目的 免疫检查点抑制剂(ICB)疗法(如CTLA-4/PD-1 抗体)的应用已经明显的改善了晚期黑色素瘤病人的生存预后.然而,免疫治疗的临床获益受限于较高的无应答率(60％-70％).在本研究中,我们试图评估与ICB 疗效和病人生存相关的基因组特征,以便深入了解免疫应答和临床获益的潜在机制.方法 我们整合了336 例样本ICB 治疗前肿瘤组织全外显子测序的突变信息.同时收集了这些患者的临床特征,包括性别,年龄,肿瘤分期,免疫应答状态,免疫抑制剂的分类,生存时间等.我们应用MutSigCV 算法重新寻找黑色素瘤的显著突变基因(SMG),并探索其与免疫治疗预后的关系.此外,我们也利用非负矩阵分解算法提取黑色素的突变特征,鉴定其与免疫应答之间的关联性.最后,我们使用新抗原质量拟合模型分析肿瘤新抗原与IEDB 抗原表位之间的同源性,并利用拟合后的新抗原质量鉴定免疫应答者.结果 1、在336 例黑色素瘤样本中,我们总共检测到222580 个体细胞突变,每个病例的肿瘤突变负荷在1 到9210 之间,中位数为331.免疫应答病人的肿瘤突变负荷显著高于无应答的病人.MutSigCV 算法分析鉴定出8 个新的与免疫治疗预后相关的SMGs,包括COL5A1、COL28A1、DGKG、SEMA3E、RAPGEF5、GLDN、NCF2 和RCAN2.其中携带COL5A1 突变的病人突变负荷更高、预后更好,对免疫治疗更加敏感.为排除混杂因素的影响,我们又进一步将多个临床指标和COL5A1 突变纳入Cox 生存回归分析,发现COL5A1 突变与免疫治疗的预后显著相关.在不同单抗的分层分析中显示COL5A1 突变的病人同样表现出更好的预后.2、黑色素瘤原发灶的基因表达谱解析结果 显示COL5A1 基因突变型样本相对于野生型具有更多的CD8+T 细胞、活化的NK 细胞等免疫细胞的浸润；而未活化的CD4+记忆T 细胞和中性粒细胞等则更多的富集在COL5A1 野生型的样本中.GSEA 结果 显示COL5A1 的突变影响一系列参与抗原处理提呈,免疫激活相关因子,细胞周期调控等相关的信号通路.3、我们从黑色素瘤的体细胞突变数据中提取到6 个突变signature,分别为突变signature 7(75.9％),signature 11(14.8％),signature 3(4.2％),signature 1(2.5％),signature 26(1.5％)和signature 18(1.1％).在多因素logistic 回归分析中发现signature 3 是ICB 治疗预后不佳的相关因素,携带突变signature 3 病人的具有更差的免疫应答能力.Cox 多因素生存回归分析中也发现具有signature 3 的病人预后更差.4、通过与IEDB 数据库中抗原表位比对后重新分析得到每个病人的肿瘤新抗原质量得分,发现高质量组接受ICB 治疗后的总生存期明显延长,死亡率明显降低.在多因素cox 回归分析中也发现较高的新抗原质量是免疫治疗的保护因素.结论 本研究基于目前最大样本量的黑色素瘤ICB 治疗的基因组学研究,新发现了三个与黑色素瘤免疫治疗应答相关的特征,分别是显著突变基因COL5A1,突变signature3,肿瘤新抗原质量.其中具有COL5A1 突变、高质量新抗原的病人与更好的免疫应答相关,具有突变signature 3 的病人则对ICB 治疗更加不敏感.此外,同时满足这三个特征的病人免疫应答能力好于单独具备任何一个特征的其他病人.