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【前沿进展】EGFR突变NSCLC向SCLC演变的转录组异质性

12月04日

整理：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

尽管表皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）已成为针对携带典型EGFR突变的非小细胞肺癌（NSCLC）患者的标准治疗方案，但获得性耐药依然是临床治疗中亟待解决的一大难题。尤为值得关注的是，EGFR突变型NSCLC向小细胞肺癌（SCLC）的组织学转型，被视为TKIs耐药机制中的一个关键环节。据文献报道，约有4%至10%的患者会发生此类组织学转型，进而发展为转化型小细胞肺癌（t-SCLC）。然而，截至目前，关于NSCLC与t-SCLC之间转录组层面的变化，尚缺乏深入的探索与研究。近日，首尔国立大学医院Tae Min Kim教授团队在Clinical Cancer Research杂志发表了相关研究，为我们揭示了这一机制。

研究方法

该研究对10例患者的福尔马林固定和石蜡包埋(FFPE)组织切片进行了空间谱分析，对59个目标区域（ROI）进行了全转录组分析，涵盖了22个肺腺癌样本、7个混合型SCLC/NSCLC样本以及30个t-SCLC 样本，系统比较了肿瘤在转化前后的转录组特征及其差异表达基因（DEGs）。

研究结果

NSCLC和t-SCLC肿瘤的空间转录组学

使用NanoString GeoMx^®数字空间分析（DSP）平台上的Human NGS Whole Transcriptome Atlas（WTA）面板，分析了FFPE组织切片的全转录组，在59个基于组织学和免疫染色分析的目标区域（ROIs）中产生了约14,000个基因。根据组织学特征和CK及/或NCAM1的表达情况，在被诊断为CSCLC的患者中，将ROIs分别归类为LADC、SCLC或混合型。具体而言，在59个ROIs中，有22个被归类为LADC，30个为SCLC，7个为CSCLC。此外，这些ROIs中有17个属于野生型EGFR。

向SCLC转化过程中的动态转录组变化

SCLC的亚型主要由RNA表达的ASCL1、NEUROD1、POU2F3和YAP1转录调控因子定义。使用这些标记物对所有t-SCLCs进行聚类分析，结果显示66.6%的CSCLC样本在EGFR-TKI治疗前是非神经内分泌亚型(Non-NE)，而93.7%的t-SCLC样本EGFR-TKI后演变为神经内分泌高亚型（NE-high）。

通过免疫组化（IHC）分析四种亚型标记的蛋白表达，发现所有样本至少对一个亚型标记呈阳性，且一半的肿瘤对多个亚型标记呈阳性。尽管mRNA和蛋白亚型标记表达在大多数样本中一致，但同一患者内也鉴定出多种亚型，显示出SCLC的肿瘤内异质性（ITH）。EGFR突变状态并不影响亚型差异。在包含LADC组分的ROIs中，研究者评估了典型SCLC标记SYP、NCAM1和CHGA的表达，发现大多数EGFR-TKI治疗后的样本显示出高表达的典型SCLC标记，表明这些肿瘤具有神经元亚型。YAP1主导的亚型比其他亚型显示出更低的SCLC标记表达。无论是否接受EGFR-TKI治疗，SCLC标记的表达均被证实，表明神经内分泌谱系转变可能在EGFR-TKI治疗前就已发生。进一步分析发现，不同的主要亚型在同一个患者内的不同区域可以变化。当NE亚型占主导地位时，观察到NE签名的明显变化，而NE低亚型没有显著差异。此外，研究者比较了EGFR-TKI治疗前LADC和CSCLC或SCLC之间的基因表达谱，发现大多数在LADC中高表达的基因在CSCLC中表达较低。通路分析揭示了CSCLC中受体酪氨酸激酶信号的下调，以及神经系统、NOTCH信号和HDAC相关通路的上调。综上所述，该研究表明，在EGFR-TKI治疗后，t-SCLC获得神经元亚型伴随着动态的基因表达变化，这一变化独立于EGFR-TKI治疗，突出了SCLC转化的异质性。

EGFR突变NSCLC中的差异表达基因

为解码转化过程中发生的分子变化，DEG分析结果显示，在EGFR突变NSCLC样本中，LADC和t-SCLC之间存在许多DEGs。值得注意的是，LADC中富集的基因数量超过了t-SCLC中的基因数量，表明转化伴随着更多基因表达的减少。在t-SCLC组分中上调的基因包括神经分化（INSM1和NEUROD1）、Hes6（Notch信号的抑制因子）、PI3K信号通路（AKT3、GNG4、GNG8和IGF2）、细胞周期（CDKN2C、TUBB2B、TPX2、UBE2C和UBE2S）和表观遗传调节因子（EZH2和组蛋白家族基因）。在LADC中富集并在t-SCLC中下调的基因包括受体酪氨酸激酶（RTK；FOS、YAP1、CTSD和EGFR）信号、免疫系统（干扰素信号通路、HLA基因、B2M和ICAM1）以及SFTPB、NAPSA和RNASE1，这些基因与肺细胞谱系相关，并且经常在转录水平上共表达。

t-SCLC细胞系的特征和治疗脆弱性

研究建立了两个t-SCLC细胞系，SNU-4505和SNU-2962A，它们分别代表了不同的SCLC亚型。SNU-2962A细胞系被归类为NEUROD1亚型，具有高表达的神经内分泌基因和典型的SCLC标记基因；而SNU-4505细胞系则被归类为YAP1亚型，具有EMT特征和低表达的神经内分泌相关基因及SCLC标记。研究发现，PLK1敲低显著降低了两个细胞系的细胞活力，与表观遗传调节因子相关的通路在t-SCLC中上调，进一步分析DEGs发现，许多染色质修饰酶在t-SCLC中高度表达。药物敏感性筛选研究发现组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂和紫杉类药物显著降低了两个细胞系的细胞活力，这两个对EGFR-TKIs产生耐药性的t-SCLC细胞系仍然对EGFR-TKIs耐药，无论它们是否表达EGFR表达。

HDAC抑制剂在体外和体内t-SCLC模型中恢复EGFR表达

HDAC抑制剂在表观遗传和非表观遗传调节中发挥重要作用，包括调节染色质结构、细胞周期和细胞死亡。有趣的是，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂恢复了SNU75 2962A细胞及其类器官模型中的EGFR表达。在体外和体内模型中验证了第三代EGFR-TKI与HDAC抑制剂的协同效应。

研究结论

该研究推进了我们对t-SCLC分子景观的理解，并提供了潜在的治疗策略。利用空间RNA分析，该研究确定了LADC、CSCLC和t-SCLC的不同转录组特征，强调了在谱系可塑性过程中动态的基因表达变化。研究发现支持基于四个转录因子对t-SCLC亚型进行分类，类似于经典SCLC。此外，该研究证实了在转化过程中多个信号通路的变化，特别是在EGFR-TKI治疗后神经元分化的显著变化。结果表明，HDAC抑制剂等表观遗传修饰剂可能有望通过恢复EGFR表达来治疗t-SCLC，从而重新使t-SCLC细胞对EGFR-TKIs敏感，有望成为t-SCLC新的治疗策略。

参考文献

Oh S, Koh J, Kim TM, Kim S, Youk J, Kim M, Keam B, Jeon YK, Ku JL, Kim DW, Chung DH, Heo DS. Transcriptomic Heterogeneity of EGFR-Mutant Non-Small Cell Lung Cancer Evolution Toward Small-Cell Lung Cancer. Clin Cancer Res. 2024 Oct 15;30(20):4729-4742. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-24-0160. PMID: 39150541.

声明：本材料由阿斯利康提供，仅供医疗卫生专业人士参考

审批编号：CN-147498 过期日期：2025-02-19

责任编辑：肿瘤资讯-Yuno
排版编辑：肿瘤资讯-Julian