使用反相蛋白微阵列定量分析不同肿瘤类型的PD-L1表达:对精准医学的意义

PD-L1 quantification across tumor types using the reverse phase protein microarray: implications for precision medicine

作者信息Elisa Baldelli, K Alex Hodge, Guido Bellezza, Neil J Shah, Guido Gambara, Angelo Sidoni, Martina Mandarano, Chamodya Ruhunusiri, Bryant Dunetz, Maysa Abu-Khalaf, Julia Wulfkuhle, Rosa I Gallagher, Lance Liotta, Johann de Bono, Niven Mehra, Ruth Riisnaes, Antonella Ravaggi, Franco Odicino, Maria Isabella Sereni, Matthew Blackburn, Angela Zupa, Giuseppina Improta, Perry Demsko, Lucio Crino', Vienna Ludovini, Giuseppe Giaccone, Emanuel F Petricoin, Mariaelena Pierobon
PMID34620701
发布时间2021-10
DOI10.1136/jitc-2020-002179

实验完整度

研究包含基于666例样本的分析性实验,涉及多种肿瘤类型、样本类型和抗体克隆,并包含功能验证(治疗反应关联),但缺乏对照实验和机制层面验证,整体处于中等水平。

主要模型

肺癌组织样本(多队列) 卵巢癌组织样本 前列腺癌组织样本 乳腺癌组织样本 脑转移灶样本

重点核对

样本类型(冷冻、FFPE、手术标本、核心针活检) 抗体克隆(22C3、28–8、CAL10、E1L3N、SP142、atezolizumab) PD-L1表达检测平台(RPPA) 肿瘤上皮细胞富集(LCM) 治疗反应评估标准(RECIST v1.1)

摘要

背景:抗程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)和程序性细胞死亡配体1(PD-L1)药物广泛用于不同肿瘤类型的一线和二线治疗。虽然基于免疫组织化学(IHC)的检测通常用于评估PD-L1表达,但其临床实用性仍存在争议,原因是其预测价值有限,且各抗体克隆之间缺乏标准化的临界值。本研究使用高通量免疫检测方法——反相蛋白微阵列(RPPA),结合荧光检测系统,比较了六种抗PD-L1抗体克隆在666份肿瘤样本上的表现。方法:使用五种抗体克隆(22C3、28–8、CAL10、E1L3N和SP142)以及治疗性抗体atezolizumab,对222例肺癌、71例卵巢癌、52例前列腺癌、267例乳腺癌和54例转移病灶的PD-L1表达进行了测量。为获取临床相关变量,队列包括冷冻和福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)样本、手术标本和核心针活检。使用激光捕获显微切割从602份样本中分离了纯肿瘤上皮细胞。计算相关系数以评估抗体克隆之间的一致性。在两个独立的接受纳武利尤单抗治疗的肺癌患者队列中,检测了基于RPPA的PD-L1测量与治疗反应的关系。结果:中位数中心化的PD-L1动态范围在抗体克隆间从0.01到39.37不等。六个抗体克隆之间的相关系数具有异质性(范围:-0.48至0.95),61%的比较中低于0.50。在接受纳武利尤单抗治疗的患者中,基于RPPA的测量识别出一个肿瘤亚组,其中低PD-L1表达等同于无应答。结论:基于RPPA的连续测量捕获了人类样本中PD-L1表达的广泛动态范围,以及抗体克隆间异质性的一致性水平。这种高通量免疫检测方法可能识别出低PD-L1表达等同于对治疗无应答的肿瘤亚组。关键词:生物标志物,肿瘤,B7-H1抗原,肺肿瘤。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
反相蛋白微阵列(RPPA)能否用于定量检测不同肿瘤类型中的PD-L1表达,并预测抗PD-1/PD-L1治疗反应?
核心机制
不同抗PD-L1抗体克隆的检测结果存在异质性,可能因抗体结合的PD-L1表位不同(胞内或胞外)以及PD-L1的蛋白水解加工所致。
主要证据
对666例肿瘤样本进行分析,发现抗体克隆间相关系数范围-0.48至0.95,61%比较低于0.50;在纳武利尤单抗治疗队列中,低PD-L1表达亚组(底部三分位)多为无应答者。
研究意义
RPPA作为一种连续的、非主观的定量检测方法,可能改善PD-L1表达检测的精确性,并有助于识别标准IHC可能误分类的低PD-L1表达肿瘤亚组,为免疫治疗患者分层提供新的工具。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

样本收集与处理

收集多种肿瘤类型、不同保存方式和采集方式的临床样本,以评估RPPA在临床相关样本中的适用性。

收集了10个独立研究队列共666例肿瘤样本,包括肺癌、卵巢癌、前列腺癌、乳腺癌和脑转移灶,包含冷冻、FFPE、手术标本和核心针活检。

2

组织微切割与蛋白提取

分离纯肿瘤上皮细胞,消除微环境干扰,并提取蛋白质。

对602份样本进行激光捕获显微切割(LCM)获取纯肿瘤上皮,对FFPE样本使用QProteome试剂盒提取蛋白,对冷冻样本使用裂解缓冲液提取。

3

RPPA检测PD-L1表达

使用多种抗PD-L1抗体克隆定量检测肿瘤上皮中的PD-L1表达。

使用RPPA平台,将样本打印到硝基纤维素玻片上,用六种抗体克隆(22C3、28–8、CAL10、E1L3N、SP142、atezolizumab)进行免疫染色,并通过荧光检测和图像分析定量。

4

抗体克隆间一致性评估

评估不同抗PD-L1抗体克隆检测结果的一致性。

计算Spearman相关系数和决定系数,比较抗体克隆间的相关性,并分析在不同样本类型中的一致性。

5

与IHC检测一致性比较

比较RPPA与标准IHC检测PD-L1表达的一致性,并探索RPPA在IHC阴性样本中的额外价值。

对Set 4中15份样本使用IHC 22C3检测,Set 5使用E1L3N检测,比较IHC评分与RPPA测量结果。

6

预测治疗反应

评估RPPA测量PD-L1表达能否预测nivolumab治疗反应。

对Set 4(28例)和Set 5(23例)接受nivolumab治疗的肺癌患者,分析RPPA测定的PD-L1表达水平与RECIST v1.1评估的反应之间的关联,比较低PD-L1表达(底部三分位)患者的反应率。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
22C3DakoM3653
28-8Abcamab205921
E1L3NCell Signaling Technology13684
SP142Roche740-4859
阿替利珠单抗SelleckchemA2004
辣根过氧化物酶偶联抗小鼠IgGInvitrogen--
辣根过氧化物酶偶联抗兔IgGInvitrogen--
链霉亲和素辣根过氧化物酶Invitrogen--
Lightning Link快速生物素A型Expedeon--
SuperSignal West DuraThermo Fisher--
伊士曼柯达4000MM图像站Kodak--
伊红Sigma Aldrich--
二甲苯Sigma Aldrich--
乙醇Sigma Aldrich--
Scott's自来水替代液Electron Microscopy Sciences--
CapSure Macro LCM盖子Applied Biosystems--
组织蛋白提取试剂Pierce--
2X Tris-甘氨酸SDS样品缓冲液Invitrogen Life Technologies--
β-巯基乙醇Sigma Aldrich--
QProteome试剂盒Qiagen--
Qiagen提取缓冲液EXB PlusQiagen--
2470 Aushon阵列仪Quanterix--
硝基纤维素包被玻片Grace Biolabs--
SUPM2细胞----
NIH 3T3细胞----
HeLa细胞----
Sypro Ruby蛋白印迹染色剂Molecular Probes--
Reblot Plus温和抗体剥离液MilliporeSigma--
I-block封闭液Applied Biosystems--
22C3DakoM3653
28-8Abcamab205921
CAL10BiocareAC13171A
E1L3NCell Signaling Technology13684
SP142Roche740-4859
阿替利珠单抗SelleckchemA2004
生物素化山羊抗兔Vector Laboratories--
兔抗小鼠Dako--
抗人Vector Laboratories--
催化信号放大系统Dako--
IRDye680荧光染料LI-COR Biosciences--
磷酸化S6核糖体蛋白(S235/236)Cell Signaling Technology4856
磷酸化S6核糖体蛋白(S240/244)Cell Signaling Technology2215
磷酸化AKT(S473)Cell Signaling Technology9271
磷酸化AKT(T308)Cell Signaling Technology9275
帕博利珠单抗SelleckchemA2005
纳武利尤单抗SelleckchemA2002
抗CD45抗体BD--
PowerScanner扫描仪TECAN--
MicroVigene V.5.1.0.0VigeneTech--
BOND-III自动免疫组化染色仪Leica Biosystems--
E1L3NCell Signaling Technology13684

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本收集
各队列的样本类型(冷冻、FFPE)、手术标本或活检、肿瘤类型、来源机构
阅读提示:Methods中的Sample collection部分和Table 1
LCM
切片厚度(8µm)、染色方法(H&E)、脱蜡和脱水步骤、LCM设备(CapSure Macro LCM Caps)
阅读提示:Methods中的Laser microdissection部分
蛋白提取
裂解缓冲液配方、β-巯基乙醇浓度、煮沸时间、离心条件、FFPE样本提取试剂盒(QProteome)
阅读提示:Methods中的Protein extraction部分
RPPA检测
阵列仪型号、打印针尺寸(185µm)、蛋白上样量(0.25µg/µl等)、标准曲线制备、抗体浓度和稀释度、封闭液、检测系统(CSA/IRDye680)
阅读提示:Methods中的Reverse phase protein microarray部分
统计比较
Spearman相关系数、决定系数、动态范围计算、可能影响结果的样本分组(如按CD45高低分层)
阅读提示:Methods中的Statistical analysis部分和Results中的相关描述