移植藥學前沿文摘丨第43期：血漿蛋白質組和代謝組學分析預測晚期非小細胞肺癌老年患者的免疫相關不良事件

編者按：“移植藥師主題（SOTP,Solid Organ Transplantation Pharmacy）月評”是由《藥學瞭望》編輯部聯合首都醫科大學附屬北京友誼醫院藥劑科崔向麗主任藥師共同發起的移植藥師相關學術月評專欄，每月以移植用藥為主題展開，旨在介紹國內外移植藥物治療熱點，幫助藥師快速了解有關領域的進展，提高移植藥學服務水平。我們期望本專欄能為醫藥領域的專家和研究人員提供深入了解相關熱點的平臺，并為尋求實用知識的一線移植藥師提供有益的參考和指導。

2024年6月北京醫院Lin Li團隊在iScience發表血漿蛋白組與代謝組學預測老年晚期非小細胞肺癌患者免疫相關不良反應的一項多組學研究，納入46例≥65歲晚期非小細胞肺癌患者，整合血漿蛋白組+代謝組+免疫表型，首次發現治療前ALDOB低、乳酸/丙酮酸比值低及ST6GAL1高可精準預測免疫相關不良反應（irAEs）發生與嚴重程度，并構建了代謝物預測模型；且上述指標與更優免疫療效和更長PFS獨立相關，為老年肺癌免疫治療安全分層及預后評估提供新型液體活檢標志物。

原文鏈接：：https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.109946

摘要

免疫檢查點抑制劑的臨床成功受到免疫相關不良事件（irAEs）的制約，尤其對老年患者而言。為識別老年 irAE 患者的預測生物標志物，本研究采用多重免疫分析、流式細胞術和液相色譜-串聯質譜技術檢測非小細胞肺癌（NSCLC）患者的免疫因子和血漿蛋白及代謝物水平。結果顯示，老年irAE患者基線時CD28、CD4+ T細胞和B細胞水平較低，而IL-10 和CCL2水平較高。此外，老年irAE患者基線時醛縮酶、果糖-1,6-二磷酸B（ALDOB）水平較低，ST6GAL1水平較高，乳酸/丙酮酸比率較低。基于代謝組學標志物建立了預測模型，用于區分2-4級irAE患者與0-1級患者（曲線下面積，AUC=0.831），以及區分3-4級irAE患者與2級患者（AUC=1）。本研究結果證實了血漿代謝物對NSCLC老年患者irAE的預測價值。

一.前言

免疫檢查點抑制劑（ICIs）的廣泛應用革新了癌癥治療，但可能引起累及多器官的免疫相關不良事件（irAEs），任何≥3級的irAEs均需永久停藥，2級亦須暫停，導致治療中斷。肺癌多見于≥65歲患者，免疫衰老和衰老相關分泌表型的出現使其irAEs發生率更高、耐受更差，治療中斷風險大。代謝程序調控免疫細胞的存活、增殖和效應功能，有研究通過代謝組學證實T細胞代謝狀態決定免疫應答，但基線血漿代謝特征與irAEs的關系尚缺證據。本研究整合老年非小細胞肺癌（NSCLC）患者接受抗PD-1治療前的血漿蛋白組與代謝組，篩選可預測irAEs的代謝標志物，旨在為老年群體建立精準、可重復的安全預警體系，提升免疫治療管理質量。

二.

研究方法

1. 研究人群與樣本處理

納入2019-07至2022-03在北京醫院接受抗PD-1治療的＞65歲、III-IV期NSCLC患者共46例，排除EGFR、ALK、ROS1突變者及自身免疫病史或激素使用者。收集其治療前、1–2周期后及irAE發生時的血漿，?80°C保存備用。

2. 免疫因子檢測和免疫細胞亞群分析

使用ProcartaPlex多因子免疫檢測平臺，檢測血漿中59種免疫因子水平。采用流式細胞術檢測外周血中T細胞（CD3+、CD4+、CD8+）、B細胞（CD19+）、NK細胞（CD16+、CD56+）及CD28表達水平。

3. 蛋白質組學和代謝組學分析

血漿樣本經SDT裂解提取蛋白并裂解肽段，使用Q Exactive HF-X質譜儀進行高通量蛋白質鑒定與定量，進行蛋白組學分析。用UHPLC-QTOF MS平臺進行非靶向代謝組學分析，分別在正負離子模式下檢測血漿代謝物，使用OPLS-DA模型篩選差異代謝物（p<0.05，VIP>1）。蛋白質與代謝組學均設置質控樣本進行質量控制。對差異蛋白和代謝物進行GO和KEGG通路富集分析；使用模糊C均值聚類（FCM）分析蛋白表達隨時間變化趨勢。

4.預測模型構建與統計分析

采用集成學習方法（結合邏輯回歸、SVM、隨機森林等）篩選驗證差異代謝物，構建ROC曲線并建立邏輯回歸預測模型，使用R和SPSS進行統計分析，p<0.05為有統計學意義。

三.結果

1. irAE基本特征

研究納入46例接受PD-1抑制劑治療的III–IV期老年NSCLC患者，采集103份血樣。中位年齡70歲，隨訪19.2個月。發生47.8% irAE≥G2，23.9%≥G3，無毒性死亡。最常見irAE為間質性肺炎（32.6%）、皮膚毒性（26.1%）和甲減（10.9%）。irAE組（G2-4，n=22）與對照組（G0-1，n=24）基線特征無顯著差異（表1）。

表1. 患者的irAE基本特征

2. 免疫學特征分析

盡管導致 irAE 發生的具體機制尚未完全明確，但潛在機制可能類似于自身免疫性疾病的病理。為探索 irAE 與免疫調節之間的關聯，研究分析45例患者血漿中46種免疫因子（圖1A）及23例淋巴細胞亞群（圖 1C-D），顯示發生≥G2 irAE者CD28顯著降低，IL-10和CCL2升高（圖1B）；CD4?T細胞和B細胞數量明顯減少（圖1C-D），提示老年患者irAE發生前已存在免疫抑制狀態。

圖 1. 對照組與irAE組在基線時免疫因子和淋巴細胞亞群的比較分析

3. 蛋白組學分析

隨后對入組患者的血漿樣本進行了蛋白質組學分析，共篩出188個基線差異分子（irAE組132個上調、56個下調）（圖2A-C）。GO/KEGG顯示：糖酵解、PI3K-Akt、磷酸戊糖等代謝通路下調，N-聚糖等糖基化通路上調；糖酵解酶ALDOB降低，糖基化酶ST6GAL1升高（圖2D-F），提示葡萄糖代謝失衡與irAE風險密切相關。

圖2. 基線時與irAEs相關的蛋白質組差異

4. 代謝組學分析

血漿代謝組學共檢出1186種代謝物，OPLS-DA篩選出33種差異代謝物中，前三大代謝物類別為脂質和脂質類分子、有機酸及其衍生物和有機雜環化合物（圖3A-B）；irAE組乳酸/丙酮酸比值顯著降低（圖3C-D）；聯白氨酸、石膽酸、骨脂甾醇等亦明顯變化（圖3E-F）；KEGG富集分析顯示谷胱甘肽、半乳糖代謝及PI3K/AKT/mTOR通路顯著富集（圖3G）。結果顯示irAE發生前已存在特征性血漿代謝紊亂和代謝重塑可能導致irAE發生。

圖 3. 基線時與 irAE 相關的代謝組差異

5．糖酵解和糖基化在免疫相關不良事件中的嚴重程度和時序動態分析

動態蛋白組追蹤提示，irAE發生前1-2個周期ALDOB和乳酸/丙酮酸比值隨嚴重等級升高而下降（p=0.011/0.033），而ST6GAL1雖總體升高但未達顯著；進一步FCM聚類和KEGG分析顯示，上調蛋白富集于膽固醇代謝、磷酸戊糖、糖酵解及PI3K-Akt通路；下調蛋白富集于N-聚糖等糖基化通路（圖4D-E）。irAE組在治療早期即出現ALDOB顯著上調與ST6GAL1下調（p=0.004/0.026），乳酸/丙酮酸比率沒有顯著變化（p=0.542）（圖 4I-K），表明糖酵解增加和糖基化減少參與了irAEs的發生發展。

圖4. 接受免疫檢查點抑制劑治療的患者的蛋白質和代謝物的嚴重程度和時序動態分析

6. 具有高診斷價值的代謝生物標志物在預測 irAEs

基于57種差異代謝物（p<0.1，VIP>1），通過 ROC 曲線分析并構建4種代謝物組合邏輯回歸模型（MT171T257、M219T111、M604T33 和 M146T49），區分≥G2與G0-1 irAE，訓練組AUC=0.831，測試組AUC=0.976（圖5A-C）。進一步篩選78種差異代謝物，建立8種代謝物組合模型（M219T111、M595T216、M647T389、M413T111、M119T429、M564T275_1、M405T101 和 M279T48），區分≥G3與G2 irAE，訓練與測試集均AUC=1.00（圖5D-E）。兩個模型均能較好預測不同等級irAE的發生。

圖 5. 靶向免疫相關不良事件的代謝生物標志物發現

7. ALDOB 和乳酸/丙酮酸比值與ICIs的預后相關

臨床反應與 ALDOB 表達、乳酸/丙酮酸比值和 ST6GAL1 表達之間沒有顯著關聯（圖 6A-6C）。ALDOB低表達與乳酸/丙酮酸比值低者mPFS顯著延長（14.6 vs 8月，13 vs 6.2月），ST6GAL1無預后差異（圖6D-F）。多因素分析確認ALDOB（HR=2.25）和乳酸/丙酮酸比值（HR=2.52）為老年NSCLC患者PFS獨立預測因子，且irAE發生與否不影響臨床反應或PFS（表2）。

圖6. ICI 療效與 ALDOB、乳酸/丙酮酸比值和ST6GAL1的關聯

表 2. 無進展生存期的單因素和多因素分析

討論與總結

隨著ICIs廣泛應用并成為NSCLC一線治療標準，但其irAEs頻發而導致部分患者治療受限。老年患者因免疫衰老且irAEs發生率高、耐受性差，臨床亟需可提前識別高危人群并預測療效的生物標志物。

本研究對46例≥65歲晚期NSCLC患者進行前瞻性多組學分析，發現治療前血漿ALDOB低表達、乳酸/丙酮酸比值降低及ST6GAL1升高與≥2級irAEs獨立相關；基于4種代謝物構建的預測模型在驗證隊列AUC達0.976（95%CI 0.94-1.00）。多變量Cox模型證實，低ALDOB（HR=2.25）和低乳酸/丙酮酸比值（HR=2.52）與更長PFS顯著相關，為老年患者免疫治療風險分層和療效預判提供了高準確性、可復現的液體活檢標志物。

同時，研究進一步發現，irAEs發生前已出現糖酵解上調、糖基化下調的早期代謝漂移，提示免疫耐受失衡早于臨床毒性顯現。這一發現不僅拓展了對irAEs發病機制的理解，也為未來開發“代謝調節+免疫治療”聯合策略、實現不良反應的前置管理提供了理論基礎與生物標志物支持，以推動老年肺癌患者免疫治療的精準化與個體化發展。

譯者介紹

武一，北京友誼醫院藥劑科，主管藥師，藥理學博士。

主要研究方向：系統組學、藥物代謝動力學與合理用藥，一作發表論文4篇。

審稿專家

崔向麗，北京友誼醫院藥劑科副主任，博士，主任藥師（執業醫師），碩士生導師。研究方向：肝腎移植藥學、藥物警戒、藥物經濟學。以第一或通訊作者發表論文180余篇，SCI 33篇。

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