头颈癌pEMT评分被拆成两半:恶性臂随西妥昔单抗长期无进展,基质臂不随
核心概要
头颈鳞癌的partial EMT(部分上皮–间质转化)基因表在单细胞里由恶性细胞和成纤维细胞共同表达,但既往只在整块肿瘤上打分。把100个基因按表达细胞拆成恶性臂与基质臂后,整块肿瘤的共表达由基质臂主导,标准pEMT评分主要测的是基质;用单细胞伪块训练的分类器和12基因恶性核心可在任意整块转录组中恢复恶性臂。在40例接受铂类加西妥昔单抗的患者中,两项恶性指标在无进展生存期长者中更高(曲线下面积0.78与0.82),基质核心则不然,但恶性臂与Basal亚型无法区分,后者判别更好(0.93)。
深度剖析
同一份pEMT基因表在单细胞里分属两类细胞,在整块肿瘤里却主要报告成纤维细胞。 此前pEMT程序只在整块转录组中打分,用于按生存和放疗反应分层患者,而整块组织中的基因共变主要跟随细胞类型比例。 在定义该表的Puram数据集中,COL17A1有99.3%、LAMB3有99.1%、LAMC2有98.3%、LAMA3有96.0%的表达来自恶性细胞,而COL1A1有96%、TAGLN有98%来自成纤维细胞;在520例TCGA头颈原发瘤的共表达网络中,76个pEMT基因有54个落入同一个1411基因模块,该模块特征基因与Hallmark EMT相关+0.96、与基质核心相关+0.91。
恶性臂可以从整块数据中单独打分,不必依赖整块共表达。 先前的基质校正调整的是整块表达谱或直接剔除富含基质的肿瘤,被剔除的肿瘤得不到任何评分。 用两个单细胞数据集构建的伪块训练三分类弹性网分类器,输出记为pEMT特异性;在GSE65021的40例复发或转移性头颈鳞癌患者中,pEMT特异性在无进展生存期长组的中位数为+0.27、短组为−0.50(p=0.004),曲线下面积0.78(95%置信区间0.62至0.92),恶性核心为0.82(0.68至0.94),基质核心为0.42(0.24至0.61)。
恶性臂与Basal亚型在患者队列中无法分开,Basal评分判别更好。 pEMT特异性在TCGA中最高于Basal亚型,而KS、Hallmark EMT和Puram签名在Mesenchymal亚型最高。 在GSE65021中12例被Walter质心判为Basal的患者有10例无进展生存期长,其余28例中仅4例(Fisher p=6.0×10⁻⁵),Basal质心评分的曲线下面积为0.93(0.83至1.00),比恶性核心高0.11(0.02至0.23),两者相关0.80;在GSE84713和GSE183881两个异种移植面板中Basal评分曲线下面积为0.79和0.95,合并比值比3.55(1.23至10.2)。
恶性臂在未按西妥昔单抗选择的队列中不标记良好预后。 若恶性臂只是普遍良好预后的标志,就能解释西妥昔单抗队列中的关联。 在TCGA-HNSC、GSE41613、CPTAC-3和GSE65858共869例肿瘤、350例死亡中,pEMT特异性合并风险比1.25(DerSimonian-Laird 1.03至1.52,Hartung-Knapp 0.88至1.78,I²为64%),恶性核心1.19(Hartung-Knapp 0.90至1.56),基质核心1.11(0.87至1.43)。
启示与展望
该分析面向头颈鳞癌中已在单细胞里定义、在整块组织中打分的基因程序,读者是肿瘤转录组与生物标志物研究者。恶性核心与Basal评分在每位患者单独打分时仍保持关联,提示靶向检测可行;pEMT特异性则需要每个平台各自的参考。作者提出,可在更大规模、结局未加选择的西妥昔单抗治疗队列中,对治疗前活检同时打分恶性核心、pEMT特异性、Basal亚型和上皮分化,最好设有对照臂,并可用曲美替尼窗口研究的配对标本检验逆转预测。
西妥昔单抗队列只有40例且分为两个极端组,会抬高判别度,pEMT特异性的置信区间较宽(0.62至0.92);所有患者都接受铂类,因此与结局的关联无法与化疗敏感性或复发疾病内的预后分开,且无进展生存期只以二分形式提供。恶性臂在患者队列中无法与Basal亚型分离,异种移植中Basal评分表现相当或更好。若干臂定义被考察,其中三项在首批GSE65021结果之后加入。异种移植面板规模小、无法分离两臂,且反应定义在小鼠中。pEMT特异性的预后价值在队列间不一致(I²为64%),亚型结果仅基于TCGA。两项恶性指标都会随非恶性细胞稀释肿瘤而下降,因此部分跟随肿瘤纯度,尽管校正基质与免疫含量后西妥昔单抗关联未减弱。
