IF31.7｜ImmuneLENS：从WGS数据解析衰老与癌症中的全身免疫失调

仅用5×深度WGS即可估算T/B细胞分数，揭示循环T细胞比浸润T细胞更预后。

这篇按生信解读号的读法拆：先看背景和问题，再看作者怎么做、做出了哪几条硬发现，最后把数据和代码收走。

研究背景

适应性免疫系统在识别和清除病原体及癌细胞中至关重要，因此准确量化免疫细胞亚群对精准医疗意义重大。以往癌症研究多聚焦于肿瘤浸润淋巴细胞（TILs），高T细胞浸润与良好预后及免疫治疗反应相关，而B细胞浸润的作用则存在争议。循环免疫细胞计数虽与治疗反应和预后相关，但缺乏与肿瘤浸润免疫细胞的系统比较。全基因组测序（WGS）能全面表征体细胞突变、结构变异和拷贝数改变，但能否同时用于估算淋巴细胞浸润尚未被充分评估。

科学问题

卡在哪里： 现有方法如T cell ExTRECT仅适用于全外显子测序（WES），且无法提供B细胞分数、类别转换及克隆型多样性信息。此外，循环免疫细胞与肿瘤浸润免疫细胞的相对预后价值尚不明确，也缺乏大规模队列中的系统分析。

本文要回答： 开发一种从WGS数据中准确估算T细胞和B细胞分数、类别转换及克隆型多样性的方法，并应用于大规模癌症队列，解析免疫失调与衰老、癌症的关系及预后价值。

技术路线

作者主要用了：WGS、T cell ExTRECT、ImmuneLENS、dNdScv、CoxPH模型、Kaplan-Meier分析。

作者开发了ImmuneLENS，在T cell ExTRECT基础上引入分段模型精确拟合V/J片段，从而估算淋巴细胞分数和克隆型多样性，并新增IGH位点B细胞分数和类别转换估算。首先在TRACERx100队列中验证了WGS与WES、RNA-seq及血液计数的一致性，并评估了低深度下的准确性。随后将该工具应用于100,000 Genomes Project（100KGP）的90,232个WGS样本，分析循环和浸润免疫细胞分数与年龄、性别、遗传祖先、体细胞突变及生存的关联。

图 1　Fig. 1。图1展示ImmuneLENS方法概览及验证结果。b图显示TRACERx100中WGS与WES的TCRA T细胞分数高度一致；c图显示WGS估算的T/B细胞分数与RNA-seq的Danaher评分显著相关；d图显示循环T细胞分数与淋巴细胞计数正相关、与中性粒细胞计数和NLR负相关，表明其可作为NLR替代指标。

核心亮点

亮点 1｜WGS可准确估算T/B细胞分数

在TRACERx100中，WGS与WES的TCRA T细胞分数在血液（ρ=0.70）和肿瘤（ρ=0.72）中均显著相关，且WGS敏感性更高。与RNA-seq的Danaher T细胞签名相关性达ρ=0.83。IGH B细胞分数与Danaher B细胞评分相关（ρ=0.74），但IgA相关性较弱（ρ=0.2）。在低至5×深度下TCRA估算仍准确（R=0.96）。

图 2　Fig. 2。图2展示100KGP泛癌队列中循环和浸润TCRA T细胞及IGH B细胞分数的分布。不同癌种间T细胞和B细胞分数差异显著，循环T细胞分数在儿童癌症中最高、胶质母细胞瘤中最低。肿瘤样本B细胞含量高于血液，且类别转换B细胞（IgA、IgG）在肿瘤中富集，而血液中IgM/IgD比例更高。

亮点 2｜癌症患者循环免疫细胞减少且呈加速衰老

在100KGP中，癌症患者循环T细胞和B细胞分数显著低于健康对照，且随年龄下降更快。40-45岁女性癌症患者的循环T细胞分数与80岁以上健康女性相当。B细胞中IgM/IgD比例随年龄下降，类别转换B细胞比例上升。健康队列中，未来2年内确诊癌症者IgM/IgD B细胞分数显著降低（P=0.006），提示其可能作为癌症风险标志。

图 3　Fig. 3。图3展示年龄、性别和遗传祖先对循环免疫细胞分数的影响。a图显示T细胞和B细胞分数随年龄下降，癌症患者下降更显著，且女性T细胞分数高于男性；b图显示未来2年内确诊癌症者IgM/IgD B细胞分数更低、类别转换B细胞比例更高；c-d图显示遗传非洲祖先循环T细胞分数更高，但肿瘤浸润T细胞无显著差异；e图显示健康与癌症队列中与T细胞分数相关的SNP差异。

亮点 3｜循环T细胞分数比浸润T细胞更预后

在泛癌队列中，高循环T细胞分数与更好的5年生存显著相关（HR=0.53，log-rank P=2.8×10⁻⁷³），而浸润T细胞HR=0.86（P=3.2×10⁻⁶），两者差异显著（P=2.68×10⁻²⁵）。调整临床因素后循环T细胞分数仍显著（HR=0.76，P=2.6×10⁻⁴⁶），且在多个癌种中独立预后。循环T/B细胞比率也显著预后（HR=0.76），提示淋巴细胞耗竭而非仅中性粒细胞增多影响预后。

图 4　Fig. 4。图4展示免疫浸润与癌症基因突变的选择压力。a图火山图显示PIK3CA、MAP3K1等基因突变富集于T细胞耗竭肿瘤，而MUC16、B2M等富集于T细胞富集肿瘤；b图展示疾病特异性关联，如TP53突变与BRCA ER+肿瘤T细胞浸润增加相关。

亮点 4｜免疫浸润与癌症基因突变的选择压力

通过Poisson模型控制背景突变率等协变量，发现PIK3CA、MAP3K1、PTEN、CBFB、CDH1突变富集于T细胞耗竭肿瘤，而MUC16、B2M、BAP1突变富集于T细胞富集肿瘤。疾病特异性分析显示TP53突变与BRCA ER+肿瘤T细胞浸润增加相关（estimate=2.56，adjusted P=6×10⁻⁴），PIK3R1突变与胶质母细胞瘤T细胞富集相关。

图 5　Fig. 5。图5展示循环与浸润免疫细胞分数的预后价值。a图Kaplan-Meier曲线显示高循环T细胞分数与更好生存显著相关（HR=0.53），而浸润T细胞HR=0.86；b图CoxPH模型调整临床因素后循环T细胞分数仍显著（HR=0.76），且在多个癌种中独立预后，而浸润T细胞仅在泛癌和B细胞血液肿瘤中显著。

亮点 5｜性别与遗传祖先影响循环免疫细胞分数

女性癌症患者循环T细胞分数显著高于男性，尤其在40岁以上年龄组；健康人群中性别差异主要在55岁后出现。遗传非洲祖先个体循环T细胞分数显著高于欧洲祖先，但肿瘤浸润T细胞分数无显著差异。在健康欧洲队列中，15个SNP与循环T细胞分数显著相关，但仅7个在癌症队列中重复，提示癌症状态下遗传调控可能改变。

生信可带走

这一块是给做分析的人用的，不是科普点缀。

• 方法栈： WGS、T cell ExTRECT、ImmuneLENS、dNdScv、CoxPH模型、Kaplan-Meier分析
• 公开数据： 原文未给出公开组学登录号
• 代码： 公开仓库 https://github.com/McGranahanLab/ImmuneLENS.
• 谁该点开原文： 从事癌症基因组学、免疫浸润分析及临床预后研究的生信人员。

带走一句

从WGS数据中提取免疫细胞分数，无需额外实验即可大规模分析免疫状态，循环免疫细胞可能比肿瘤浸润细胞更具预后价值。