西班牙Hawk的蛋白相互作用功能定量分析平台 QF-Pro,树立非小细胞肺癌 PD-1/PD-L1 肿瘤免疫治疗的精准预测新标杆
近年来,以 PD-1/PD-L1 抑制剂为代表的免疫治疗已成为非小细胞肺癌(NSCLC)治疗的主要方案,显著改善了部分患者的预后。然而,临床数据显示,约 60% 的 NSCLC 患者对这类免疫检查点抑制剂的治疗无响应,即便 PD-L1 表达水平达标的患者,也存在较高的治疗抵抗率。
当前临床采用的 PD-L1 表达(肿瘤比例评分 TPS)作为预测生物标志物,存在明显局限性:既无法精准识别治疗获益的真正患者,也难以避免无效治疗带来的医疗资源浪费、免疫相关不良风险和高额经济压力。因此,开发更可靠、更精准的预测指标,优化患者分层策略,成为提升 NSCLC 免疫治疗疗效的关键需求。
西班牙HAWK Biosystems团队于2023年2月在临床医学顶级杂志《Journal of Clinical Oncology》(24-25年度,IF43.4),发表了文章《Functional Engagement of the PD-1/PD-L1 Complex But Not PD-L1 Expression Is Highly Predictive of Patient Response to Immunotherapy in Non–Small-Cell Lung Cancer》。在该研究中,创造性地使用了一种新的NSCLC患者评估指标,极大地提高了NSCLC患者的免疫治疗效果。
实验步骤
1、研究队列与样本收集
* 纳入188 例接受 PD-1/PD-L1 抑制剂治疗(单药或联合化疗)的 NSCLC 患者,样本来自西班牙、法国、荷兰多中心医院及生物样本库。
* 收集患者肿瘤组织的福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)样本,同时整理临床数据(性别、年龄、治疗线数、活检部位等)。
* 对 135 例患者样本进行 PD-L1 表达评分(TPS),分为高表达(≥50%)和低表达(<50%)。
2、核心技术:用QF-Pro 平台检测 PD-1/PD-L1 功能结合状态
这是本研究的核心技术,QF-Pro是由 HAWK Biosystems公司自主研发的蛋白相互作用功能定量分析平台。基于共振能量转移(FRET)与荧光寿命成像显微镜(FLIM)技术,可精准量化细胞间 PD-1/PD-L1 的实际结合水平。具体流程如下:
* 样本处理:取患者FFPE样本的 3 张连续切片,1 张用于 HE 染色(病理医生识别肿瘤靶区),另外 2 张分别标记为 “供体单独组” 和 “供体 - 受体组”。
* 抗体标记:采用两种特异性单克隆抗体,分别识别 PD-1 和 PD-L1;PD-1 抗体偶联供体发色团 ATTO488,PD-L1 抗体偶联辣根过氧化物酶(HRP),再通过酪酰胺信号放大技术将受体发色团 Alexa-594 标记至 HRP。
* 信号检测:使用 488nm 调制激光激发供体,通过CMOS 探测器记录供体荧光寿命;当 PD-1 与 PD-L1 结合(距离 1-10nm)时,供体荧光寿命缩短,通过该变化量化结合效率(FRET 效率)。
*
数据采集:对病理医生标注的肿瘤区域,采集所有感兴趣区域(ROI)数据;无明确标注时,至少分析 50 个 ROI 或整个组织,以规避肿瘤异质性影响。
3. 统计分析
* 采用 Shapiro-Wilks 检验对数据正态性验证。
* 运用 Cox 回归分析评估各因素(PD-1/PD-L1 结合状态、PD-L1 表达、性别、年龄等)对总生存期(OS)的影响。
* 使用 Cutoff Finder 工具确定 FRET 效率临界值,将患者分为高结合组(前 40%)和低结合组(后 60%),通过 log-rank 检验比较两组生存差异。
图 1 QF-Pro 检测到 PD-1/PD-L1 相互作用存在高度的肿瘤间和肿瘤内异质性。(A)QF-Pro 平台示意图。QF-Pro 是一种基于共振能量转移 / 荧光寿命成像显微镜(FRET/FLIM)的平台,能够量化距离在 1-10 纳米范围内的 PD-1/PD-L1 相互作用。(B)QF-Pro 检测原理。该检测采用细胞间兼容的放大 FRET 方法,通过 FRET/FLIM 技术实现检测,属于双位点检测法,可测定细胞间免疫检查点配体与受体的结合互作状态。受体(PD-1)和配体(PD-L1)分别用不同种属的一抗标记:其中一种一抗偶联结合供体发色团 ATTO488 的 F (ab')₂片段,另一种一抗偶联结合辣根过氧化物酶(HRP)的 F (ab')₂片段;借助酪酰胺信号放大技术,辣根过氧化物酶可将受体发色团 Alexa594 标记到样本上。
研究结论
1、PD-1/PD-L1 功能结合状态与 PD-L1 表达无相关性:研究证实,PD-L1 TPS 评分与 PD-1/PD-L1 实际结合效率(FRET 值)无统计学关联(r=0.05,P=0.55),说明单纯的 PD-L1 表达水平无法反映其与 PD-1 的功能结合状态。
2、功能结合状态是免疫治疗响应的强效预测指标:高 PD-1/PD-L1 结合效率的患者,OS 和无进展生存期(PFS)显著更长,即135 例患者队列中,高结合组中位 OS 达 31 个月,低结合组仅 10 个月(P<0.0001);中位 PFS 分别为 17 个月和 7 个月(P<0.0001),而 PD-L1 高 / 低表达组的 OS、PFS 无显著差异。
3、优化患者分层,扩大获益人群:24% 的患者虽 PD-L1 低表达,但 PD-1/PD-L1 高结合,这类患者对免疫治疗响应良好;同时可排除 PD-L1 高表达但结合水平低的无效治疗人群,减少副作用风险。
4、一线治疗优势显著:高结合状态患者接受一线免疫治疗时,获益更突出,即中位 OS 超 50个月,远高于二线治疗的 18个月,提示应优先为这类患者安排一线免疫治疗。
该研究说明QF-Pro技术作为一种研究蛋白质功能的新技术,在科研和临床诊断中都具有显著价值。同时,也明确 PD-1/PD-L1 功能结合状态可以作为 NSCLC 免疫治疗的精准预测生物标志物,为临床实现 “精准筛选、个体化治疗” 提供了全新解决方案,有望大幅提升免疫治疗的响应率与临床获益。
原文链接:https://doi.org/10.1200/JCO.22.01748
HAWK Biosystems是一家源自西班牙的创新型生物科技企业,聚焦空间功能蛋白质组学领域,其核心技术 QF-Pro® 平台基于 FRET/FLIM(荧光共振能量转移 / 荧光寿命成像显微镜)原理, 具有超高分辨率、高特异性与灵敏度。
该系统以双抗体双位点捕获目标蛋白,以 10 nm 分辨率原位量化功能蛋白的空间图谱,精准量化组织中蛋白质的相互作用与功能状态,突破了传统技术仅能检测蛋白质表达的局限。适用于如石蜡包埋的切片、固定的组织切片、固定的孔板内细胞等;广泛用于蛋白-蛋白相互作用,蛋白翻译后修饰,免疫治疗有效性评估、肿瘤微环境信号解析、药物靶点原位验证等方向。
Violet 3.0 超高精度原位蛋白功能定量分析系统
环亚生物与 HAWK 的合作关系
环亚生物科技有限公司(APG BIO)已正式成为 HAWK Biosystems 在中国地区的独家代理商,全权负责 HAWK 核心技术与产品的全链条事务。作为深耕中国生命科学领域的专业服务商,环亚生物将依托自身成熟的技术支持体系与市场网络,为国内研究者提供 QF-Pro® 空间蛋白质定量分析平台的推广、销售、应用培训及售后保障等一站式服务。
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环亚生物科技有限公司(APG BIO Ltd)成立于2011年,专注于引进国外创新技术和高品质仪器设备。
主推产品包括
美国Sage Science全自动脉冲场核酸片段回收系统,用于测序样本文库优化
德国InnoMe活细胞动态成像系统,用于活细胞动态成像分析
英国ArrayJet超高通量生物芯片点样仪,用于高通量筛选
美国Plexarray超高通量SPRi分子互作仪
西班牙Hawk高精度原位蛋白定量分析系统,便于高精度蛋白分析
E-Peak 毛细管电泳质控仪
E-Pro4 全自动蛋白质凝胶电泳和成像分析仪
E-Tracking 微孔板加样记录仪,实时追踪孔板加样
Blotcycler全自动蛋白质免疫印迹杂交仪等产品
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