导语
GUIDE ╲
CD40是一种共刺激细胞表面受体，CD40配体的相互作用通过增加肿瘤细胞的免疫原性细胞死亡(ICD)、APC激活、上调主要组织相容性复合体(MHC)分子的肿瘤免疫原性、促炎因子的产生、CD4和CD8 T细胞的共刺激介导抗肿瘤免疫应答，以及肿瘤细胞对T细胞裂解的敏感性。
背景介绍
单基因泛癌的文章虽然没有前几年发的那么容易了，但是有好的思路和基因仍然可以发高分！今天小编为大家带来一篇今年11月刚刚发表在Molecular Cancer的单基因泛癌letter，文章题目为Hiding in the dark: pan-cancer characterization of expression and clinical relevance of CD40 to immune checkpoint blockade therapy，影响因子27分 ！
数据介绍
文章使用了TCGA、TARGET和GTEx RNA-Seq数据集，包括23种正常组织和对应的癌症类型。
结果解析
01
CD40与1型抗肿瘤反应和良好预后有关
作者首先分析了CD40的mRNA表达与多种重要标记物分别在癌症和正常样本中的关联情况，包括其配体(CD40LG)、MHC标记物(HLA-DRA)、树突状细胞(BATF3)、B细胞(PAX5)、巨噬细胞(CD68)、粒细胞(主要是中性粒细胞，CD177)、T细胞(CD4和CD8A)、1i型抗肿瘤反应(IFNG和GZMB)、细胞增殖(MKI67)、细胞死亡(BAX)、细胞存活(BCL2)和2型促肿瘤反应(IL5)(图1B)。
作者发现CD40在正常组织和肿瘤微环境中与CD40LG中度共表达。在正常组织中，CD40与1型应答(IFNG, GZMB)、抗原呈递应答(HLA-DRA)、T辅助(Th)细胞(CD4)呈正相关，但与细胞毒T细胞(CD8A)无关。细胞增殖(MKI67)与CD40LG和促凋亡标志物BAX关系最密切，提示CD40/CD40LG轴在正常情况下免疫细胞的周转和稳态过程中起重要作用。
作者发现CD68(巨噬细胞)在正常和肿瘤组织中都与CD40呈正相关。CD68(巨噬细胞)与抗原呈递反应高度相关(HLA-DRA)，与GZMB中度相关。在TME中，CD40的表达与1型T细胞和APC应答中度相关，表现为与HLA-DRA、CD4、CD8A、IFNG和GZMB显著共表达。此外，在正常和肿瘤组织中，CD40与BATF3(树突状细胞)中度相关。相比之下，CD40LG与PAX5 (B细胞）存在中度相关性，而与BATF3(树突状细胞)不存在相关性。在肿瘤中，泛apc标志物HLA-DRA (MHC分子)、BATF3(树突状细胞)、PAX5 (B细胞)和CD68(巨噬细胞)与CD8A、IFNG和GZMB呈正相关。
总之，虽然CD40/CD40LG信号可能是由APCs以环境依赖的方式提供的，但它与有益的T细胞介导的细胞毒性效应(CD8A, IFNG和GZMB)有关。
观察到的CD40表达和1型抗肿瘤T细胞反应之间的关联可能部分来自TME中的CD40CD8 T细胞，因为CD40激活是它们产生记忆的基础。在TME中，CD40/C40LG与细胞死亡标志物(BAX)或细胞存活标志物(BCL2)无相关性。此外，在正常或癌症组织中，CD40/CD40LG轴与2型促肿瘤反应(IL5)没有相关性。但是，所有肿瘤中CD40的高表达都与患者更好的生存相关(图1C，P=0.003)
02
CD40靶向RAS/RAF/PI3K，与免疫治疗相关
在确定了CD40/CD40LG在泛癌分析中的抗肿瘤作用后，作者探讨了是否有某些癌症类型在肿瘤发生过程中改变CD40(图2A)。在23种癌症类型中，与相应的正常组织相比，有11种恶性肿瘤的CD40下调。五种恶性肿瘤(甲状腺、睾丸、头颈部、肾上腺和肾脏)CD40表达增加。
考虑到黑色素细胞在正常皮肤中占少数(< 10%)，正常皮肤和黑素瘤组织之间的直接比较可能由于表皮基底层主要的角化细胞组成而存在偏差。因此，进一步验证了CD40在痣样本中的表达，并使用NCBI-GSE112509 bulk RNA-Seq数据集与黑色素瘤组织中的表达进行了比较（图2B）。
接下来，作者基于pathway相互作用数据库(http://www.ndexbio.org/)探索了CD40的调控途径网络。CD40/CD40LG轴可能导致MAPK、PI3K/AKT、NF-κB和JAK3/STAT5信号通路的激活(图2D)，这些通路均为已知的ras下游信号效应通路。因此，当使用抑制RAS/RAF/PI3K通路的疗法时，CD40可以上调，允许CD40介导的RAS下游信号活性的代偿性激活。
为了评估CD40是否对免疫治疗有预测价值，作者使用了肿瘤免疫功能障碍和排除(TIDE)框架(TIDE .dfci.harvard.edu)，这是一个基于肿瘤样本基因表达谱来评估肿瘤免疫逃逸潜力的计算框架。数据库涵盖了胶质母细胞瘤(n = 24)、头颈部鳞状细胞癌(HNSC n > 45)，非小细胞肺癌(NSCLC, n < 33)，肾癌(n = 408，膀胱癌(n = 298)、胃癌(n = 45)和黑色素瘤(n > 426)。
作者将CD40表达的ROC曲线下面积(AUC)与现有的生物标志物(包括肿瘤突变负荷(TMB)、CD274 (PD-L1)和CD8)进行比较，以此作为预测免疫治疗反应的工具(图2E)。在≥50%的黑色素瘤队列和一个胃癌队列中，CD40的预测性能与CD8相当，其中两种生物标志物均显示出AUC>0.7，预测免疫治疗阳性反应的强烈可能性。值得注意的是，CD40是唯一在预测胶质母细胞瘤ICB反应方面取得良好表现的生物标志物(AUC=0.83)。这些生物标志物在非小细胞肺癌或肾癌中均无良好表现。
在本研究评估的癌症的治疗前或治疗初治活检中，所有生物标志物的预测得分均低于0.7，这表明这些生物标志物可能更能预测治疗诱导的反应。总的来说，这些转录组生物标志物对免疫治疗反应的预测能力目前仍然有限。值得注意的是，在两组接受α-CTLA4 (n = 15, P = 0.0067)或α-PD1 (n = 47，P = 0.0381)治疗的黑色素瘤患者中，高CD40与更好的总生存(OS)相关。而α-PD-L1在膀胱癌患者(n = 348, P = 0.9110)和肾癌患者(n = 295, P = 0.0407)中CD40表达水平与OS无相关性或呈负相关。CD40在ICB反应中的癌型特异性预测性能提示TME的其他特征可能与膀胱癌和肾癌有关。
03
局限性
首先，肿瘤中mRNA标记和免疫图谱的分析来数据库，缺乏实验验证；其次，关于CD40在免疫细胞与非免疫细胞中的作用的功能表征和验证对于确定CD40是driver还是下游基因是很重要的；第三，CD40对肿瘤发生和治疗反应(敏感性和毒性)的影响可能在很大程度上取决于肿瘤类型和癌症阶段、细胞因子可用性、配体/受体分布，以及不同刺激、细胞类型和信号通路之间的相互干扰。
小编总结
本文虽短，却以CD40在泛癌中的作用为主线，描绘了CD40是否是抑癌基因、CD40与重要免疫标志物和重要通路之间的关联、CD40在RAS/RAF/PI3K通路中发挥的作用以及CD40是否可以应用于免疫治疗这样一个完整的故事。这篇27分的letter给我们做泛癌分析带来很大启示！目前看来，仍然有许多优质的基因还有待挖掘！
