結直腸癌（CRC）是全球癌癥相關死亡的第二大原因。盡管早期發現和治療取得了進展，但晚期CRC的預后仍然不佳，這強調了迫切需要新的治療策略。近年來，免疫療法，尤其是針對PD-1/PD-L1和CTLA-4的免疫檢查點抑制劑，已成為一種有希望的CRC治療方法。這些療法在高微衛星不穩定性（MSI-H）或錯配修復缺陷（dMMR）型患者亞群中顯示出可觀的臨床益處。然而，大多數CRC患者以微衛星穩定性（MSS）為特征，對免疫治療的反應有限，因此需要改進預測方法和新策略來提高免疫治療在更廣泛的CRC患者群體中的有效性。如何精準預測免疫治療響應并開發增效策略，是當前研究的關鍵挑戰。 類風濕 等 為了構建CRC患者的免疫亞型，研究團隊收集了來自TCGA和GEO數據庫的公共數據，包括臨床信息和RNA-seq數據。通過單樣本基因集富集分析（ssGSEA）和分層聚類，將CRC患者分為高、中、低免疫浸潤亞型（Cluster 3/2/1）。其中高浸潤亞型（Cluster 3）富集CD8+ T細胞、NK細胞和M1巨噬細胞，MSI-H比例高，提示免疫治療敏感性；而中浸潤亞型（Cluster 2）預后最佳，可能與免疫抑制性微環境動態平衡有關。 2.基于機器學習模型預測CRC患者免疫治療敏感性 3.使用內部隊列和臨床標本驗證預測模型 為了進一步驗證該模型在實際應用中的性能，研究團隊收集了45例患者的標本，同時進行轉錄組測序和類器官培養。根據13個關鍵基因的表達譜，這些患者被分為高評分組和低評分組。研究者采用多重免疫組化（mIHC）檢測臨床樣本中CD8+T細胞、PD-1/PD-L1表達及Foxp3+Treg細胞分布，在高評分組中CD8+T和CD56+NK細胞顯著增加，兩者都與腫瘤殺傷有關；免疫檢查點PD-1和PD-L1的高表達水平表明高評分組患者將從免疫治療中獲益更多。為了評估CRC患者對PD-1抗體的反應性，研究團隊又構建了具有天然腫瘤浸潤性免疫細胞的患者來源的類器官（PDOs），并用Nivolumab治療。Ki67免疫熒光染色結果顯示，抗PD-1治療后，高評分類器官的增殖能力明顯受損，有效抑制了腫瘤的生長。因此，來自臨床樣本的驗證結果證實了該模型的高準確性和可靠性。 4.基于免疫亞型的藥物篩選確定I-OMe-AG-538是增強抗腫瘤免疫的潛在藥物 免疫亞型分析顯示了區分個體對免疫治療敏感性的強大能力。為了進一步將免疫治療的益處擴展到更多的CRC患者，基于高（Cluster 3）和低（Cluster 1）免疫浸潤組之間前100個最顯著的上調和下調基因來識別可能增強抗腫瘤免疫的潛在藥物。PBMCs和腫瘤細胞的體外共培養實驗顯示，與其他藥物相比，AG-538增強PBMCs介導的腫瘤細胞殺傷效果最為顯著。進一步研究表明，AG-538通過調節趨化因子表達激活抗腫瘤免疫應答，顯著提高CCL5和CXCL10水平。隨后的實驗結果表明，AG-538增強了兩種細胞對抗PD-1治療的敏感性，并有效促進了細胞活化相關細胞因子lFN-γ、GzmB和TNF-α的分泌，但AG-538的作用依賴于抑制IGF1R。此外，體外實驗結果表明AG-538預處理的CRC細胞仍然表現出更大的腫瘤易感性，而AG-538預處理的PBMC對CRC細胞并沒有產生更強的細胞毒性作用，這表明AG-538主要通過對腫瘤細胞的作用間接激活抗腫瘤免疫，而不是直接作用于免疫細胞。 5.I-OMe-AG-538增強體內的抗腫瘤免疫反應 6.AG-538誘導活性氧（ROS）依賴的DNA損傷，下調多修復基因的表達 受損的DNA是誘導抗腫瘤免疫的重要因素。為了探究AG-538作為IGF1R抑制是否與DNA損傷有關，研究團隊檢測了AG-538處理后的DNA損傷生物標志物γH2AX和53BP1。結果表明，AG-538顯著增強細胞DNA損傷水平。此外，敲除IGF1R也增加了DNA損傷的程度，但AG-538未能進一步加劇IGF1R敲除細胞的DNA損傷。qPCR結果等多種分子實驗和蛋白實驗結果表明，AG-538不僅通過產生ROS誘導DNA損傷，而且通過抑制多修復基因的表達加重DNA損傷。 為了進一步評價AG-538的抗腫瘤免疫作用是否依賴于cGAS/STING通路，研究團隊進行了體內和體外實驗。PBMC共培養實驗及MC38小鼠腫瘤模型敲除實驗均證實STlNG低表達及不表達都明顯損害了AG-538的治療效果，表明AG-538誘導的抗腫瘤免疫依賴于腫瘤固有的cGAS-STING激活；流式細胞術和IHC結果均顯示在STING抑制或敲除的小鼠MC38同種異體移植物中，AG-538未能誘導lFN-γ+CD8+T細胞、GzmB+CD8+T細胞的浸潤增加。這些結果共同表明AG-538激活了TME的內在免疫反應，促進了免疫細胞的浸潤和活化，為CRC患者免疫治療的有效性提高提供了新的理論依據。 為進一步探討IGF1R通路在CRC免疫治療中的臨床意義，研究團隊對20例接受免疫治療的CRC患者的標本及其臨床特征信息進行分析。發現在plGF1R低表達組中應答者的百分比更高，并且應答者的plGF1R低于無應答者，且plGF1R低表達組預后明顯優于高表達的患者。為了進一步探索上述免疫評分與IGF1R通路激活之間的關系，將內部標本分為高評分組和低評分組，lHC結果顯示高評分組plGF1R的表達較低。對AG-538處理的CRC細胞檢測13個關鍵基因的表達，在Z-score歸一化后，計算免疫評分，發現AG-538治療后這些評分顯著升高。這些發現不僅強調了預測模型的穩健性，而且證實了AG-538抑制plGF1R在引發抗腫瘤免疫應答中的有效性。 本研究中涉及的mIHC實驗（Panel：CD8、CD68、CD56、PD-1、PD-L1、PANCK、DAPI）利用艾克發生物的XTSA®染料及相關試劑直觀檢測到高/低免疫評分患者的細胞亞群分布情況，凸顯了mIHC在TME分析中的獨特優勢。 本研究通過整合多組學數據與機器學習算法，構建了基于免疫亞型的預測模型，為CRC患者分層治療提供了新工具；篩選出的新型IGF1R抑制劑AG-538，可顯著增強抗腫瘤免疫反應，并突顯了AG-538與抗PD-1抗體聯合使用的潛力，作為一種化療免疫治療策略，這為個性化治療鋪平了道路。 全文獲取： 關注公眾號，后臺回復“CRC”獲取文獻原文 艾克發生物成立于2018年，總部位于北京，核心團隊成員均畢業于國內外著名高校，具備豐富的空間及功能組學產品開發和臨床轉化經驗。 參考文獻
圖2. 基于機器學習模型預測CRC患者免疫治療敏感性（源自論文[1]）
圖4.基于免疫亞型的藥物篩選確定I-OMe-AG-538是增強抗腫瘤免疫的潛在藥物（源自論文[1]）
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