基于TCGA数据库分析甲状腺癌微环境中免疫细胞组分及免疫调节因子变化

何 魏 程 岳 张 勐 占天鹏 周剑辉 陶 燕 李兰兰 卢建中 付生军 张 静 刘善辉▲

1.兰州大学第二临床医学院，甘肃兰州 730000；2.新疆石河子市人民医院呼吸内分泌科，新疆石河子 832061；3.兰州大学第二医院泌尿外科研究所，甘肃兰州 730000

甲状腺癌（thyroid cancer，THCA）是内分泌系统中最常见的恶性肿瘤之一。THCA的发病率在过去几十年中一直在不断增长[1]。虽然通过传统干预措施治疗后，THCA患者病死率有所降低[2-3]，但传统疗法治疗后患者通常预后不良[4]。近年调节肿瘤免疫的相关治疗取得了重要进展[5-6]。肿瘤微环境中免疫组分同肿瘤预后密切相关[7-8]，有研究表明巨噬细胞靶向治疗可用于浸润性THCA，尤其是肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）含量高的THCA[9]。尽管免疫调节因子抑制剂及单抗已经在临床中应用于治疗多种癌症[10]，但对于免疫调节同THCA的相关性尚无系统研究。本研究使用TCGA数据库中THCA患者的基因表达谱数据和临床信息，利用多种生物信息学方法分析22种免疫细胞组分和重要免疫因子在THCA和癌旁组织中的变化。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 数据来源

2019年10月20日本研究从TCGA数据库中下载THCA旁和癌组织的相关表达谱数据及患者临床信息。计算癌旁和癌组织中22种免疫细胞含量[11]；比较各免疫细胞在癌旁和癌组织中含量差异及其与预后的关系。

1.2 统计学分析

本研究中表达谱数据分析基于R 3.4.2平台[12]。所有数据分析均在SPSS 25.0统计学软件进行，利用方差分析以评估免疫细胞与临床特征的关系；采用t检验评估免疫细胞组成和免疫因子表达的差异。P＜ 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 样本的临床特征

本研究共获得20例THCA旁组织和227例THCA组织的临床数据，包括年龄、性别、肿瘤淋巴结转移分期（TNM）[13]、淋巴结转移和生存状态（表1），其中“占比”指各样本数占THCA患者总数的百分比，“有效率”指各样本数占剔除“未知”的THCA患者例数的百分比。

表1 THCA患者临床特征

2.2 THCA中的非特异性免疫细胞浸润变化

本研究发现在THCA中静息态树突状细胞、M0型巨噬细胞、M2型巨噬细胞和肥大细胞的含量高于癌旁组织，M1型巨噬细胞的含量低于癌旁组织，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图 1。

图1 THCA组织和甲状腺组织中的非特异性免疫细胞

2.3 THCA中的特异性免疫细胞浸润变化

与癌旁组织相比，THCA中B细胞、浆细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、Tfh细胞和γδT细胞的浸润水平较低，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图2。

图2 THCA组织和THCA旁组织中的特异性免疫细胞

2.4 THCA中的免疫调节因子表达水平

CMTM6、CXCL8、CD47和 CD276等在 THCA中表达水平较高，CTLA4、PDCD1、LAG3、TIGIT和ICOS等在THCA中表达较低，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图 3。

图3 THCA和THCA旁组织中的关键免疫调节因子表达模式

2.5 免疫细胞评估THCA患者预后的价值

CD8+T细胞（HR=0.174，95%CI：0.046～0.653）高表达时患者生存期更长，差异有统计学意义（P＜ 0.05）；活化的记忆 CD4+T 细胞（HR=0.609，95%CI：0.114～3.269）高表达时患者生存期更长，差异无统计学意义（P＞ 0.05）；而在 Tregs细胞（HR=0.931，95%CI：0.250～ 3.462）和 M2巨噬细胞（HR=1.659，95%CI：0.442～ 6.235）的高低表达组中，差异无统计学意义（P＞ 0.05），见图 4。

图4 THCA患者中Tregs细胞、M2型巨噬细胞、CD8+T细胞和活化记忆CD4+T细胞的Kaplan-Meier曲线和存活率

2.6 THCA的临床特征与四种免疫细胞的关系

Tregs细胞同T分期（Ⅲ～Ⅳ）（HR=1.370，95%CI：0.917 ～ 2.046）、恶 性 分 期（HR=0.642，95%CI：0.429～0.961）和年龄（HR=0.777，95%CI：0.521～1.163）具有明显相关性，差异有统计学意义（P＜ 0.05）。CD8+T细胞与患者年龄（HR=1.035，95%CI：0.688～1.557）、性别（HR=0.984，95%CI：0.626 ～ 1.546）、T分期（Ⅲ～Ⅳ）（HR=1.104，95%CI：0.734～1.633）、恶性程度（HR=1.115，95%CI：0.737～ 1.687）和有无转移（HR=1.626，95%CI：1.042～ 2.534）均密切相关，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图 5。

2.7 THCA中免疫调节因子与预后相关免疫细胞之间的关系

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）中多种免疫调节因子同Tregs细胞的含量具有较强相关性，差异有统计学意义（P＜ 0.05）。CD8+T 细 胞 浸 润 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）显著相关，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图 5。

图5 THCA中免疫调节因子与预后相关免疫细胞之间的关系

3 讨论

THCA的发生、发展及预后与THCA肿瘤微环境中免疫组分密切相关[14-15]。T淋巴细胞是肿瘤微环境中重要的后天免疫组分[16]。本研究结果表明，THCA中CD8+T细胞的含量较低。高表达的CD47同CD8+/Foxp3+T细胞比例下调相关[17]。TLR3可增强白介素-12介导的CD4+T/CD8+T细胞在脾脏中增殖以及淋巴细胞介导的抗肿瘤作用[18]。此外，T细胞表面上多个免疫抑制分子可抑制T细胞的肿瘤杀伤效应作用[19]。当这些免疫抑制因子与相应的配体结合时，传递的信号可以抑制T细胞活化，从而导致肿瘤细胞中T细胞增殖和杀伤性细胞因子分泌的下调，使大多数T细胞处于功能丧失状态[20]。而对肿瘤发生发展具有促进作用的调节性T细胞在THCA肿瘤组织中具有较高程度的浸润[21-22]，Tregs细胞含量的增加同THCA的恶性发展呈正相关，而肿瘤微环境中Tregs细胞的表达受到CD47、CCR3、CMTM6和FOXP3调控并影响肿瘤的发生发展。据报道，CD47介导的Tregs细胞的高表达对Her2阳性乳腺癌的预后有恶化的作用[23]，CCR3募集的Tregs细胞可抑制炎症反应，提示CCR3在肿瘤的发生发展中起促进作用[24]。本研究发现调节CD47、CCR3和CMTM6表达量可能抑制THCA中Tregs细胞的表达，这可能对靶向抑制THCA中Tregs细胞功能具有重要提示作用。

M2型巨噬细胞可以通过抑制免疫清除，促进肿瘤细胞增殖和刺激血管生成促进肿瘤生长，而M1型巨噬细胞可抑制肿瘤的生长、转移及其对放化疗的耐受性，与患者良好预后密切相关[25]。本研究发现M2巨噬细胞与THCA的总体生存期相关，这表明目前靶向肿瘤微环境中TAM的相关治疗研究对THCA可能同样具有重要意义。

综上所述，本研究确定了THCA中的多种免疫细胞和免疫调节因子的表达差异，这为系统了解THCA肿瘤微环境中的免疫调节提供了重要参考价值。