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Vivian 微 lin 肺癌前沿
Cancer mutations , neoantigens and immunogenicity
2017年创制了街头巷尾人尽皆知的cancer immunity circle 的免疫学家 Daniel Chen其搭档 Ira Mellman在Nature又一力作中，提出了肿瘤基因组突变特征，新抗原与免疫原性的关系：*从左到右，正常细胞蛋白氨基酸序列发生了不同类型的突变。
非免疫原性点突变 ：突变氨基酸序列产生的短肽与MHC-I分子的“锚点”无法匹配，这一短肽也无法被提成给TCR进行抗原识别； 免疫原性点突变：突变氨基酸序列产生的短肽能够与MHC-I分子“锚点”匹配，能够被呈递给TCR 插入删除突变和移码突变（frame shift):规律同上，但这两种突变类型产生的肽，与正常蛋白的差异更大。
这幅概念图精确的介绍了新抗原的来源。
Chen DS, Mellman. Elements of cancer immunity and the cancer-immune set point. Nature 2017.
补脑...
光头强，哦，不，肿瘤进化学说大拿，Charles Swanton 2019年8月就高质量新抗原的特点发表了一篇评述，提出理想新抗原应该具备的几大特性。
Nicholas McGranahan1,2* and Charles Swanton1,3* Neoantigen quality, not quantity. Science Translational Medicine. Similarity to self :相似性 免疫系统被进化为识别“异己”，新抗原与自身蛋白差异越大，越可能被T细胞识别。最近的研究提示，包括插入/缺失在内的移码突变，能够产生新的开放的读码区域（neoORFs），编码多个氨基酸位点，可能是高质量新抗原的来源。TMB（肿瘤突变负荷）能够作为预测新抗原数量的替代指标。高突变负荷的肿瘤有更大的概率能够编码产生可结合HLA分子并被T细胞识别的新抗原。肿瘤免疫分析，特别是肿瘤细胞浸润分析和新抗原特异性T细胞分析可以与TMB分析一起使用，从而比单独使用生物标志物更好地确定肿瘤类型的ICI治疗反应。
020年5月，来自MSKCC 精准免疫平台（IPOP）的Timothy A.Chan 及其团队 高级科学研究员 Raghvendra M.Srivastava, Tanaya A.Purohit 就肿瘤新抗原多样性的来源和对肿瘤免疫应答的影响做了一篇详细的综述。探讨了它们对抗肿瘤反应、新抗原特异性T细胞的动力学以及新抗原治疗在拟议临床试验中的进展具有重要意义。 文中用下图概括了不同的基因组改变（genome alteration）对新抗原质量的影响。
Diverse Neoantigens and the Development of Cancer Therapies. Raghvendra M. Srivastava, PhD,* Tanaya A. Purohit, MS,* and Timothy A. Chan, MD, PhD Neoantigen新抗原质量景观。肿瘤中不同来源的新抗原。经过复杂的加工和蛋白质修饰后，新抗原多肽被加载到HLA分子中（MHC-复合物）。同源TCR可识别HLA-新抗原复合物来启动新抗原特异性T细胞应答。
图中的基因组概念类型包括：单核苷酸变异;Indel、插入删除、基因融合、内含子保留、翻译后修饰是产生新抗原的主要事件.
SNV ：当任何核苷酸在DNA序列的一个位置被另一个核苷酸取代时，就会发生体细胞单核苷酸变异(SNVs)。从数字上看，这是最常见的候选新抗原类型。任何给定SNV的免疫原性影响取决于其编码区域的类型(错义vs同义)。从技术上讲，SNVs的检测依赖于大量的下一代测序，候选识别的准确性受到测序数据质量、深度、样本质量以及使用何种生物信息学工具进行分析的影响。在食管腺癌中发现的TP53基因突变，HLA-A0201 class I restricted P53 p.R175H新抗原；在上皮来源肿瘤中发现的KRAS G12D 和KRAS G12V。 Indel ：移码突变新抗原的高负载与与免疫激活相关的免疫信号的上调有关，包括MHC I类抗原的呈递，cd8阳性t细胞的激活，以及细胞溶解活性的增加，在高snv -新抗原组中没有观察到这种模式。 2017年发表在lancet oncol 上的一项关于泛肿瘤中插入缺失突变诱导的肿瘤特异性新抗原和免疫原性表型的分析,对19中实体瘤超过5777个肿瘤样本进行测序分析，提示indel突变在19实体瘤中的分布，发现移码突变（frameshift )较 SNV 改变能够产生更多的肿瘤新抗原（2.00 vs 0.22），在不同的肿瘤类型汇总，肾透明细胞癌,肾乳头状细胞癌,嫌色肾细胞癌indel率最高，总突变负担的比例和最高的整体indel计数，能够产生更丰富的肿瘤新抗原。其次是皮肤鳞癌，肺腺癌，和膀胱尿路上皮癌 （BLCA).
Turajlic S, Litchfield K, Xu H, et al: Insertion-and-deletion-derived tumour-specific neoantigens and the immunogenic phenotype: a pancancer analysis. Lancet Oncol 18:1009-1021, 2017 基因融合新抗原 ：基因融合衍生的新抗原已被报道可以接到肿瘤对免疫检查点抑制剂的良好应答。2019年一项同样来自于MSKCC IPOP团队的nature medicine 的letter提示，在接受抗pd1治疗的HNC患者中，发现了一种新的DEK-AFF2基因融合。该融合产生的新抗原肽，用几种免疫学方法，包括用HLA-peptide dextramers鉴定该抗原肽特异性T细胞，证实了该融合抗原的HLA结合和免疫原性。，该患者接受免疫检查点抑制剂单药治疗后表现出肿瘤完全消退。 Yang W, Lee KW, Srivastava RM, et al: Immunogenic neoantigens derived from gene fusions stimulate T cell responses. Nat Med 25:767-775, 2019 Clonal fraction 克隆分数 新抗原的克隆性非常重要，主克隆的定义是出现在大多数细胞中突变，与之相对的，仅在部分细胞中存在的突变为亚克隆。
McGranahan N et al. Science.2016;351:1463-1469
与既往的研究结论一致，具有较高 克隆性新抗原的病人倾向于拥有更长的PFS（腺癌和鳞癌）。这种相关性在经过多变量校正后依然存在 ： 分期，组织学类型，年龄，性别，吸烟史和是否接受辅助治疗。而相反，亚克隆性新抗原负荷或总体新抗原负荷与PFS则没有看到这样的相关性。 Rosenthal, R. et al. Neoantigen-directed immune escape in lung cancer evolution. Nature 1989 342:6250 1–26 (2019). doi:10.1038/s41586-019-1032-7 这在很大程度上影响新抗原的质量，原因有以下几个方面： 1。一项在immune-competent小鼠中进行种植瘤研究，将携带有不同新抗原克隆的混合细胞（每个细胞携带单一抗原）移植进小鼠皮下，检测小鼠免疫系统是否能够甄别和杀死这些肿瘤细胞。肿瘤生长数周后，从新被移除用以分析抗肿瘤免疫反应。发现，只有在某种克隆肿瘤细胞在肿瘤细胞中达到一定规模，并且处于“绝对优势”时，小鼠的免疫系统才能发起有效攻击。
Ron S Gejman,et al. Rejection of immunogenic tumor clones is limited by clonal fraction eLife 2018;7:e41090 DOI: 10.7554/eLife.41090
Jian Guan, Nilabh Shastri. Cancer Immunotherapy: A peptide puzzle
（a）Gejman等人。发现包含大部分相同类型的免疫原性肿瘤细胞（以绿色显示）的癌症可被小鼠的免疫系统有效排斥（左），而含有一小部分免疫原性肿瘤细胞的肿瘤不被杀死（右）。（b）并且，含有大部分不同类型的免疫原性肿瘤细胞（以不同颜色显示）的肿瘤，也同样不会引起小鼠的免疫攻击。Gejman等人观察到在小鼠中的这种行为，与此前报道的对免疫治疗缺乏应答的人类相似（McGranahan et al，2016）。 亚克隆新抗原仅存在在一部分肿瘤细胞中，因此有可能无法介导所有病灶的免疫应答。 在某些肿瘤中，比如NSCLC，whole genome doubling 作为早期克隆事件在70%的病人中发生，在genome 倍增实践之前产生的新抗原拥有2倍于其后的新抗原的等位基因组分。
新抗原的有效表达 表达：新抗原的有效表达是关键因素，已经有证据证明肿瘤在免疫选择压力下，在早期即可出现转录下调。 在TRACERx对未经治疗的早期NSCLC的研究中，预测的高亲和力结合新抗原的启动子甲基化约占未表达新抗原的20%(7)。 因此，转录下调的其他机制，包括外显子跳跃突变和染色质重构，也可能代表免疫逃逸的途径，在确定可能的新抗原突变时应予以考虑
Rosenthal, R. et al. Neoantigen-directed immune escape in lung cancer evolution. Nature 1989 342:6250 1–26 (2019). doi:10.1038/s41586-019-1032-7 HLA 结合 人 HLA复合物（MHC）编码呈递抗原的基因并且具有高度多态性。有研究证实，在肿瘤进化过程中，HLA-loss是经过确证的免疫逃逸机制。在NSCLC中，克隆或亚克隆的HLA 缺失发生在40%的病人中，尤其是在炎症性的肿瘤微环境中。HLA-Loss 也可能是T细胞介导的肿瘤免疫的重要的耐药机制。
Chowell D et al. Science.2017
2016年Rosenberg团队报道了一例接受接受4中识别KRAS G12D 突变的特异性T细胞（HLA-C*802 restricted）的结直肠癌病例，在治疗9个月后，一个病灶出现疾病进展，并且检测出HLA-C*802等位基因缺失。 E. Tran, P. M. Robbins, Y.-C. Lu, T. D. Prickett, J. J. Gartner, L. Jia, A. Pasetto, Z. Zheng, S. Ray, E. M. Groh, I. R. Kriley, S. A. Rosenberg, T-cell transfer therapy targeting mutant KRAS in cancer. N. Engl. J. Med. 375, 2255–2262 (2016).
Rosenberg 在2016年NEJM上发表的针对KRAS G12D突变肿瘤进行特异性T细胞治疗的文章中，报道了1例编号为4095的病例在接受治疗9个月后发生疾病进展，在进展的病灶中发现了通过 肿瘤免疫编辑导致6号染色体编码HLA-C*08:02杂合缺失而导致对特异性T细胞（KRAS G12D）治疗产生耐药的证据。
因此，优选能够具有多种HLA结合性的新抗原将有可能可以对抗这种有HLA-loss介导的对免疫治疗的抵抗。 新抗原删失 大多数新抗原产生于passenger 突变而非driver 突变时间，因此通过肿瘤进化过程中的染色体不稳定性的突变而导致的新抗原缺失，也非偶然事件。 Anagnostou 及其同事在发表的研究中，揭示了在接受免疫检查点抑制剂治疗的过程出出现的克隆新抗原缺失。在接受免疫检查点抑制剂治疗耐药后的肿瘤中发现了治疗前病灶中的一部分肿瘤新抗原（cMANAs）缺失。推测这其中的机制可能是由于表达特定新抗原的细胞被清楚，其他细胞得以优势生长，或者肿瘤细胞基因组发生特定的突变事件导致原新抗原删失。
V. Anagnostou, K. N. Smith, P. M. Forde, N. Niknafs, R. Bhattacharya, J. White, T. Zhang, V. Adleff, J. Phallen, N. Wali, C. Hruban, V. B. Guthrie, K. Rodgers, J. Naidoo, H. Kang, W. Sharfman, C. Georgiades, F. Verde, P. Illei, Q. K. Li, E. Gabrielson, M. V. Brock, C. A. Zahnow, S. B. Baylin, R. B. Scharpf, J. R. Brahmer, R. Karchin, D. M. Pardoll, V. E. Velculescu, Evolution of neoantigen landscape during immune checkpoint blockade in non–small cell lung cancer. Cancer Discov. 7, 264–276 (2017).
同样，Nadeem Riaz，Timothy A Chan在2017年发表于cell的《Tumor and Microenvironment Evolution during immunotherapy with Nivolumab》一文中也描述了接受PD-1抑制剂治疗的黑色素瘤患者中观察到的TMB减少和新抗原删失的现象。
图2。Nivo治疗后肿瘤克隆成分的变化 (A)从治疗前到治疗中突变的CCF变化(同义和非同义，克隆/亚克隆)。灰色的是治疗前和治疗后样本中相似的CCF(基因组持续性)，粉红色的是治疗前样本中CCF或新CCF的增加(基因组扩增)，蓝色的是治疗前样本中CCF/丢失的减少(基因组收缩)。 (D) CR/PR患者(53例)、SD患者(10例)、PD患者(27例)代表性病例CCF的变化。树图说明了克隆之间的关系。有颜色的线和圆圈表示特定的克隆。
图2免疫原性新抗原鉴定的|工作流程。从癌症患者获得的正常和肿瘤DNA被WES用于识别肿瘤特异性NSM（non synonymous somatic mutations) (1)。在候选新抗原的选择上(见图1)，可以使用不同的免疫筛查方法来评估肽免疫原性(2)。 在评估免疫原性之前，从癌症患者样本中选择相关的效应t细胞群体(3)。 它们既可以直接用于免疫筛选试验，也可以作为前富集步骤，以增加新抗原特异性T细胞的占比(3b)。 最后，使用筛选方法和选择效应t细胞/s评估候选新抗原的免疫原性(4)。 IVS，体外敏化;APC,抗原呈递细胞;细胞,t细胞受体
也或有直接用computational tools 算法进行预测，省略cellular validation。比如：
Qingzhu Jia, et al. Tracking Neoantigens by Personalized Circulating Tumor DNA Sequencing during Checkpoint Blockade Immunotherapy in Non-Small Cell Lung Cancer. Adv. Sci. 2020, 7, 1903410
综上所述，高质量的新抗原可能包括必要基因中表达的克隆新抗原，与多个HLA等位基因结合，不会轻易删失。 可以想象，这种新抗原可以作为免疫监测，疫苗治疗和过继性T细胞治疗的有力来源。
说的倒是挺容易的。。。。。。
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