基于TCGA數據庫分析甲狀腺癌微環境中免疫細胞組分及免疫調節因子變化

何 魏 程 岳 張 勐 占天鵬 周劍輝 陶 燕 李蘭蘭 盧建中 付生軍 張 靜 劉善輝▲

1.蘭州大學第二臨床醫學院，甘肅蘭州 730000；2.新疆石河子市人民醫院呼吸內分泌科，新疆石河子 832061；3.蘭州大學第二醫院泌尿外科研究所，甘肅蘭州 730000

甲狀腺癌（thyroid cancer，THCA）是內分泌系統中最常見的惡性腫瘤之一。THCA的發病率在過去幾十年中一直在不斷增長[1]。雖然通過傳統干預措施治療后，THCA患者病死率有所降低[2-3]，但傳統療法治療后患者通常預后不良[4]。近年調節腫瘤免疫的相關治療取得了重要進展[5-6]。腫瘤微環境中免疫組分同腫瘤預后密切相關[7-8]，有研究表明巨噬細胞靶向治療可用于浸潤性THCA，尤其是腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM）含量高的THCA[9]。盡管免疫調節因子抑制劑及單抗已經在臨床中應用于治療多種癌癥[10]，但對于免疫調節同THCA的相關性尚無系統研究。本研究使用TCGA數據庫中THCA患者的基因表達譜數據和臨床信息，利用多種生物信息學方法分析22種免疫細胞組分和重要免疫因子在THCA和癌旁組織中的變化?，F報道如下。

1 資料與方法

1.1 數據來源

2019年10月20日本研究從TCGA數據庫中下載THCA旁和癌組織的相關表達譜數據及患者臨床信息。計算癌旁和癌組織中22種免疫細胞含量[11]；比較各免疫細胞在癌旁和癌組織中含量差異及其與預后的關系。

1.2 統計學分析

本研究中表達譜數據分析基于R 3.4.2平臺[12]。所有數據分析均在SPSS 25.0統計學軟件進行，利用方差分析以評估免疫細胞與臨床特征的關系；采用t檢驗評估免疫細胞組成和免疫因子表達的差異。P＜ 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 樣本的臨床特征

本研究共獲得20例THCA旁組織和227例THCA組織的臨床數據，包括年齡、性別、腫瘤淋巴結轉移分期（TNM）[13]、淋巴結轉移和生存狀態（表1），其中“占比”指各樣本數占THCA患者總數的百分比，“有效率”指各樣本數占剔除“未知”的THCA患者例數的百分比。

表1 THCA患者臨床特征

2.2 THCA中的非特異性免疫細胞浸潤變化

本研究發現在THCA中靜息態樹突狀細胞、M0型巨噬細胞、M2型巨噬細胞和肥大細胞的含量高于癌旁組織，M1型巨噬細胞的含量低于癌旁組織，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見圖 1。

圖1 THCA組織和甲狀腺組織中的非特異性免疫細胞

2.3 THCA中的特異性免疫細胞浸潤變化

與癌旁組織相比，THCA中B細胞、漿細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞、Tfh細胞和γδT細胞的浸潤水平較低，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見圖2。

圖2 THCA組織和THCA旁組織中的特異性免疫細胞

2.4 THCA中的免疫調節因子表達水平

CMTM6、CXCL8、CD47和 CD276等在 THCA中表達水平較高，CTLA4、PDCD1、LAG3、TIGIT和ICOS等在THCA中表達較低，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見圖 3。

圖3 THCA和THCA旁組織中的關鍵免疫調節因子表達模式

2.5 免疫細胞評估THCA患者預后的價值

CD8+T細胞（HR=0.174，95%CI：0.046～0.653）高表達時患者生存期更長，差異有統計學意義（P＜ 0.05）；活化的記憶 CD4+T 細胞（HR=0.609，95%CI：0.114～3.269）高表達時患者生存期更長，差異無統計學意義（P＞ 0.05）；而在 Tregs細胞（HR=0.931，95%CI：0.250～ 3.462）和 M2巨噬細胞（HR=1.659，95%CI：0.442～ 6.235）的高低表達組中，差異無統計學意義（P＞ 0.05），見圖 4。

圖4 THCA患者中Tregs細胞、M2型巨噬細胞、CD8+T細胞和活化記憶CD4+T細胞的Kaplan-Meier曲線和存活率

2.6 THCA的臨床特征與四種免疫細胞的關系

Tregs細胞同T分期（Ⅲ～Ⅳ）（HR=1.370，95%CI：0.917 ～ 2.046）、惡 性 分 期（HR=0.642，95%CI：0.429～0.961）和年齡（HR=0.777，95%CI：0.521～1.163）具有明顯相關性，差異有統計學意義（P＜ 0.05）。CD8+T細胞與患者年齡（HR=1.035，95%CI：0.688～1.557）、性別（HR=0.984，95%CI：0.626 ～ 1.546）、T分期（Ⅲ～Ⅳ）（HR=1.104，95%CI：0.734～1.633）、惡性程度（HR=1.115，95%CI：0.737～ 1.687）和有無轉移（HR=1.626，95%CI：1.042～ 2.534）均密切相關，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見圖 5。

2.7 THCA中免疫調節因子與預后相關免疫細胞之間的關系

CD47（HR=0.826，95%CI：0.553 ～ 1.235）、CCR3（HR=1.743，95%CI：1.165～2.608）、CMTM6（HR=0.923，95%CI：0.624 ～ 1.375）和 FOXP3（HR=1.509，95%CI：1.008～2.258）中多種免疫調節因子同Tregs細胞的含量具有較強相關性，差異有統計學意義（P＜ 0.05）。CD8+T 細 胞 浸 潤 同 CD47（HR=1.064，95%CI：0.712～1.591），CMTM6（HR=1.059，95%CI：0.707～1.588）和 TLR3（HR=1.447，95%CI：0.962～ 2.175）顯著相關，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見圖 5。

圖5 THCA中免疫調節因子與預后相關免疫細胞之間的關系

3 討論

THCA的發生、發展及預后與THCA腫瘤微環境中免疫組分密切相關[14-15]。T淋巴細胞是腫瘤微環境中重要的后天免疫組分[16]。本研究結果表明，THCA中CD8+T細胞的含量較低。高表達的CD47同CD8+/Foxp3+T細胞比例下調相關[17]。TLR3可增強白介素-12介導的CD4+T/CD8+T細胞在脾臟中增殖以及淋巴細胞介導的抗腫瘤作用[18]。此外，T細胞表面上多個免疫抑制分子可抑制T細胞的腫瘤殺傷效應作用[19]。當這些免疫抑制因子與相應的配體結合時，傳遞的信號可以抑制T細胞活化，從而導致腫瘤細胞中T細胞增殖和殺傷性細胞因子分泌的下調，使大多數T細胞處于功能喪失狀態[20]。而對腫瘤發生發展具有促進作用的調節性T細胞在THCA腫瘤組織中具有較高程度的浸潤[21-22]，Tregs細胞含量的增加同THCA的惡性發展呈正相關，而腫瘤微環境中Tregs細胞的表達受到CD47、CCR3、CMTM6和FOXP3調控并影響腫瘤的發生發展。據報道，CD47介導的Tregs細胞的高表達對Her2陽性乳腺癌的預后有惡化的作用[23]，CCR3募集的Tregs細胞可抑制炎癥反應，提示CCR3在腫瘤的發生發展中起促進作用[24]。本研究發現調節CD47、CCR3和CMTM6表達量可能抑制THCA中Tregs細胞的表達，這可能對靶向抑制THCA中Tregs細胞功能具有重要提示作用。

M2型巨噬細胞可以通過抑制免疫清除，促進腫瘤細胞增殖和刺激血管生成促進腫瘤生長，而M1型巨噬細胞可抑制腫瘤的生長、轉移及其對放化療的耐受性，與患者良好預后密切相關[25]。本研究發現M2巨噬細胞與THCA的總體生存期相關，這表明目前靶向腫瘤微環境中TAM的相關治療研究對THCA可能同樣具有重要意義。

綜上所述，本研究確定了THCA中的多種免疫細胞和免疫調節因子的表達差異，這為系統了解THCA腫瘤微環境中的免疫調節提供了重要參考價值。