞浸润的基因标志物的表达情况将每组癌分成高浸润、中等浸润和低浸润三组（图 A）。结果发现，肾癌和肺腺癌的 T细胞浸润程度最高。嗜络细胞瘤和神经胶质瘤的T细胞浸润程度最低。而外显子数据表明，T细胞浸润程度和非同义突变没有相关性。
图 6.
图 A：浸润型（红色）、中等浸润型（灰色）和非浸润型（蓝色）在不同肿瘤中的分布。每个点代表一个样本，黑色的水平线是加权的基因表达得分的中位值。水平轴是每个癌种的样本数。
图B：图A对应的每种癌症的体细胞突变。垂直轴是非同义突变数取以 10 为底的对数。
临床研究发现，对于转移性黑色素瘤，如果肿瘤微环境为非浸润的状态，则新生抗原不能被T细胞识别，导致不能从免疫治疗中获益。该研究揭示了新生抗原在丰度，对HLA的亲和力，及免疫原性等方面在浸润型肿瘤微环境和非浸润型两组中没有差别，表明没有免疫细胞的浸润可能不是因为缺少新生抗原，提示在非浸润型肿瘤微环境中引入 T细胞的浸润有可能改善免疫治疗的临床获益情况。
参考：
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5137753/
Spranger S1, Luke JJ2, Bao R, et al. Density of immunogenic antigens does not explain the presence or absence of the T-cell-inflamed tumor microenvironment in melanoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Nov