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背景:针对细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)、程序性细胞死亡受体-1(Programmed cell death-1,PD-1)及程序性死亡配体-1(Programmed death-ligand 1,PD-L1)等靶点的免疫检查点抑制剂(immune checkpoint blockade,ICB)为代表的肿瘤免疫治疗彻底颠覆了肿瘤治疗模式,使部分晚期肿瘤患者显著生存获益,已被美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)或中国国家食品药品监督管理总局(China Food and Drug Administration,CFDA)批准用于多种实体及血液肿瘤治疗,其在肺癌中的应用尤其亮眼(1)。然而,ICB免疫治疗疗效尽管已经得到多方验证,但考虑到该治疗应答率不高、治疗相关特殊免疫毒副效应及高昂的治疗成本,找寻可靠生物或临床标志物筛选出最有可能从ICB治疗中获益的临床患者仍是目前临床急需解决的关键问题。外周血中生物标志物包括T细胞受体(T cell receptor,TCR)免疫组库(immune repertoire,IR)、可溶性细胞因子受体(Soluble cytokine receptor,sCKR)和可溶性免疫检查点蛋白等,与机体免疫功能密切相关,其在ICB治疗前后的动态变化可能与ICB治疗后诱导的机体抗肿瘤免疫应答相关,为临床监测肿瘤患者的免疫功能状态提供了有价值的信息,具有预测患者ICB治疗应答的潜在价值。目的:本研究的目的是探讨外周血生物指标(TCR免疫组库、sCKR和可溶性免疫检查点蛋白)的动态变化与接受PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂治疗的肿瘤患者疗效之间的相关性。方法:我们收集了 25名经PD-1/PD-L1抑制剂治疗的实体瘤患者(16例肺癌、5例尿路上皮癌、2例胃癌、1例肝癌及1例胆管癌)治疗前基线、治疗后6周及12周的抗凝外周血,分离其外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cell,PBMC)及血浆;采用多重PCR方法对PBMC中含有的T细胞TCRβ链基因进行高通量测序(High-throughput sequencing,HTS),生物信息学方法分析TCRβ链的互补决定区3(Complementarity-determing region 3,CDR3)序列的多样性和克隆性变化;采用多重细胞因子检测试剂盒检测血浆中sCKR和可溶性免疫检查点蛋白水平。按照PD-1/PD-L1抑制剂治疗疗效,将上述25名患者分为临床获益(Clinical benefit,CB)组和非临床获益(No clinical benefit,NCB)组或部分缓解(Partial response,PR),疾病稳定(Stable disease,SD)和疾病进展(Progressive disease,PD)组,分析比较2组或3组之间TCR免疫组库、sCKR及可溶性免疫检测点蛋白表达水平变化。结果:TCR克隆频率分析结果表明,相较于NCB组患者,CB组患者TCR-CDR3区VJ基因的使用频率具有显著性的差异(P<0.05)。Chao指数分析结果显示,接受ICB治疗的PR组患者TCR-CDR3多样性明显高于SD组或PD组(P=0.001),而且CDR3区氨基酸(Amino acid,AA)克隆型的数量也显著增加(P=0.012)。在免疫治疗期间,共鉴定出61个Vβ基因片段和15个Jβ基因片段。PR组患者基线样本的Vβ基因片段和治疗后样本的Vβ基因片段在数量上存在显着差异(P=0.042)。sCKR和免疫检查点蛋白表达图谱分析显示,CD27在PR及SD组中具有相反的调控作用,在临床获益分组条件下,sRAGE、CD27在免疫用药治疗前后的变化倍数上具有显著性变化。进一步深入分析发现,具有类似功能的sCKR和可溶性免疫检查点蛋白表达的动态变化呈现整体性变化趋势,具有显著的Signature特征,其中包含免疫检查点蛋白的Signature-1变化具有显著性差异(P=0.044),即NCB组患者Signature-1显著高于CB组,基线样本不存在Signature-1特征具有较大患者从ICB治疗中临床获益。结论:本研究揭示了接受ICB治疗的实体瘤患者治疗前后TCR免疫组库发生的动态变化,并与ICB治疗疗效相关,治疗应答患者TCR-CDR3多样性及AA克隆型数量显著升高,提示ICB治疗后诱导的T细胞扩增与治疗应答相关。针对外周血中sCKR和可溶性免疫检查点蛋白,Signature作为整合多个具有类似功能分子的整体性指标,相比较单个分子,对ICB疗效具有更好的预测价值。此外,TCR免疫组库指标(丰富度及均匀度)与sCKR和可溶性免疫检查点蛋白存在相关性,这种直接或间接的关系可能均与ICB治疗诱导的机体免疫变化相关。未来进一步整合TCR免疫组库及外周血sCKR和可溶性免疫检查点蛋白(尤其Signature-1)将可能提高我们预测ICB疗效的能力。