移植药学前沿文摘丨第43期：血浆蛋白质组和代谢组学分析预测晚期非小细胞肺癌老年患者的免疫相关不良事件

编者按：“移植药师主题（SOTP,Solid Organ Transplantation Pharmacy）月评”是由《药学瞭望》编辑部联合首都医科大学附属北京友谊医院药剂科崔向丽主任药师共同发起的移植药师相关学术月评专栏，每月以移植用药为主题展开，旨在介绍国内外移植药物治疗热点，帮助药师快速了解有关领域的进展，提高移植药学服务水平。我们期望本专栏能为医药领域的专家和研究人员提供深入了解相关热点的平台，并为寻求实用知识的一线移植药师提供有益的参考和指导。

2024年6月北京医院Lin Li团队在iScience发表血浆蛋白组与代谢组学预测老年晚期非小细胞肺癌患者免疫相关不良反应的一项多组学研究，纳入46例≥65岁晚期非小细胞肺癌患者，整合血浆蛋白组+代谢组+免疫表型，首次发现治疗前ALDOB低、乳酸/丙酮酸比值低及ST6GAL1高可精准预测免疫相关不良反应（irAEs）发生与严重程度，并构建了代谢物预测模型；且上述指标与更优免疫疗效和更长PFS独立相关，为老年肺癌免疫治疗安全分层及预后评估提供新型液体活检标志物。

原文链接：：https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.109946

摘要

免疫检查点抑制剂的临床成功受到免疫相关不良事件（irAEs）的制约，尤其对老年患者而言。为识别老年 irAE 患者的预测生物标志物，本研究采用多重免疫分析、流式细胞术和液相色谱-串联质谱技术检测非小细胞肺癌（NSCLC）患者的免疫因子和血浆蛋白及代谢物水平。结果显示，老年irAE患者基线时CD28、CD4+ T细胞和B细胞水平较低，而IL-10 和CCL2水平较高。此外，老年irAE患者基线时醛缩酶、果糖-1,6-二磷酸B（ALDOB）水平较低，ST6GAL1水平较高，乳酸/丙酮酸比率较低。基于代谢组学标志物建立了预测模型，用于区分2-4级irAE患者与0-1级患者（曲线下面积，AUC=0.831），以及区分3-4级irAE患者与2级患者（AUC=1）。本研究结果证实了血浆代谢物对NSCLC老年患者irAE的预测价值。

一.前言

免疫检查点抑制剂（ICIs）的广泛应用革新了癌症治疗，但可能引起累及多器官的免疫相关不良事件（irAEs），任何≥3级的irAEs均需永久停药，2级亦须暂停，导致治疗中断。肺癌多见于≥65岁患者，免疫衰老和衰老相关分泌表型的出现使其irAEs发生率更高、耐受更差，治疗中断风险大。代谢程序调控免疫细胞的存活、增殖和效应功能，有研究通过代谢组学证实T细胞代谢状态决定免疫应答，但基线血浆代谢特征与irAEs的关系尚缺证据。本研究整合老年非小细胞肺癌（NSCLC）患者接受抗PD-1治疗前的血浆蛋白组与代谢组，筛选可预测irAEs的代谢标志物，旨在为老年群体建立精准、可重复的安全预警体系，提升免疫治疗管理质量。

二.

研究方法

1. 研究人群与样本处理

纳入2019-07至2022-03在北京医院接受抗PD-1治疗的＞65岁、III-IV期NSCLC患者共46例，排除EGFR、ALK、ROS1突变者及自身免疫病史或激素使用者。收集其治疗前、1–2周期后及irAE发生时的血浆，?80°C保存备用。

2. 免疫因子检测和免疫细胞亚群分析

使用ProcartaPlex多因子免疫检测平台，检测血浆中59种免疫因子水平。采用流式细胞术检测外周血中T细胞（CD3+、CD4+、CD8+）、B细胞（CD19+）、NK细胞（CD16+、CD56+）及CD28表达水平。

3. 蛋白质组学和代谢组学分析

血浆样本经SDT裂解提取蛋白并裂解肽段，使用Q Exactive HF-X质谱仪进行高通量蛋白质鉴定与定量，进行蛋白组学分析。用UHPLC-QTOF MS平台进行非靶向代谢组学分析，分别在正负离子模式下检测血浆代谢物，使用OPLS-DA模型筛选差异代谢物（p<0.05，VIP>1）。蛋白质与代谢组学均设置质控样本进行质量控制。对差异蛋白和代谢物进行GO和KEGG通路富集分析；使用模糊C均值聚类（FCM）分析蛋白表达随时间变化趋势。

4.预测模型构建与统计分析

采用集成学习方法（结合逻辑回归、SVM、随机森林等）筛选验证差异代谢物，构建ROC曲线并建立逻辑回归预测模型，使用R和SPSS进行统计分析，p<0.05为有统计学意义。

三.结果

1. irAE基本特征

研究纳入46例接受PD-1抑制剂治疗的III–IV期老年NSCLC患者，采集103份血样。中位年龄70岁，随访19.2个月。发生47.8% irAE≥G2，23.9%≥G3，无毒性死亡。最常见irAE为间质性肺炎（32.6%）、皮肤毒性（26.1%）和甲减（10.9%）。irAE组（G2-4，n=22）与对照组（G0-1，n=24）基线特征无显著差异（表1）。

表1. 患者的irAE基本特征

2. 免疫学特征分析

尽管导致 irAE 发生的具体机制尚未完全明确，但潜在机制可能类似于自身免疫性疾病的病理。为探索 irAE 与免疫调节之间的关联，研究分析45例患者血浆中46种免疫因子（图1A）及23例淋巴细胞亚群（图 1C-D），显示发生≥G2 irAE者CD28显著降低，IL-10和CCL2升高（图1B）；CD4?T细胞和B细胞数量明显减少（图1C-D），提示老年患者irAE发生前已存在免疫抑制状态。

图 1. 对照组与irAE组在基线时免疫因子和淋巴细胞亚群的比较分析

3. 蛋白组学分析

随后对入组患者的血浆样本进行了蛋白质组学分析，共筛出188个基线差异分子（irAE组132个上调、56个下调）（图2A-C）。GO/KEGG显示：糖酵解、PI3K-Akt、磷酸戊糖等代谢通路下调，N-聚糖等糖基化通路上调；糖酵解酶ALDOB降低，糖基化酶ST6GAL1升高（图2D-F），提示葡萄糖代谢失衡与irAE风险密切相关。

图2. 基线时与irAEs相关的蛋白质组差异

4. 代谢组学分析

血浆代谢组学共检出1186种代谢物，OPLS-DA筛选出33种差异代谢物中，前三大代谢物类别为脂质和脂质类分子、有机酸及其衍生物和有机杂环化合物（图3A-B）；irAE组乳酸/丙酮酸比值显著降低（图3C-D）；联白氨酸、石胆酸、骨脂甾醇等亦明显变化（图3E-F）；KEGG富集分析显示谷胱甘肽、半乳糖代谢及PI3K/AKT/mTOR通路显著富集（图3G）。结果显示irAE发生前已存在特征性血浆代谢紊乱和代谢重塑可能导致irAE发生。

图 3. 基线时与 irAE 相关的代谢组差异

5．糖酵解和糖基化在免疫相关不良事件中的严重程度和时序动态分析

动态蛋白组追踪提示，irAE发生前1-2个周期ALDOB和乳酸/丙酮酸比值随严重等级升高而下降（p=0.011/0.033），而ST6GAL1虽总体升高但未达显著；进一步FCM聚类和KEGG分析显示，上调蛋白富集于胆固醇代谢、磷酸戊糖、糖酵解及PI3K-Akt通路；下调蛋白富集于N-聚糖等糖基化通路（图4D-E）。irAE组在治疗早期即出现ALDOB显著上调与ST6GAL1下调（p=0.004/0.026），乳酸/丙酮酸比率没有显著变化（p=0.542）（图 4I-K），表明糖酵解增加和糖基化减少参与了irAEs的发生发展。

图4. 接受免疫检查点抑制剂治疗的患者的蛋白质和代谢物的严重程度和时序动态分析

6. 具有高诊断价值的代谢生物标志物在预测 irAEs

基于57种差异代谢物（p<0.1，VIP>1），通过 ROC 曲线分析并构建4种代谢物组合逻辑回归模型（MT171T257、M219T111、M604T33 和 M146T49），区分≥G2与G0-1 irAE，训练组AUC=0.831，测试组AUC=0.976（图5A-C）。进一步筛选78种差异代谢物，建立8种代谢物组合模型（M219T111、M595T216、M647T389、M413T111、M119T429、M564T275_1、M405T101 和 M279T48），区分≥G3与G2 irAE，训练与测试集均AUC=1.00（图5D-E）。两个模型均能较好预测不同等级irAE的发生。

图 5. 靶向免疫相关不良事件的代谢生物标志物发现

7. ALDOB 和乳酸/丙酮酸比值与ICIs的预后相关

临床反应与 ALDOB 表达、乳酸/丙酮酸比值和 ST6GAL1 表达之间没有显著关联（图 6A-6C）。ALDOB低表达与乳酸/丙酮酸比值低者mPFS显著延长（14.6 vs 8月，13 vs 6.2月），ST6GAL1无预后差异（图6D-F）。多因素分析确认ALDOB（HR=2.25）和乳酸/丙酮酸比值（HR=2.52）为老年NSCLC患者PFS独立预测因子，且irAE发生与否不影响临床反应或PFS（表2）。

图6. ICI 疗效与 ALDOB、乳酸/丙酮酸比值和ST6GAL1的关联

表 2. 无进展生存期的单因素和多因素分析

讨论与总结

随着ICIs广泛应用并成为NSCLC一线治疗标准，但其irAEs频发而导致部分患者治疗受限。老年患者因免疫衰老且irAEs发生率高、耐受性差，临床亟需可提前识别高危人群并预测疗效的生物标志物。

本研究对46例≥65岁晚期NSCLC患者进行前瞻性多组学分析，发现治疗前血浆ALDOB低表达、乳酸/丙酮酸比值降低及ST6GAL1升高与≥2级irAEs独立相关；基于4种代谢物构建的预测模型在验证队列AUC达0.976（95%CI 0.94-1.00）。多变量Cox模型证实，低ALDOB（HR=2.25）和低乳酸/丙酮酸比值（HR=2.52）与更长PFS显著相关，为老年患者免疫治疗风险分层和疗效预判提供了高准确性、可复现的液体活检标志物。

同时，研究进一步发现，irAEs发生前已出现糖酵解上调、糖基化下调的早期代谢漂移，提示免疫耐受失衡早于临床毒性显现。这一发现不仅拓展了对irAEs发病机制的理解，也为未来开发“代谢调节+免疫治疗”联合策略、实现不良反应的前置管理提供了理论基础与生物标志物支持，以推动老年肺癌患者免疫治疗的精准化与个体化发展。

译者介绍

武一，北京友谊医院药剂科，主管药师，药理学博士。

主要研究方向：系统组学、药物代谢动力学与合理用药，一作发表论文4篇。

审稿专家

崔向丽，北京友谊医院药剂科副主任，博士，主任药师（执业医师），硕士生导师。研究方向：肝肾移植药学、药物警戒、药物经济学。以第一或通讯作者发表论文180余篇，SCI 33篇。

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（来源：药学瞭望）