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《Cell Reports》突破：NSCLC奥希替尼耐药后脑膜转移的治疗新靶点

08月28日

来源：Cell Reports

脑膜转移（LM）是非小细胞肺癌（NSCLC）的毁灭性并发症，临床结局差。虽然经过靶向治疗，特别是第三代酪氨酸激酶抑制剂（TKI）（包括奥希替尼、阿美替尼和伏美替尼）的治疗，这些患者的病情显著改善，但在患者出现耐药性后，治疗选择变得有限。最近，广东省人民医院吴一龙教授团队和暨南大学罗钧洪教授团队在Cell Reports杂志上发表的“脂代谢相关巨噬细胞对NSCLC患者奥希替尼耐药和脑膜转移的影响”为LM治疗提供了新的见解。文章第一作者为黎扬斯、赖文普、尹凯、郑媚美；通讯作者为吴一龙教授、罗钧洪研究员。

中枢神经系统（CNS）转移瘤，包括脑实质转移瘤（BM）和LM。然而，EGFR突变的NSCLC伴LM的免疫微环境及奥希替尼耐药后LM机制仍不清楚。为了全面了解EGFR突变NSCLC LM中的免疫细胞景观，并研究奥希替尼的潜在耐药机制，本研究相应地对脑脊液（CSF）进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）。通过阐明LM的免疫环境，揭示了与LM发展和奥希替尼耐药性相关的特定巨噬细胞亚型，为克服LM提供了潜在的治疗靶点。

LM CSF中的巨噬细胞显示异质性和免疫抑制特性

来自LM和BM患者的总计8866个巨噬细胞被重新聚类，基于标志物基因的表达鉴定出8个不同的亚型。研究者观察到LM组中CCL4_M、LYVE1_FOLR2_M和RNASE1_M亚型的比例增加，而BM组中FCN1_VCAN_M和EMP3_M亚型的比例较高（见图1）。

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图1 BM和LM患者之间巨噬细胞亚型比例的箱形图比较

巨噬细胞具有高可塑性，可分化为两种不同的表型：具有促炎和抗肿瘤作用的“经典活化”M1表型和“交替活化”M2表型，研究者根据M1/M2的表达，在M1和M2表型方面表征了LM和BM组之间每种亚型巨噬细胞的功能差异。结果显示，LM患者的巨噬细胞具有明显更强的M2表型（见图2）。在其他scRNA-seq数据集中也可以发现类似的结果。

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图2 BM和LM患者之间巨噬细胞M1和M2功能评分的比较

此外，研究者通过基于特异性标志物基因的表达对三种重要功能（抗原呈递、吞噬作用和血管生成）进行评分来评估巨噬细胞的功能性。巨噬细胞亚群之间的血管生成和抗原呈递功能评分存在差异，RNASE1_M亚型表现出更高的吞噬功能特征。与BM相比，LM中的巨噬细胞显示出更高的吞噬作用和血管生成功能评分（见图3）。这些结果表明，巨噬细胞在LM患者的CSF表现出增强的免疫抑制特性。

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图3 BM和LM患者巨噬细胞的抗原呈递（3J）、吞噬作用（3K）和血管生成功能（3L）比较

巨噬细胞亚型RNASE1_M与奥希替尼耐药和LM发生相关

该研究对10例EGFR突变型NSCLC和CNS转移患者进行深入的研究。研究发现，巨噬细胞亚型RNASE1_M在奥希替尼耐药患者中的比例显著增加，与未接受治疗的患者相比，P = 0.011；与BM患者相比，P = 0.0096（见图4）。通过LM和BM之间免疫细胞中差异表达基因（DEG）和基因本体生物学过程富集分析发现，在RNASE1_M中上调的基因与脂质代谢相关联（见图4）。该研究推测RNASE1_M代表了一种特定亚型的巨噬细胞，即已知的脂质相关巨噬细胞，可能促进了LM的进展和奥希替尼耐药性。

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图4 RNASE1_M亚型在LM及奥希替尼耐药后显著升高，RNASE1_M亚群呈现经典的脂代谢相关巨噬细胞特点

中期因子（MDK）作为RNASE1_M的调节因子和LM进展的预后生物标志物

为了探索LM中恶性上皮细胞和巨噬细胞之间的潜在调控关系，研究者进行了配体活性预测。利用NicheNet分析，计算了在来自恶性上皮细胞的LM中调节巨噬细胞表型转变的前20个配体。MDK在恶性上皮细胞中表现出最显著的特异表达（见图5A和5B）。MDK在巨噬细胞中对ALDH1A1表现出高的调节潜力，而ALDH1A1特异表达于RNASE1_M亚型（见图5A和5C）。为了进一步验证LM脑脊液中MDK的表达，利用ELISA在独立队列的CSF和浆样本中量化了MDK蛋白水平，结果显示MDK在肿瘤组织中的表达显著高于正常组织。作者并进一步在细胞实验中验证了，MDK不仅可促进巨噬细胞M2极化，还可促进巨噬细胞向RNASE1_亚型分化（图6 ）。这些结果表明MDK参与了LM进展，在调控巨噬细胞表型方面具有潜在作用，并在LM患者中作为预后生物标志物具有临床相关性。

图5 NicheNet分析揭示了恶性上皮细胞对巨噬细胞表型的影响

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图6 MDK不仅可促进巨噬细胞M2极化，还可促进巨噬细胞向RNASE1_亚型分化

细胞间的巨噬细胞与其他细胞类型之间的通讯

为了描绘EGFR突变NSCLC患者的LMs CSF中细胞间的通讯，研究者利用CellPhoneDB50构建了细胞间互动网络，并探索了不同细胞类型之间配体/受体的表达。结果发现巨噬细胞与其他细胞类型之间存在广泛的通讯，特别是与恶性上皮细胞之间（见图7D）。该研究分析揭示了恶性上皮细胞和巨噬细胞中免疫逃逸相关配体和受体之间存在免疫检查点CD 47-SIRPA相互作用（见图7E和7F）。此外，与母细胞和脑转移细胞相比，CD47在LMs和PC9细胞系的中间状态中呈上升趋势（见图7G）。研究者还观察到在奥希替尼耐药（PD）患者中，恶性上皮细胞中CD47的表达水平更高，而巨噬细胞中SIRPA的表达水平更高。此外，与其他亚群相比，与药物耐药相关的RNASE1_M巨噬细胞表现出SIRPA的表达增加，在MDK处理后，体外培养的巨噬细胞显示出SIPRA的表达增加（见图7J）。这些结果表明了巨噬细胞在LMs的肿瘤免疫微环境中的关键作用，巨噬细胞表型变化是肿瘤细胞免疫逃逸和T细胞免疫抑制的重要原因之一。

图7 LM脑脊液中细胞间通讯网络的研究

讨论

该研究对EGFR突变型NSCLC伴中枢神经系统转移的CSF进行了单细胞RNA测序。该研究发现LM的巨噬细胞表现出功能和表型异质性，并增强了免疫抑制特性。脂质相关巨噬细胞群，即RNASE1_M，与奥希替尼耐药和LM发生相关，其由恶性上皮细胞的中期因子（MDK）调节。 在LM患者中，CSF和血浆中的MDK均显著升高，在一个独立队列中，较高的MDK水平与较差的结局相关。此外，MDK还能促进巨噬细胞M2极化，促进脂质代谢和吞噬功能。此外，CSF中的恶性上皮细胞，特别是对奥希替尼耐药后，可能通过CD 47-SIRPA与RNASE1_M的相互作用实现免疫逃避。总之，该研究结果揭示了LM CSF中巨噬细胞的异质性和免疫抑制功能。重要的是，该研究确定了与奥希替尼耐药和LM进展相关的巨噬细胞（RNASE1_M），为克服LM提供了潜在治疗干预靶点。

通讯作者

吴一龙

肿瘤学教授，博士生导师，IASLC杰出科学奖获得者

广东省人民医院

中国医师协会副会长
广东省医师协会（GDMDA)会长
广东省人民医院（GDPH）首席专家
广东省肺癌研究所（GLCI）名誉所长
中国胸部肿瘤研究协作组（CTONG）主席
2018-2023年临床医学领域全球高被引科学家
中国临床肿瘤学会前任理事长，现指导委员会主任委员

罗钧洪

医学科学博士，暨南大学教授、博士生导师

国家引进海外高层次人才计划青年人才（第十六批）
国家自然科学基金外国优秀青年学者
广东省珠江人才计划引进高层次人才
曾任澳大利亚联邦科学与工业研究组织任研究员（终身制）

第一作者

黎扬斯

主治医师

广东省人民医院广东省肺癌研究所
中国临床肿瘤学会（CSCO）肿瘤生物标志物专家委员会委员
广州肺癌协会（GACA）委员
广东省科协青年科技人才
人民网金山茶花奖“人民好医生杰出贡献专家”
CSCO “35under35”优秀青年肿瘤医生
研究方向：肺癌中枢系统转移的诊疗；第一或通讯作者(含共同)发表SCI 近20篇，包括：AO、JTO、CCR等。主持国家自然科学基金面上及青年基金、广东省自然基金青年提升及面上项目、CTONG英才计划等。获世界肺癌大会International Mentorship Award、Developing Nation Education Award、广东省医学科技奖一等奖等。

赖文普

临床医学博士，博士后

博士毕业于暨南大学“临床医学+X”项目
现为暨南大学基础医学院系统生物医学系、暨南大学附属第一医院的博士后
主要研究方向包括生物信息学、人工智能建模以及肿瘤免疫学。

尹凯

博士后

广东省人民医院广东省肺癌研究所
博士毕业于南方医科大学肿瘤学专业
师从吴一龙教授，专注于肺癌临床转化研究，主要关注肺癌脑/脑膜转移动物模型及转移机制研究、HER2突变肺癌肿瘤免疫微环境研究等，已在该领域发表了系列文章。近5年来，在ASCO、WCLC、ACLC、JSMO等国际肺癌会议进行展示，以第一作者/共同第一作者在Cell reports、Journal for ImmunoTherapy of Cancer、frontiers in immunology、molecular oncology、lung cancer、JTO Clinical and Research Reports 等国际杂志发表文章，主持中国博士后科学基金面上项目1项，获得中国博士后研究人员计划资助。

郑媚美

博士、博士后

广东省肺癌研究所广东省人民医院
硕博及博士后期间师从吴一龙教授，专注于肺癌中枢神经系统转移临床转化研究。近5年来，以第一或共同第一作者在Journal of Thoracic Oncology、BMC Medicine、JAMA Network Open、European Journal of Cancer、Journal of Hematology and Oncology等发表文章；主持国自然青年基金、广东省自然科学基金面上项目、中国博士后科学基金面上项目、CTONG肺癌研究基金。在世界肺癌大会、日本肿瘤学大会等做口头汇报，并获得Young Investigator Award、International Mentorship Award、Developing Nation Award等。2022年获得第二届人民好医生金山茶花（肺癌领域）优秀典范专家荣誉。2024年入选IASLC ACADEMY。

参考文献

Li YS, Lai WP, Yin K, Zheng MM, Tu HY, Guo WB, Li L, Lin SH, Wang Z, Zeng L, Jiang BY, Chen ZH, Zhou Q, Zhang XC, Yang JJ, Zhong WZ, Yang XN, Wang BC, Pan Y, Chen HJ, Xiao FM, Sun H, Sun YL, Bai XY, Ke EE, Lin JX, Liu SM, Li Y, Luo OJ, Wu YL. Lipid-associated macrophages for osimertinib resistance and leptomeningeal metastases in NSCLC. Cell Rep. 2024 Aug 7;43(8):114613. doi: 10.1016/j.celrep.2024.114613. Epub ahead of print. PMID: 39116206.

责任编辑：肿瘤资讯-明小丽
排版编辑：肿瘤资讯-JK

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