虞先濬、刘辰教授团队研究荣登国际权威期刊JITC,机器学习揭示新辅助治疗干预胰腺癌三级淋巴结构的发育和功能

23-08-30 肿瘤瞭望消化时讯

胰腺导管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是最主要的胰腺癌病理类型。相比其它癌种，胰腺癌是一种典型的低免疫原性和高免疫抑制的肿瘤类型[1]，重塑其肿瘤微环境中免疫细胞的浸润、组成和激活是改善患者预后的关键之一[2]。

三级淋巴结构（Tertiary lymphoid structure，TLS）是在外周非淋巴组织（如癌组织或炎症组织）中形成的异位淋巴结构[3]，最近的研究结果表明TLS同样存在于肿瘤微环境中，且是抗肿瘤免疫反应的重要组成部分，并在多种肿瘤类型中与肿瘤浸润淋巴细胞 (Tumor-infiltrating lymphocyte, TIL)的表型和患者预后存在显著关联 [4]。然而，在胰腺癌中，仅有少数患者样本含有TLS（尤其是瘤内TLS）结构，其预后意义、空间结构和细胞特性仍未完全阐明；此外，随着新辅助治疗在胰腺癌中的广泛应用，深入了解新辅助治疗对于胰腺癌TLS的影响，对于理解化疗与胰腺癌免疫微环境的复杂相互作用以及优化新辅助患者的临床决策具有重要意义。

本研究中，复旦大学附属肿瘤医院胰腺外科和上海市胰腺肿瘤研究所的虞先濬教授、刘辰教授课题组应用多色荧光免疫组化 (Multiplex immunohistochemical，mIHC)和基于范例的机器学习数字化图像处理（InForm2.4和HALO 3.2）等技术，对380例初治（Surgery alone, SA）和136例新辅助化疗（Neoadjuvant therapy, NAT）患者瘤内TLS的空间结构、细胞组成和临床意义进行了全面解析，首次揭示了新辅助化疗背景下胰腺癌相关TLS的特征改变，研究论文“Characterization of intratumoral tertiary lymphoid structures in pancreatic ductal adenocarcinoma: cellular properties and prognostic significance”发表于肿瘤免疫学权威期刊Journal for ImmunoTherapy of Cancer (JITC)[5]。

研究表明，胰腺癌初治组和新辅助化疗组分别有21.1%（80/380）和13.8%（12/87）的样本中存在瘤内TLS结构。PDAC瘤内TLS可分为早期三级淋巴结构eTLS（early TLS，CD20+CD21-CD23-，存在CD20+B细胞，缺乏CD21+滤泡样DC细胞网络和CD23+生发中心）、原始滤泡样三级淋巴结构pTLS（primary follicle-like TLS，CD20+CD21+ CD23-，存在滤泡样DC细胞网络而缺乏生发中心）和成熟三级淋巴结构sTLS（secondary follicle-like TLS，CD20+CD21+CD23+，存在生发中心）三种不同状态。

成熟TLS可表现为典型分隔的T、B细胞区，除B、CD4+T细胞、CD8+T细胞、DC细胞外，还包含少量的CD68+巨噬细胞、CD15+粒细胞和Foxp3+调节性T细胞（图1-2）。相比初治组，新辅助组TLS（+）样本的比例有所减少（13.8% vs. 21.1%），其中sTLS的比例较初治组也显著降低，且TLS中可存在更高比例的调节性T细胞。此外，预后分析结果显示，初治组中瘤内TLS的存在与患者较好的OS和PFS显著相关，而这一生存优势在新辅助组却并不明显（图3）。

图1. 胰腺癌瘤内TLS结构的数字化识别

图2. 胰腺癌瘤内TLS的细胞组成分析（mIHC法，初治组）

图3. 初治组（SA组）和新辅助组（NAT组）瘤内TLS与患者生存的相关性分析

进一步分析TIL与TLS的相关性发现：初治组中瘤内TLS的存在与微环境中CD8+T细胞、CD4+T细胞、B细胞浸润水平的升高显著相关，而新辅助治疗在并未显著改变基础TIL水平的前提下，存在瘤内TLS也并未引起类似的免疫细胞浸润水平的改变。免疫细胞活化分子共定位分析结果也表明，SA-TLS(+)组相比NAT-TLS(+)组，TLS内部以及免疫微环境中均存在更高比例的激活性免疫细胞（如CD69+CD8+T细胞），进一步揭示了新辅助化疗对于TLS功能的潜在影响。

本研究系统性分析了胰腺癌相关TLS的特征和预后价值，并展示了新兴技术在病理分析中的价值和应用前景。研究表明，化疗药物对免疫微环境可能带来的“双刃剑”效应，并首次提出新辅助化疗可能导致瘤内TLS的免疫激活功能受损的情况 (图4)。虽然新辅助治疗已经在局部进展或临界可切除胰腺癌的治疗中发挥着越来越重要的作用，但在未来的临床管理中可能需要进行更为细致的综合评估。

图4. 两组间瘤内TLS差异模式图

参考文献

[1] Bear AS, Vonderheide RH, O’Hara MH. Challenges and opportunities for Pancreatic cancer Immunotherapy. Cancer Cell 2020;38:788–802.

[2] Australian Pancreatic Cancer Genome Initiative, Balachandran VP, Łuksza M, et al. Identification of unique Neoantigen qualities in longterm survivors of Pancreatic cancer. Nature 2017;551:512–6.

[3] Munoz-Erazo L, Rhodes JL, Marion VC, et al. Tertiary Lymphoid structures in cancer - considerations for patient prognosis. Cell Mol Immunol 2020;17:570–5.[4] Cabrita R, Lauss M, Sanna A, et al. Tertiary Lymphoid structures improve Immunotherapy and survival in Melanoma. Nature 2020;577:561–5.[5] Zou X, Lin X, Cheng H, et al. Characterization of intratumoral tertiary lymphoid structures in pancreatic ductal adenocarcinoma: cellular properties and prognostic significance. J Immunother Cancer.2023 Jun;11(6):e006698.

虞先濬教授

主任医师/二级教授/博导

复旦大学附属肿瘤医院

复旦大学附属肿瘤医院院长

上海市胰腺肿瘤研究所所长、复旦大学胰腺肿瘤研究所所长国家杰出青年科学基金获得者国家科技部“中青年科技创新领军人才”国家百千万人才工程“有突出贡献中青年专家”国务院政府特殊津贴、全国五一劳动奖章获得者上海市科技精英、上海工匠上海市领军人才、上海市优秀学术带头人中国抗癌协会胰腺癌专业委员会主任委员CSPAC中国胰腺癌多学科协作组组长中华医学会外科学分会胰腺外科学组委员中国医师协会胰腺病专业委员会常委委员中国临床肿瘤学会胰腺癌专家委员会常务委员美国外科医师学院Fellow（ FACS ）

主持国家杰出青年科学基金1项，国家自然科学基金区域合作重点项目1项，国家自然科学基金中德合作项目1项，国家自然科学基金面上项目3项，省部级项目12项。以通讯作者在J Clin Oncol、Cell Res、GUT、Ann Surg、Autophagy、Clin Cancer Res、Cancer Res等国际权威期刊发表SCI论文250余篇，总IF>1500分，单篇论著最高IF：50.717获中国抗癌协会科技奖一等奖、上海医学科技奖一等奖、上海市职工优秀创新成果奖一等奖