IF31.7｜结直肠癌进化中表观驱动的早期免疫逃逸

免疫逃逸在结直肠癌形成之初即已发生，表观遗传改变沉默新抗原和抗原呈递基因。

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

肿瘤与免疫系统的持续博弈中，新抗原可引发免疫识别，但肿瘤通过免疫编辑、免疫逃逸和免疫排斥等机制最终逃避免疫清除。结直肠癌（CRC）通常具有较活跃的免疫微环境，约15%为错配修复缺陷（MMRd），其新抗原负荷高、免疫浸润强，但仍有30%对免疫检查点阻断（ICB）无应答；错配修复正常（MMRp）肿瘤突变负荷低，ICB基本无效。既往研究提示免疫逃逸对CRC发展至关重要，但多基于浅表肿瘤的bulk测序，无法解析亚克隆和空间异质性，尤其对侵袭边缘这一关键区域研究甚少。此外，表观遗传改变在调节肿瘤抗原性中的作用尚未被充分评估。

科学问题

卡在哪里： 免疫逃逸的时间动态尚不完全清楚，表观遗传改变与免疫介导的选择如何相互作用仍不明确。此前研究缺乏对侵袭边缘和淋巴结转移等关键区域的直接分析，且未在单腺体水平整合基因组、转录组和染色质可及性数据，导致对CRC免疫逃逸的时空异质性认识不足。

本文要回答： 本文旨在解析原发性结直肠癌中基因组和表观基因组驱动的肿瘤-免疫共进化动态，明确免疫逃逸发生的时间节点及其与染色质可及性改变的关系。

技术路线

作者主要用了：单腺体多组学（WGS、RNA-seq、ATAC-seq）、靶向新抗原测序、CyCIF多重免疫荧光。

作者利用先前发表的EPICC队列中495个单腺体的多组学数据（匹配的基因组、转录组和染色质可及性），并补充了对11例MMRp III期CRC的82个显微活检（包括浅表肿瘤、侵袭边缘和淋巴结转移）的靶向新抗原测序和CyCIF成像。通过整合这些数据，他们首先在单腺体水平评估新抗原负荷、免疫dNdS和遗传免疫逃逸改变，然后分析体细胞染色质可及性改变（SCAA）对抗原呈递基因和新抗原表达的影响，最后结合空间分辨的免疫微环境特征，重建免疫逃逸的进化轨迹。

图 1　Fig. 1。图1展示了样本收集和处理流程，以及FF-WGS和FFPE-PS样本的新抗原负荷、免疫dNdS和免疫逃逸突变概览。MMRd癌的新抗原负荷和免疫逃逸改变显著高于MMRp，且免疫逃逸改变多为克隆性，表明其发生在肿瘤早期。

核心亮点

亮点 1｜SCAA沉默抗原呈递基因

在25例CRC中，作者发现45个体细胞染色质可及性改变（SCAA）位于抗原呈递基因（APG）的启动子区，其中93%为可及性丢失，显著高于基因组背景（P=0.025）。这些SCAA与APG的体细胞突变互斥，提示表观遗传改变是抗原呈递缺陷的替代途径。受影响的APG包括ERAP2等，其表达在SCAA丢失的癌中显著降低。进一步分析发现，转录因子NFIC的结合位点覆盖所有反复发生SCAA丢失的APG启动子，且这些TF在APG-SCAA丢失位点显著富集（P=0.042），表明NFIC等可能通过染色质重塑调控抗原呈递。

图 2　Fig. 2。图2显示APG启动子区的SCAA热图，蓝色和红色分别代表可及性丢失和获得。新抗原显著富集于SCAA丢失的基因中（OR=1.46），且克隆性新抗原更可能不被表达（OR=1.53），表明表观遗传沉默是新抗原免疫编辑的重要机制。

亮点 2｜新抗原被表观遗传沉默

作者将SCAA丢失与突变位置关联，发现新抗原显著富集于启动子区发生SCAA丢失的基因中（OR=1.46，95%CI 1.05-2.03），且在MMRd癌中尤为显著（OR=1.52）。转录水平上，克隆性新抗原比非抗原性突变更可能不被表达（OR=1.53，95%CI 1.03-2.30），且这种沉默在癌内更广泛。约50%的新抗原被转录免疫编辑，提示表观遗传机制在清除免疫原性突变中发挥重要作用。

图 3　Fig. 3。图3比较了不同区域（正常、浅表肿瘤、侵袭边缘、淋巴结）的CTL和Treg细胞数量及CTL与上皮细胞的距离。肿瘤区域CTL减少、距离增大，而Treg富集，说明免疫排斥和抑制在肿瘤各区域普遍存在。

亮点 3｜免疫逃逸在CRC起始即发生

通过比较结直肠腺瘤（CRA）和CRC，作者发现CRA中无免疫逃逸突变（除一例晚期MMRd腺瘤），且CRA的比例新抗原负荷显著低于CRC（P<0.05），表明免疫逃逸在CRC形成早期或起始时即已获得。高影响免疫逃逸改变（如B2M突变、HLA LOH）多为克隆性，而低影响SNV则呈亚克隆分布，进一步支持免疫逃逸是CRC“大爆炸”式进化的一部分。

图 4　Fig. 4。图4展示了四例患者的系统发育树，显示免疫逃逸改变（如HLA LOH、B2M突变）多为克隆性，发生在肿瘤早期。CRA的比例新抗原负荷显著低于CRC，支持免疫逃逸在CRC起始时即已获得。

亮点 4｜免疫排斥与抑制在肿瘤区域普遍存在

CyCIF分析显示，与正常黏膜相比，浅表肿瘤和侵袭边缘的CD8+细胞毒性T细胞（CTL）显著减少（P=3×10⁻⁵和P=3×10⁻³），且CTL与上皮细胞的距离在肿瘤区域显著增大（P<10⁻¹⁶）。同时，CTLA-4+调节性T细胞（Treg）在所有肿瘤区域富集（P<0.05）。这些结果表明免疫排斥和抑制在肿瘤形成早期即已建立，并贯穿整个肿瘤区域。

图 5　Fig. 5。图5的多变量回归分析显示，患者特异性效应和进展状态（CRA vs CRC）是比例新抗原负荷的主要决定因素，而组织学位置（浅表、侵袭边缘、淋巴结）贡献甚微。亚克隆免疫逃逸对新抗原负荷无显著影响，表明免疫编辑在肿瘤内相对均匀。

亮点 5｜侵袭边缘存在局部免疫编辑

在侵袭边缘样本中，高免疫原性新抗原的变异等位基因频率（VAF）显著低于非免疫原性突变（Kolmogorov–Smirnov检验P=6×10⁻⁴），且这种耗竭主要发生在小亚克隆（0.05<VAF<0.1）中。同时，PD-L1+肿瘤细胞在侵袭边缘比例更高，且与CTL距离更近，提示侵袭边缘存在持续的免疫监视和适应性免疫逃逸。

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： 单腺体多组学（WGS、RNA-seq、ATAC-seq）、靶向新抗原测序、CyCIF多重免疫荧光
• 公开数据： 原文未给出公开组学登录号
• 代码： 原文未给出公开 GitHub/GitLab 仓库
• 谁该点开原文： 研究肿瘤免疫微环境、肿瘤进化、表观遗传调控及免疫治疗耐药的生信人员和研究生。

带走一句

做肿瘤免疫进化分析时，别只看突变和拷贝数，染色质可及性改变同样能沉默新抗原和抗原呈递基因，且免疫逃逸在肿瘤起始就已定型，后续亚克隆选择作用有限。