臻知识·专家访谈 | 第11期
免疫治疗目前已成为驱动基因阴性晚期NSCLC的一线治疗方案。但免疫治疗biomarker在帮助临床筛选免疫获益人群方面尚未达到预期，因此需要寻找多维度的biomarker来帮助临床精准筛选免疫获益人群。求臻医学特邀重庆医科大学附属第三医院姚伟教授，结合近期发表于Journal of Thoracic Oncology 上的文章进行专业解读。
近年来随着NGS在临床广泛的应用，NGS不仅能够给予精准的靶向用药参考，同时还能筛选出部分免疫疗效预测基因进而帮助临床优化免疫治疗选择。今天分享的这篇关于KRAS与STK11/KEAP1共突变的患者难以从免疫治疗中获益的研究，再次验证免疫疗效基因辅助临床优化免疫治疗选择的可靠性。
该研究通过对1261例接受免疫治疗的肺腺癌患者回顾性分析发现，KRAS、STK11和KEAP1基因的突变频率分别为42.5%、20.6%和19.2%。同时该研究发现KRASMUT 患者中，STK11与KEAP1突变与免疫治疗预后较差显著相关（STK11 HR=2.09 ,P<0.0001; KEAP1 HR=2.24, P<0.0001），但KRASWT患者不受影响。
存在KRAS/STK11及KRAS/KEAP1突变患者具有独特的免疫表达谱，在KRAS与STK11共突变LUAD患者中发现13条免疫介导信号通路显著下调，包括MHC II类蛋白质复合物、T细胞活化、免疫反应活化信号、白细胞迁移、白细胞脱颗粒以及髓样白细胞活化等。相反，KRAS野生型患者中STK11突变与MHC II类分子下调无关。KRAS与KEAP1共突变LUAD患者亦有其独特的基因表达谱，发现涉及11免疫相关通路的下调，包括T细胞活化调节、T细胞受体信号转导、对病毒的防御反应、白细胞间粘附调节、淋巴细胞迁移等。提示STK11和/或KEAP1突变可导致KRASMUT患者出现特殊的免疫抑制表型。
综上所述，该研究验证了KRAS突变与STK11/KEAP1为免疫治疗获益较差的biomarker。因此建议在免疫相关临床研究中，尤其对于KRAS突变肺腺癌患者，应以STK11及KEAP1共突变状态作为分层因素。且STK11及KEAP1突变状态可能成为决定最佳治疗顺序的有效生物标记物。随着免疫治疗在肺腺癌治疗中地位越来越重要以及NGS检测在临床应用日益广泛，越来越多免疫疗效预测基因在临床应用中得到证实。这也为临床筛选免疫用药的获益人群提供更加准确可靠的biomarker，最终使越来越多的肺腺癌患者从免疫治疗中真实获益。
摘要
STK11突变（STK11MUT）及KEAP1突变（KEAP1MUT）为肺腺癌（LUAD）中常见突变基因。STK11MUT与KRAS突变（KRASMUT）LUAD接受PD-(L)1抑制剂治疗后的耐药相关，但不明确其是否影响KRAS野生（KRASWT）LUAD患者接受免疫治疗的疗效。KEAP1MUT是否影响免疫治疗的疗效亦未经证实。通过分析既往LUAD患者的临床病理学及基因测序数据，根据基因突变状态不同分为不同亚组，并进行TCGA转录数据分析。研究发现1261例接受免疫治疗的患者中，KRAS、STK11和KEAP1基因的突变频率分别为42.5%、20.6%和19.2%。KRASMUT 患者中，同时出现STK11或KEAP1突变的患者其接受免疫治疗的预后显著更差（STK11 HR=2.09 ,P<0.0001; KEAP1 HR=2.24, P<0.0001），但KRASWT患者中则无此现象。从基因表达及免疫细胞富集层面分析显示STK11和/或KEAP1突变可导致KRASMUT患者出现特殊的免疫抑制表型。提示临床阶段在为患者制定免疫治疗方案时，应全面考虑分子标志物对于免疫治疗的提示作用，KRAS合并STK11/KEAP1共突变患者其免疫治疗预后不佳，国内已开展的诸多KRAS抑制剂临床研究兴许是这部分患者的更优选择。
研究背景
尽管临床阶段已经有PD-L1和TMB作为生物标志物，但可以从免疫治疗显著获益的NSCLC患者仍较为有限，筛选接受免疫治疗显著获益或不获益人群的工作仍任重而道远。
驱动基因阳性LUAD患者中，KRAS突变比例较大，STK11及KEAP1共突变作为KRAS突变肿瘤的独特子集，具有特殊的生物学特性及治疗敏感性。LUAD中STK11缺失发生率为15%，与PD-L1表达缺乏、肿瘤浸润CD8+ T细胞减少有关，并介导KRAS突变患者ICI治疗耐药。NSCLC中KEAP1突变发生率约为20%，在小鼠模型中免疫抑制微环境呈抑制状态，CD8+ T细胞及NK细胞浸润降低。但在LUAD患者中，KEAP1缺失及ICI疗效之间尚存在争议。
因NSCLC中二者常以共突变形式存在，本研究探索单个基因是否独立影响免疫治疗预后，且在KRAS突变及野生患者中是否具有相同作用机制。
研究方法
研究纳入两个独立队列的接受PD-(L)1治疗的晚期LUAD患者： DFC/MGH队列（Dana-Faber癌症研究所/麻省总医院）及MSKCC/MDACC队列（纪念Sloan-Kettring癌症中心/MD Anderson癌症中心）。入组患者均接受综合基因组分析。
研究结果
入组人群
研究共纳入接受PD-(L)1治疗的1261例LUAD患者。KRAS/STK11、KRAS/KEAP1、STK11/KEAP1共突变发生率分别为10.9%、8.4%、9.4%。
KRAS、STK11、KEAP1突变状态对PD-L1表达及TMB的影响
DFCI/MGH, MSKCC/MDACC队列中STK11MUT及KEAP1MUTLUAD患者PD-L1表达显著降低，而DFCI/MGH队列中KRASMUT患者PD-L1表达显著升高。以KRAS状态进行分层，STK11突变与KRAS突变及野生患者PD-L1表达降低呈显著相关，KEAP1突变仅与KRASMUT患者PD-L1表达降低有关，但对KRASWT患者无影响（图1A-B）。以KRAS状态进行TMB分层分析，大部分KRASMUT患者中STK11MUT及KEAP1MUT者中位TMB数值更高，而在KRASWT组中未观察到差异（图1C-D）。
图1.不同队列中根据KRAS/STK11及KRAS/KEAP1突变状态分层的PD-L1表达及TMB。
STK11/KEAP1突变状态对KRAS突变/野生患者接受PD-1治疗临床预后的影响
KRASMUT患者中，STK11MUT者的mPFS及mOS显著缩短，但KRASWT患者未受影响（图2A-B，图3A-B）。STK11突变是免疫治疗PFS（HR=1.46，P=0.01）和OS（HR 1.73, P=0.002）较差的独立负性预后因子。而且无论PD-L1表达如何，STK11突变均与接受免疫治疗后较差的临床预后相关。KEAP1MUT患者亦如此，KEAP1突变影响KRASMUT患者免疫治疗疗效，但KRASWT患者未受影响（图2C-D，图4A-D）。KEAP1突变是免疫治疗PFS（HR=2.15，P<0.0001）和OS（HR=2.44，P<0.0001）较差的独立负性预后因子。STK11/KEAP1共突变在接受 ICI治疗的KRASMUT患者中对于ORR、mPFS及mOS的影响见图5。因LUAD中EGFR/ALK阳性，不吸烟患者一般对于免疫治疗应答较差，因此排除掉这部分患者，结论亦是如此。
图2. 不同KRAS突变状态患者中STK11及KEAP1突变者应用PD-(L)1抑制剂的ORR。
图3. 不同KRAS状态患者中STK11突变者应用PD-(L)1抑制剂的PFS及OS。
图4. 不同KRAS状态患者中KEAP1突变者应用PD-(L)1抑制剂的PFS及OS。
图5. KRASMUT患者中STK11/KEAP1共突变者的ORR、PFS及OS。
基因分析证实STK11MUT及KEAP1MUT根据KRAS突变状态存在不同转录组谱
对TCGA数据库中513例LUAD患者的RNA测序数据进行分析，以KRAS/STK11及KRAS/KEAP1共突变状态分层。发现KRASMUT/STK11MUT患者中13条免疫介导过程显著下调，包括MHC II类蛋白质复合物、T细胞活化、免疫反应活化信号、白细胞迁移、白细胞脱颗粒以及髓样白细胞活化等（图6A）。KRASMUT/KEAP1MUT患者中，发现涉及11免疫相关通路的下调，包括T细胞活化调节、T细胞受体信号转导、对病毒的防御反应、白细胞间粘附调节、淋巴细胞迁移等（图6B）。
细胞类型富集分析显示STK11MUT及KEAP1MUT根据KRAS突变状态存在不同免疫表型
研究表明KRASMUT/STK11WT患者中6类免疫细胞类型显著富集：M1巨噬细胞、M2巨噬细胞、粒细胞-单核细胞祖细胞、CD4+效应记忆细胞、B细胞（图6C）。KRASMUT/KEAP1WT患者中4类免疫细胞类型显著富集：CD8+T细胞、CD8+中枢记忆T细胞、CD8+幼稚T细胞及B细胞（图6D）。
图6. A. KRASMUT/STK11MUT者中显著下调的13类免疫相关通路；B. KRASMUT/KEAP1MUT者中显著下调的11类免疫相关通路；C. KRASMUT/KEAP1WT者中细胞类型富集分析。
讨论
本研究证实STK11及KEAP1常见突变是KRASMUTLUAD的重要亚型，应用ICI治疗后具有独特免疫特征及不良预后，但在KRASWT患者中未见此关联。KRASMUT/STK11MUT肿瘤伴有MHC II类分子显著下调（包括HLA-DOA, HLA-DRB5, HLA-DRB1和 HLA-DMB）。相反，KRASWT患者中STK11突变与MHC II类分子下调无关。肿瘤细胞MHC II类限制性抗原表达需经CD4+ T细胞活化来引抗肿瘤免疫应答，MHC II类蛋白表达与多种肿瘤中ICI治疗后PFS及OS延长相关。KRASMUT/KEAP1MUTLUAD亦有其独特的基因表达谱，表现为I型干扰素及其他炎性细胞因子的阳性调节因子显著下调。
既往研究表明KRAS抑制剂治疗KRAS G12C突变患者有效率为35-45%，对于预测免疫治疗无效的患者亚组，可先于ICI治疗前应用KRAS抑制剂。目前关于KRAS抑制剂联合免疫治疗正在进行探索性研究。
本研究已发现KRASMUT与STK11或KEAP1突变患者应用铂类化疗后的预后更差，证明KRAS与其共突变状态可能不止具有免疫治疗预测作用。STK11缺失及KEAP1MUT肿瘤中Nrf2的持续激活可促进多种与抗氧化及解毒酶有关的基因转录，保护肿瘤细胞避免出现铁死亡，并导致化疗耐药。因此，STK11及KEAP1突变可能对于化疗及免疫治疗后的较差预后具有预测作用。
参考文献：
Diminished efficacy of PD-(L)1 inhibition in STK11- and KEAP1-mutant lung adenocarcinoma is impacted by KRAS mutation status. Journal of Thoracic Oncology. 2021 Oct 21.
