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EGFR靶向药如何重塑肺癌微环境？最新研究揭示关键机制

07月01日

整理：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

EGFR靶向药作为肺癌治疗的核心方案，其耐药机制与肿瘤微环境（TME）的动态演变密切相关。本研究通过数字空间分析技术（DSP），首次系统揭示了奥希替尼等EGFR-TKI治疗对EGFR突变非小细胞肺癌（NSCLC）患者TME的动态重塑过程：治疗后免疫抑制性增强、血管生成通路激活，而少数患者免疫亚型转变后对后续联合治疗响应显著。这一发现为破解靶向耐药困局、优化免疫联合策略提供了关键证据。相关成果已于2025年1月发表于iScience杂志。

研究背景

肺癌是全球癌症死亡的首要原因，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占85%，而亚洲患者中40%-60%存在EGFR经典突变（如L858R和外显子19缺失）。第三代EGFR-TKI奥希替尼通过抑制EGFR信号通路显著延长患者生存，但最终仍面临耐药问题。免疫检查点抑制剂（ICIs）虽在部分肺癌中有效，但对EGFR突变患者响应率仅20%-40%，这可能与肿瘤微环境的免疫抑制特性相关。

既往研究表明，EGFR突变型NSCLC的TME具有独特特征：低肿瘤突变负荷（TMB）、PD-L1表达水平波动大（本研究中44%患者PD-L1<1%）、CD8+ T细胞浸润不足，且富含调节性T细胞（Treg）、M2型巨噬细胞和髓系抑制细胞（MDSCs）。尽管EGFR-TKI治疗初期可短暂激活T细胞免疫（如增加CD8+ T细胞浸润、下调CCL22趋化因子），但长期治疗后的TME演变规律尚未明确。IMpower150临床试验发现，对于EGFR-TKI耐药患者，联合抗血管生成药物贝伐珠单抗的“ABCP方案”（阿替利珠单抗+贝伐珠单抗+卡铂+紫杉醇）能改善生存，但具体机制仍不清楚。

本研究通过高精度空间转录组技术，解析25例EGFR突变患者（23例接受奥希替尼）治疗前后肿瘤核心（PanCK+区域）与免疫浸润区（CD45+区域）的基因表达谱及细胞组成动态，揭示耐药后TME的免疫抑制重塑机制，为逆转耐药提供新思路。

研究方法

纳入25例EGFR突变NSCLC患者（中位年龄62岁，68%女性，88%无吸烟史），其中14例提供配对治疗前后组织样本。利用NanoString GeoMx DSP平台对171个肿瘤区域进行全转录组分析，通过抗PanCK（肿瘤标志）和CD45（免疫标志）抗体标记区分肿瘤核心与免疫浸润区，结合核染色定位空间信息。每个样本选取至少1个高免疫浸润的CD45+区域（中位面积660μm×785μm）进行紫外切割及探针捕获。数据经Q3标准化后，使用CIBERSORTx反卷积算法解析22种免疫细胞亚群，结合Thorsson免疫分型系统（C1-C6亚型）评估微环境特征。免疫组化验证Treg（CD3+Foxp3+）和M2巨噬细胞（CD68+CD163+）的动态变化。

研究结果

1、基因表达与通路重塑：免疫抑制与促癌信号并进

在免疫浸润区域（CD45+），治疗后干扰素γ信号通路（HLA-B、STAT1、TRIM2等）显著下调（p<0.05），PD-1/CTLA-4相关信号（PDCD1、CTLA4、CD28家族基因）及抗原呈递分子（HLA-DQA2）同步减弱。同时，细胞外基质（ECM）重构相关基因（CTSL、ITGB3、FBLN1）和胶原形成基因（COL5A1、PXDN）表达升高（log2FC>1.5）。血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）介导的增殖通路在配对样本中显著激活（p=0.01），而T细胞趋化因子CCL5和炎症因子IL32表达下降，提示免疫细胞招募能力受损（图1）。

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图1. 治疗前/后样本间差异表达基因分析。（A）免疫区域和（B）肿瘤区域维恩图显示整体样本（外环）与配对样本（内环）的差异表达基因（DEGs）。红色表示治疗后上调基因，蓝色表示下调基因，具体基因名称标注于图下方。（C-F）火山图展示治疗前/后DEGs分布：整体免疫区域（C）、配对免疫区域（D）、整体肿瘤区域（E）、配对肿瘤区域（F）。（G）配对肿瘤样本中犬尿氨酸通路评分（平均值±标准差）。（H）基于GEO数据库（GSE259387）的火山图显示治疗前/后DEGs分布。

肿瘤核心区域（PanCK+）的表观遗传调控通路全面激活：DNA甲基化（DNMT1）、组蛋白去乙酰化（HDAC1/2）和PRC2复合体（EZH2、SUZ12）相关基因上调（p<0.01）。上皮-间质转化（EMT）标志物（FN1、MMP9、ADAM28）及促血管生成因子（FGFBP1、FGFR1、NRP2）表达增加，而细胞连接蛋白（CLDN11）和免疫球蛋白基因（IGKC、IGHG3）显著减少。独立数据集（GEO:GSE259387）验证了奥希替尼治疗后血管生成（EFNB1、AKT3）和ECM重构（COL5A2、COL11A2）通路的持续激活（图1）。

2、免疫细胞动态演变：M2巨噬细胞主导免疫荒漠

CIBERSORTx分析显示，奥希替尼治疗后浆细胞比例从22.2%降至11.7%（p=0.025），而M2型巨噬细胞在配对样本中增加（p=0.145）。免疫组化进一步证实：63.6%（7/11）患者的CD68+CD163+巨噬细胞显著升高（p=0.003），且与CD8+ T细胞数量呈负相关（r=-0.52）。调节性T细胞（CD3+Foxp3+）在治疗后浸润增加（p=0.033），免疫耗竭标志物CTLA4表达下降，但PD-1和TIM3未显著变化（图2）。微环境评分（stromal score）和免疫评分（immune score）分别降低15%和22%（p<0.05），提示整体免疫活性抑制。
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图2. 治疗前后样本的免疫环境比较。（A-B）基于CIBERSORTx分析的整体样本（A）与配对样本（B）中10种免疫细胞亚型比例的点状分布图。（C）配对样本中CD3、CD68、Foxp3及CD163的免疫组化染色结果。（D）配对样本中CD8+ T细胞与M2巨噬细胞的负相关性散点图（R平方值=0.4836，p=0.012）。（E）基于xCell算法的免疫评分、间质评分及微环境评分的箱线图。（F）CTLA4、HAVRC2、PDCD1、IDO1、GBP5和TOP2A基因表达水平的箱线图比较。

3、免疫亚型转变：C4型主导下的治疗机遇

基于Thorsson分型，治疗前样本以干扰素γ主导的C2亚型为主（高表达CXCL9、GZMA、PRF1），而治疗后62%患者转为淋巴细胞耗竭的C4亚型（高表达COL1A1、SPARC，M2巨噬细胞占比达38%）。C2亚型区域高表达共刺激分子（CD80、ICOS）和细胞毒性标志物（GZMB），而C4区域以整合素（ITGAV）和促纤维化基因（TGFBI）为主，形成物理性免疫屏障（图3）。值得注意的是，两名患者（LC14和LC23）呈现C4→C2的逆向转变：LC14治疗后CD163+巨噬细胞比例从42%降至18%，LC23的M2占比从51%降至29%。这两例患者后续接受ABCP方案治疗，分别获得15.2个月和22.7个月的无进展生存期（PFS），显著优于其他C4型患者（中位PFS 6.8个月）。

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图3. 治疗后免疫亚型变化。(A) 治疗前后配对样本的免疫亚型分类变化；(B) C4亚型中M2巨噬细胞与EGFR水平显著高于其他亚型；(C) 典型患者的空间分布与细胞比例解析。

研究结论

本研究通过空间多组学技术首次阐明：EGFR-TKI耐药后，肿瘤微环境呈现“双重重塑”——免疫抑制增强（Treg/M2巨噬细胞扩增、干扰素信号沉默）与促癌通路激活（血管生成、EMT、表观遗传失调）并存。尽管多数患者进展为C4型免疫荒漠，但少数病例通过C4→C2亚型逆转，揭示微环境可塑性可能成为后续免疫治疗响应的关键窗口。

临床转化层面，ABCP方案中贝伐珠单抗可能通过抑制VEGFR2通路逆转奥希替尼诱导的血管增生，而阿替利珠单抗在C2亚型中能更有效激活残留的T细胞免疫。研究结果为EGFR-TKI耐药后序贯治疗提供了三重启示：1）抗血管生成药物是联合治疗的基石；2）免疫亚型动态监测可指导用药时机；3）靶向HDAC或PRC2可能逆转表观遗传沉默。未来需扩大样本验证C2亚型作为ABCP疗效预测标志物的价值，并探索靶向-免疫-抗血管序贯治疗的最佳组合模式。

参考文献

Kim S, Koh J, Kim TM, et al. Remodeling of tumor microenvironments by EGFR tyrosine kinase inhibitors in EGFR-mutant non-small cell lung cancer. iScience. 2025;28(2):111736. Published 2025 Jan 2. doi:10.1016/j.isci.2024.111736。

审批编号：CN-158248

过期日期：2025-07-15

本材料由阿斯利康提供支持，仅供医疗卫生专业人士参考

责任编辑：肿瘤资讯-Yuno
排版编辑：肿瘤资讯-Sally