头颈部癌免疫治疗新突破：双免疫联合方案的独特机制与疗效

本文通过临床试验揭示了 Nivo+Ipi 和 Nivo+Rela 在头颈部鳞癌治疗中的独特机制，为免疫治疗提供新思路。

　　

研究背景与目的

癌症免疫治疗中，单克隆抗体靶向 PD-1/PD-L1 通路虽有成效，但仅少数癌症患者能获得持久缓解。这凸显出确定可靠标志物以预测免疫检查点抑制剂（ICI）疗效、阐明 ICI 作用机制及探索新联合方案的重要性。头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的新辅助 ICI 治疗展现出潜力，不过仍有两个关键问题待解：不同 ICI 组合的免疫机制是否相似或不同；抗肿瘤免疫主要依赖于原有 CD8⁺肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）的维持 / 重编程，还是循环中新型肿瘤特异性细胞的募集。本研究旨在通过一项 II 期新辅助试验解答这些问题，评估三种治疗方案（抗 PD-1 单药、抗 PD-1 + 抗 CTLA-4、抗 PD-1 + 抗 LAG-3）在 HNSCC 患者中的疗效及对 CD8⁺TIL 的影响。

研究方法

1. 临床试验设计：本研究为 II 期新辅助试验（NCT04080804），将患者随机分为三组，分别接受抗 PD-1（nivolumab，Nivo）单药、Nivo + 抗 CTLA-4（ipilimumab，Ipi）、Nivo + 抗 LAG-3（relatlimab，Rela）治疗。随机化依据 p16 状态、LAG-3 和 PD-L1 表达进行分层。入组患者为未经治疗且可手术切除的 III 或 IVA 期 HNSCC 患者，经一系列筛选检查符合条件后接受相应治疗，手术在免疫治疗开始后 21 - 35 天进行，术后进行随访。
2. 样本采集与分析：收集患者基线和术后的新鲜肿瘤组织及血液样本。新鲜肿瘤组织一部分用于单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）、单细胞 T 细胞受体测序（scTCR-seq）和通过测序进行转录组和表位的细胞索引（CITE-seq）分析，另一部分制成福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织用于病理评估。对分离的 CD45⁺CD3⁺TIL 进行多步骤处理和分析，包括细胞分选、文库制备、测序以及数据的处理和质量控制等。运用多种生物信息学方法和软件，如 Seurat、DoubletFinder 等进行数据处理、聚类分析、细胞注释和基因表达分析等，以探究 CD8⁺TIL 的转录和克隆动态变化。同时，采用多光谱免疫荧光（mIF）染色评估 CD8⁺T 细胞浸润情况。

研究结果

1. 临床疗效：38 例患者可评估病理反应（pTR），分为 pTR-0（91 - 100% 存活残留肿瘤）、pTR-1（51 - 90% 存活残留肿瘤）和 pTR-2（≤50% 存活残留肿瘤）三组。联合治疗组（Nivo+Rela、Nivo+Ipi）病理反应率数值上高于单药组（Nivo），且 Nivo+Rela 组有 1 例完全病理缓解（无存活肿瘤）。虽然 RECIST 反应与病理反应无显著相关性，但影像学上靶病灶大小的任何减小与病理反应显著相关。联合治疗组临床病理降期更常见，且手术与计划相符。在生物标志物方面，Nivo+Rela 组中，基线组织中 LAG-3 和 PD-L1 联合阳性（>1%）的患者更可能有主要病理反应；Nivo+Ipi 组中，PD-L1 阴性或 PD-L1 和 LAG-3 均阴性的患者病理反应更高；Nivo 组中，生物标志物表达与病理反应无显著相关性。中位随访 32.2 个月，病理反应≥50% 的患者倾向于有更好的无病生存期（DFS）和总生存期（OS），但未达统计学显著差异。
2. 安全性：总体 60.9% 的患者发生任何级别的治疗相关不良事件（TRAE），Nivo、Nivo+Rela 和 Nivo+Ipi 组分别有 57.1%、46.7% 和 83.3% 的患者发生 TRAE，≥3 级 TRAE 分别有 4 例、1 例和 1 例，无患者因毒性停药。
3. CD8⁺TIL 的转录状态与病理反应的关联：通过 scRNA-seq 分析 35 例患者的 372,914 个 CD45⁺CD3⁺TIL，发现基线 CD8⁺TIL 在应答患者中更常见（p = 0.153）。在 Nivo+Rela 治疗的患者中，基线 CD8⁺TIL 中 PDCD1 和 LAG3 的表达与病理反应程度正相关。对不同治疗组 pTR-2 和 pTR-0 肿瘤的差异表达基因（DEG）分析显示，Nivo+Ipi 组 pTR-2 患者上调的基因与 TCR 信号传导、炎症、效应功能和记忆相关；Nivo+Rela 组 pTR-2 患者富集了 I 型干扰素（IFN-I）反应相关基因。此外，基线 CD8⁺TIL 来自疾病进展患者的激活程度较低，且高表达幼稚 / 中央记忆 T 细胞相关标记。
4. CD8⁺TIL 的浸润和表型变化：基于 scRNA-seq 数据，治疗后 pTR-2 肿瘤中 CD8⁺TIL 频率更高，仅 Nivo+Rela 治疗的 pTR-2 患者 CD8⁺TIL 丰度有统计学显著增加。mIF 染色显示，Nivo+Rela 治疗的患者在整个肿瘤区域和肿瘤外侵边缘的 CD8⁺T 细胞密度增加，且与肿瘤排斥相关。对 CD8⁺TIL 亚群分析发现，Nivo+Rela 治疗的 pTR-2 患者中，C04_T_EM-ISG^low细胞显著增加，C08_T_EX-ISG^high细胞减少；Nivo+Ipi 治疗的 pTR-2 患者中，C04_T_EM-ISG^low细胞的 HLA II 类和效应功能相关基因表达增加。
5. CD8⁺TIL 的克隆动态变化：利用 scTCR-seq 评估克隆动态，发现仅 Nivo+Rela 治疗的 pTR-2 患者治疗后 TCR 多样性增加。追踪 TCR 克隆型发现，治疗后细胞主要源于原有克隆型，新检测到的克隆在 Nivo+Rela 治疗的 pTR-2 患者中也呈现 T_EM-ISG^low表型。通过计算 STARTRAC pTrans 指数分析 TCR 共享，发现 Nivo+Ipi pTR-2 患者中，基线 C04_T_EM-ISG^low细胞与治疗后 C04_T_EM-ISG^low和 C02_T_EM-cytotoxic细胞有 TCR 共享；Nivo+Rela pTR-2 患者中，基线和治疗后的 CD8⁺TIL 簇之间 TCR 共享更广泛。
6. 肿瘤反应性 CD8⁺TIL 的重编程：通过基因集富集分析（GSEA）和 CITE-seq 验证，确定 C08_T_EX-ISG^high和 C07_T_RM-ICR^low为假定的肿瘤反应性簇。对这些簇的转录变化分析表明，Nivo+Rela 治疗的 pTR-2 患者中，假定肿瘤反应性 CD8⁺TIL 的 IFN-I 反应和耗竭基因程序表达显著降低，向效应表型转变；而 Nivo+Ipi 治疗的患者中未观察到这种变化。

研究讨论

本研究评估了 Nivo+Rela 新辅助治疗在 HNSCC 中的疗效，并与 Nivo+Ipi 和 Nivo 单药治疗对比，发现双免疫联合治疗比单药治疗能产生更高更深的病理反应。不同 ICI 组合靶向特定的 CD8⁺TIL 激活状态，并促使其向效应或组织驻留记忆 T 细胞群体分化。研究还发现了潜在的预测生物标志物，如 Nivo+Rela 组中 LAG-3 和 PD-L1 联合阳性与主要病理反应相关，基线 LAG3 mRNA 表达与病理反应正相关。这些发现为指导未来新辅助 ICI 治疗设计和改善 HNSCC 患者护理提供了重要依据。不过研究存在一定局限性，如各治疗组队列规模较小，基线到治疗后的样本有限，影响了对免疫状态与不同方案反应相关性分析的稳健性；TCR 测序数量受实验细胞捕获数量影响。尽管如此，本研究仍在免疫治疗机制方面取得了重要进展。