预后和治疗响应预测方法技术

本发明专利技术提供了用于预测哺乳动物癌症患者对抗癌免疫治疗的治疗响应的方法，所述方法包括：a)测量获自所述患者的肿瘤的样品中至少2种以下癌症促进基因的基因表达：PTGS2、VEGFA、CCL2、IL8、CXCL2、CXCL1、CSF3、IL6、IL1B和IL1A；b)测量获自所述患者的肿瘤的样品中至少2种以下癌症抑制基因的基因表达：CXCL11、CXCL10、CXCL9、CCL5、TBX21、EOMES、CD8B、CD8A、PRF1、GZMB、GZMA、STAT1、IFNG、IL12B和IL12A；c)计算所述至少2种癌症促进基因的基因表达与所述至少2种癌症抑制基因的基因表达的比率；以及d)基于在步骤c)中计算的基因表达比率对所述患者的治疗响应和/或预后作出预测。还提供了用于对患者进行分层和用于治疗患者的相关方法，包括利用免疫检查点阻断治疗。包括利用免疫检查点阻断治疗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】预后和治疗响应预测方法
[0001]本申请要求于2018年6月21日提交的GB1810190.7的优先权，出于所有目的，其内容和要素通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及用于预测癌症患者，特别是接受免疫检查点阻断治疗的患者对癌症治疗的响应和总体存活的材料和方法。

技术介绍

[0003]癌症诱导炎症并且肿瘤部位的炎性细胞可支持癌症进展的概念已得到充分地确认(Coussens et al.，2013；Hanahan和Weinberg，2011；Mantovani et al.，2008)。众所周知，常见于临床上明显的肿瘤中的数种细胞和分子炎症介质具有促肿瘤发生作用，并且在临床前模型和癌症患者二者中与侵袭性和入侵性肿瘤的许多特征相关。这些包括普遍的肿瘤浸润性白细胞例如巨噬细胞、中性粒细胞、未成熟的骨髓细胞或调节性T细胞，以及由这些和其他白细胞、基质细胞或直接由癌细胞产生的分子。IL
‑
6、IL
‑
8、CCL2、CXCL1或VEGF是具有可促进癌症生长和扩散的多效性作用的可溶性因子的经典实例(Coussens et al.，2013；Mantovani et al.，2008)。
[0004]肿瘤部位的炎症也可具有抗癌作用，部分地通过促进癌细胞的免疫识别和消除。特别地，细胞毒性T细胞(CTL)在临床前癌症模型中被认为是抗肿瘤效应物，并且其肿瘤内丰度与改善的患者结局和对癌症治疗的响应相关(Binnewies et al.，2018；Fridman et al.，2012；Galon，2006；Thorsson et al.，2018)。因此，更有利的预后还与CTL化学引诱物(如CXCL9或CXCL10)或促进I型免疫、CTL分化和效应物功能的细胞因子(例如IL
‑
12或者I和II型干扰素(IFN))的高肿瘤内水平相关(Gajewski et al.，2013；Spranger和Gajewski，2018；Vesely et al.，2011)。肿瘤微环境(TME)中这些因子的水平可以根据整体系统和/或局部炎性状态而变化，并且其综合作用有助于抗肿瘤免疫应答的强度和程度。除传统的辅助CD4
+
和细胞毒性CD8
+
T细胞外，进一步的证据表明，通过其他炎性细胞的肿瘤浸润同样有利于免疫攻击，并且与良好的预后相关。自然杀伤(NK)细胞、γδT细胞、固有类淋巴细胞和Batf3依赖性常规I型树突细胞(cDC1)构成了通常与改善的结局相关的免疫亚群中的一些(et al.，2018；Broz et al.，2014；Gentles et al.，2015；Mittal et al.，2017；Morvan和Lanier，2016；Ruffell et al.，2014；S
á
nchez
‑
Paulete et al.，2016；Spranger et al.，2015；2017)。这在自发的和治疗诱导的抗肿瘤响应如施用免疫检查点抑制剂引起的那些中都是如此，施用免疫检查点抑制剂是彻底改变癌症治疗、在多种癌症类型中引发有益响应(包括长期缓解)的治疗方式(Ribas和Wolchok，2018)。尤其是在免疫检查点阻断(ICB)治疗中，所选免疫细胞或炎性介质的丰度与治疗响应正相关或负相关(Ayers et al.，2017；De Henau et al.，2016；Herbst et al.，2014；Roh et al.，2017；Rooney et al.，2015；Tumeh et al.，2014)。
[0005]然而，在癌症发生和发展过程中拮抗的癌症促进或癌症抑制炎性TME是如何建立
的尚不清楚。而且，调节炎性浸润的不同要素的质量和数量的信号和途径没有很好地确定。增进我们对这些过程的理解具有重大的临床相关性，因为其可以增强我们预测治疗响应的能力，并进一步提供有吸引力的治疗靶标以改善抗癌治疗的效力。
[0006]在多种癌症中上调并且涉及恶性生长的多个方面(Wang和Dubois，2010)的环氧合酶(COX)
‑
2/前列腺素E2(PGE2)途径构成了肿瘤的炎性表型的候选支点(fulcrum)。在黑素瘤、结直肠癌或乳腺癌小鼠模型中，该途径在加速癌症促进炎症和实现免疫逃逸中起主要作用(Zelenay et al.，2015)。因此，其在癌细胞中的遗传消融削弱了其在免疫活性宿主中形成进行性肿瘤的能力，但是在免疫缺陷宿主中则没有。在一些模型中显示出不变的完全缓解的肿瘤生长控制取决于cDC1和适应性免疫，并且伴随着COX
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2驱动的肿瘤内免疫谱的移动，其特征在于已知癌症促进和癌症抑制炎性因子的水平明显改变(Zelenay et al.，2015)。
[0007]McDermott et al.，Nature Medicine，2018，Vol.24，pp.749
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757描述了在肾细胞癌中对单独的或与贝伐单抗(bevacizumab)联合的阿特珠单抗(atezolizumab)相对于舒尼替尼的响应的临床活性和分子相关性。探索性生物标志物分析表明，肿瘤突变和新抗原负荷与无进展存活(progression
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free survival，PFS)不相关。血管生成、T效应物/IFN
‑
γ应答和骨髓炎性基因表达标记在治疗内和治疗之间与PFS强烈且差异相关。
[0008]Mariathasan et al.，Nature，2018，Vol.554，pp.544
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548描述了尿路上皮癌中TGFβ介导的对PD
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L1阻断的肿瘤响应的减弱。对治疗的响应与CD8+T效应细胞表型相关，并且在甚至更大程度上与高的新抗原或肿瘤突变负荷相关。缺乏响应与成纤维细胞中转化生长因子β(TGFβ)信号转导的标记相关。这尤其发生在患有这样的肿瘤的患者中，所述肿瘤显示从肿瘤实质中排除了CD8+T细胞，而相反地在富成纤维细胞和胶原蛋白的肿瘤周围基质中发现；这是患有转移性尿路上皮癌的患者中的常见表型。
[0009]尽管先前描述的癌症预测模型显示出希望，但是对于能够预测癌症患者的治疗响应和/或存活的其他模型仍然存在未满足的需求。本专利技术寻求满足这些需求并提供进一步的相关优点。
[0010]专利技术概述
[0011]本专利技术人使用通用小鼠癌症模型以确定为随后的T细胞依赖性肿瘤生长控制打好基础的事件和关键免疫细胞亚群的时间顺序。NK细胞被确定为是在cDC1和CTL介导的肿瘤根除之前建立癌症抑制性微环境的主要参与者。基于具有明确的进行性或消退性命运的这些鼠肿瘤的免疫基因谱分析，本专利技术人获得了COX
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2调节的炎性基因标记(signature)，其显示出作为总患者存活时间和对抗PD
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1/PD
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L1治疗的响应的生物标志物的显著能力。实际上，发现本文所述的CO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于预测哺乳动物癌症患者对抗癌免疫治疗的治疗响应的方法，所述方法包括：a)测量获自所述患者的肿瘤的样品中至少2、3、4、5、6、7、8、9种或更多种(例如全部)以下癌症促进基因的基因表达：PTGS2、VEGFA、CCL2、IL8、CXCL2、CXCL1、CSF3、IL6、IL1B和IL1A；b)测量获自所述患者的肿瘤的样品中至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14种或更多种(例如全部)以下癌症抑制基因的基因表达：CXCL11、CXCL10、CXCL9、CCL5、TBX21、EOMES、CD8B、CD8A、PRF1、GZMB、GZMA、STAT1、IFNG、IL12B和IL12A；c)计算所述至少2种癌症促进基因的基因表达与所述至少2种癌症抑制基因的基因表达的比率；以及d)基于在步骤c)中计算的基因表达比率对所述患者的治疗响应和/或预后作出预测。2.权利要求1所述的方法，其中所述比率是全部所述癌症促进基因PTGS2、VEGFA、CCL2、IL8、CXCL2、CXCL1、CSF3、IL6、IL1B和IL1A与全部所述癌症抑制基因CXCL11、CXCL10、CXCL9、CCL5、TBX21、EOMES、CD8B、CD8A、PRF1、GZMB、GZMA、STAT1、IFNG、IL12B和IL12A的基因表达的比率。3.权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述比率根据下式计算：其中n
p
是所述癌症促进基因的数目并且n
n
是所述癌症抑制基因的数目，G
ipos
和G
ineg
分别是在(i)单位值区间内的正相关和负相关基因，(e)表示基因表达值，表示为log2每百万计数(CPM)。4.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基因中每一种的表达水平是归一化的基因表达水平。5.前述权利要求中任一项所述的方法，其中将在步骤c)中计算的所述基因表达比率以患有与所述癌症患者相同类型癌症的癌症患者样品组群的中位基因表达比率作为参照，所述中位基因表达比率用作阈值，并且其中：计算的基因表达比率高于所述阈值指示所述癌症患者对所述抗癌免疫治疗具有不良治疗响应的风险高和/或与癌症患者的所述样品组群的中位存活时间相比具有更短存活时间的风险高；并且计算的基因表达比率低于所述阈值指示所述癌症患者对所述抗癌免疫治疗具有不良治疗响应的风险低和/或与癌症患者的所述样品组群的中位存活时间相比具有更短存活时间的风险低。6.权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述比率通过以下计算：计算所述至少2种癌症促进基因的平均基因表达z评分和所述至少2种癌症抑制基因的平均基因表达z评分，其中所述z评分根据下式计算其中z是给定基因的基因表达z评分，x是所述给定基因的基因表达，μ是在包含多个癌
症对象的训练集中所述给定基因的平均表达，并且σ是所述训练集中所述给定基因的基因表达的标准偏差；以及从所述至少2种癌症促进基因的z评分中减去所述至少2种癌症抑制基因的z评分。7.权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述比率通过以下计算：计算包含多个癌症对象的训练集中所述至少两种癌症促进基因和所述至少两种癌症抑制基因中每一种的中位基因表达值，对于所述基因中的每一种，当所述癌症患者的表达值大于所述训练集中该基因的中位值时，赋予+1值，将所述癌症抑制基因评分相加，并且将所述癌症促进基因评分相加，以及从总癌症促进基因评分中减去总癌症抑制基因评分，之前任选地先进行归一化以分别考虑癌症抑制基因的数目和癌症促进基因的数目。8.权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述比率通过以下计算：计算所述至少2种癌症促进基因的平均基因表达z评分和所述至少2种癌症抑制基因的平均基因表达z评分，其中所述z评分根据下式计算其中z是给定基因的基因表达z评分，x是所述给定基因的基因表达，μ是在包含多个癌症对象的训练集中所述给定基因的平均表达，并且σ是所述训练集中所述给定基因的基因表达的标准偏差；对于所述基因中的每一种，当z评分大于0.1时赋予+1值，当z评分小于
‑
0.1时赋予
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1值，并且当z评分在0.1与
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0.1之间时赋予0值；将癌症抑制基因赋予值相加，并且将癌症促进基因赋予值相加，以及从总癌症促进基因赋予值中减去总癌症抑制基因赋予值。9.权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述比率通过以下计算：计算所述至少2种癌症促进基因的平均基因表达z评分和所述至少2种癌症抑制基因的平均基因表达z评分，其中所述z评分根据下式计算其中z是给定基因的基因表达z评分，x是所述给定基因的基因表达，μ是在包含多个癌症对象的训练集中所述给定基因的平均表达，并且σ是所述训练集中所述给定基因的基因表达的标准偏差；对于所述基因中的每一种，当z评分大于0.3时赋予+1值，当z评分小于
‑
0.3时赋予
‑
1值，并且当z评分在0.3与
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0.3之间时赋予0值；将癌症抑制基因赋予值相加，并且将癌症促进基因赋予值相加，以及从总癌症促进基因赋予值中减去总癌症抑制基因赋予值。10.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括评估所述癌症患者的肿瘤负荷和/或新抗原流行率。11.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述癌症是黑素瘤、膀胱癌、胃癌或肾细
胞癌。12.前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中计算的基因表达比率指示所述癌症患者被预测为响应于抗癌免疫治疗，并且所述方法还包括选择所述癌症患者以进行抗癌免疫治疗。13.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述抗癌免疫治疗包括单独或与VEGF抑制治疗组合的免疫检查点阻断治疗。14.权利要求13所述的方法，其中所述免疫检查点阻断治疗包括程序性死亡
‑
1(PD
‑
1)阻断、程序性死亡配体1(PD
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L1)阻断和/或细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：癌症研究技术有限公司，
类型：发明
国别省市：