NETL
HPV+和HPV-头颈鳞癌免疫表型和miRNAs预后分析及Nomogram预后模型的建立
骆骁杰1
作者信息
摘要
头颈部鳞状细胞癌（Headandnecksquamouscellcarcinoma，HNSCC），简称头颈鳞癌，是最常见的恶性肿瘤之一，约占全身恶性肿瘤的6%。HPV与头颈鳞癌的关系越来越被国内外学者和医生所重视，HPV+HNSCC患者与HPV-HNSCC患者相比存在独特临床病理特征。肿瘤微环境在肿瘤进展中起着至关重要的作用。有趣的是，研究显示HPV+HNSCC微环境中的免疫浸润水平显著高于HPV-HNSCC，这或许与HPV+HNSCC患者更好的治疗反应以及预后相关，然而进一步研究显示，单纯以HPV阳性与阴性来区分的免疫微环境在预测患者治疗反应和预后方面尚不理想，因此，我们仍需进一步探究头颈鳞癌在HPV阳性和阴性分类基础上的免疫微环境亚分类，寻找与患者预后、疗效密切相关的免疫表型。另外，近年来的研究显示，miRNAs在肿瘤增殖、凋亡、肿瘤侵袭和转移等一系列生物学行为中发挥重要作用。随着各类组学技术的发展和应用，一些研究已发现HPV+和HPV-头颈鳞癌之间miRNAs表达水平存在显著差异，提示miRNAs在区分HPV+与HPV-头颈鳞癌诊断方面具有潜在的实用价值。然而，目前在头颈鳞癌中尚未见HPV+和HPV-不同分组下挖掘miRNAs预后价值的相关研究。 【目的】 本研究旨在分别探究HPV+HNSCC和HPV-HNSCC预后相关的不同免疫表型以及miRNAs，并将免疫表型和miRNAs风险值与传统临床病理指标相结合分别建立HPV+头颈鳞癌和HPV-头颈鳞癌Nomogram预后模型，以期帮助临床医生个性化评估患者预后、提高临床决策收益。 【材料和方法】 1.从TCGA和GEO公共数据库中提取临床病理特征以及基因表达信息完整的HPV+和HPV-头颈鳞癌样本932例，借助创新的“免疫相关基因对”方法，扩大用以聚类分析的样本量，进行无监督聚类分析，分别寻找HPV+头颈鳞癌的不同免疫表型和HPV-头颈鳞癌的不同免疫表型，探讨各免疫表型与临床病理指标、肿瘤微环境免疫细胞浸润、免疫检查点治疗反应的相关性。 2.分别对HPV+HNSCC和HPV-HNSCC各自的免疫表型进行组内差异分析，得到代表各自免疫表型的关键基因。收集本院47例HPV+头颈鳞癌和57例HPV-头颈鳞癌石蜡标本，采用免疫组织化学染色检测各免疫表型关键基因的蛋白表达水平，分别分析其与HPV+和HPV-头颈鳞癌患者预后的关系，从这些免疫表型关键基因的角度，分别验证HPV+HNSCC和HPV-HNSCC不同免疫表型与预后相关性。 3.从TCGA数据库提取头颈鳞癌miRNAs表达样本515例，采用生存分析分别寻找HPV+头颈鳞癌和HPV-头颈鳞癌各自的miRNAs预后指标，从而构建患者miRNAs风险值，采用KEGG、GSEA、WGCNA分析miRNAs作为HPV+HNSCC和HPV-HNSCC预后指标的潜在功能。 4.从SEER和TCGA数据库中提取头颈鳞癌患者数据，将前面获得的预后相关HPV+HNSCC和HPV-HNSCC不同免疫表型和miRNAs风险值与传统临床病理因素相结合，运用单因素和多因素Cox法筛选与预后相关的独立预后因素，基于独立预后因素构建Nomogram预后模型，并绘制受试者工作特征（Receiveroperatingcharacteristic，ROC）曲线及决策曲线评估模型效能。 【结果】 1.HPV+头颈鳞癌的免疫表型可分为三类：HPV+免疫表表Ⅰ、HPV+免疫表型Ⅱ、HPV+免疫表型Ⅲ。HPV-头颈鳞癌的免疫表型可分为两类：HPV-免疫表表Ⅰ、HPV-免疫表型Ⅱ。HPV+HNSCC和HPV-HNSCC组内各自免疫表型预后有显著差异，且与不同免疫细胞的浸润水平显著相关。在HPV+HNSCC中，预后较好的HPV+免疫表表Ⅰ中记忆B细胞、效应B细胞、初始B细胞、CD8+T细胞、活化的记忆CD4+T细胞、滤泡辅助性T细胞、Tregs细胞浸润水平显著增高；预后较差的HPV+免疫表型Ⅱ中休眠的记忆CD4+T细胞，M2巨噬细胞，活化的肥大细胞，中性粒细胞浸润水平显著增高；预后一般的HPV+免疫表型Ⅲ中无浸润水平明显增高的免疫细胞。在HPV-HNSCC中，预后较差的HPV-免疫表表Ⅰ中休眠的记忆CD4+T细胞、M0型巨噬细胞、M2型巨噬细胞、活化的肥大细胞浸润水平显著增高；预后较好的HPV-免疫表型Ⅱ中效应B细胞、CD8+T细胞、活化的记忆CD4+T细胞、滤泡辅助性T细胞、调节性T细胞、单核细胞、休眠的DC细胞、休眠的肥大细胞、中性粒细胞浸润水平显著增高。HPV+HNSCC免疫表表Ⅰ相较HPV+HNSCC免疫表型Ⅱ联合抗PD-1/抗CTLA-4免疫检查点治疗反应评分更高。HPV-HNSCC免疫表型Ⅱ相对HPV-HNSCC免疫表表Ⅰ，抗PD-1免疫检查点、抗PD-1/抗CTLA-4联合免疫检查点治疗反应评分更高。结合已有研究和本实验结果，推测预后较好的HPV+免疫表表Ⅰ和HPV-免疫表型Ⅱ肿瘤组织中有较活跃的抗肿瘤免疫反应，对免疫治疗更敏感，预后较差的HPV+免疫表型Ⅱ和HPV-免疫表表Ⅰ的肿瘤组织中有较活跃的促肿瘤免疫反应，对免疫治疗反应更差。 2.免疫组化染色显示，HPV+组中，预后较好的HPV+免疫表表Ⅰ的关键基因C8G、TNFSF4、TRGC2、CRTAM表达水平与患者更好的预后相关；预后较差的HPV+免疫表型Ⅱ的关键基因INHBA、FGF5、SERPINE1表达水平与患者更差的预后相关。HPV-组中，预后较差的HPV-免疫表表Ⅰ的关键基因SPP1、IL11、TREM1、CSF2表达水平与患者更差的预后相关；预后较好的HPV-免疫表型Ⅱ的关键基因MS4A1、MAL、CRNN表达水平与患者更好的预后相关。这些关键基因与其所代表免疫表型在预后预测上完全一致。 3.HPV+头颈鳞癌和HPV-头颈鳞癌miRNAs预后指标构建的风险值可有效预测患者生存时间，基于miRNAs风险值可将HPV+HNSCC和HPV-HNSCC患者分为高风险组和低风险组。结合已有研究，推测在HPV+头颈鳞癌中，低风险组患者可能具有更好的抗肿瘤免疫能力并且对治疗措施的敏感性更强，使得这一类患者预后更好；在HPV-头颈鳞癌中，高风险组患者可能对治疗措施的抵抗性更强并且代谢更为紊乱，导致了这一类患者预后更差。 4.在传统临床病理因素年龄、性别、发病部位、病理分级、TNM分期基础上融入免疫表型和miRNAs风险值筛选独立预后因素，分别构建HPV+头颈鳞癌和HPV-头颈鳞癌Nomogram预后模型，ROC曲线显示模型内部准确性较高，决策曲线显示结合免疫表型和miRNAs风险值能有效提高临床决策收益。 【结论】 本研究鉴定所得HPV+头颈鳞癌和HPV-头颈鳞癌的不同免疫表型以及miRNAs风险值是分别评估HPV+头颈鳞癌和HPV-头颈鳞癌预后的重要指标，其与传统临床病理因素相结合分别建立的HPV+头颈鳞癌和HPV-头颈鳞癌Nomogram预后模型能较好地预测患者的生存时间，有望帮助临床医生个性化评估患者预后、提高临床决策收益。
关键词
头颈鳞癌/免疫表型/肿瘤免疫微环境/人乳头瘤病毒/miRNA/Nomogram预后模型/生物学行为引用本文复制引用
授予学位
博士学科专业
口腔医学导师
梁新华学位年度
2021学位授予单位
四川大学语种
中文中图分类号
R73