Cancer cell | 腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞的亞型決定了肺癌不同的治療模式

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撰文：驕陽似我

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腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）具有高度異質(zhì)性鲸伴。本文建立了一個(gè)活的非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者活檢標(biāo)本中的CAF生物庫快耿，其中包括臨床NSCLC中廣泛的CAF分子譜旦棉。本文對(duì)CAF異質(zhì)性進(jìn)行功能性探究芦圾，確定了三種功能亞型：（1）對(duì)癌癥具有強(qiáng)烈的保護(hù)作用澈段，并高度表達(dá)HGF和FGF7欣范；（2）對(duì)癌癥具有中度保護(hù)作用杯矩，并高度表達(dá)FGF7亮元；（3）提供最低限度保護(hù)的。CAF之間的這些功能差異是由其內(nèi)在TGF-β信號(hào)調(diào)節(jié)的循头，TGF-β信號(hào)抑制HGF和FGF7的表達(dá)绵估。這種CAF功能分類與患者對(duì)靶向治療的臨床反應(yīng)相關(guān)，也與腫瘤免疫微環(huán)境相關(guān)卡骂，因此提供了指導(dǎo)個(gè)性化治療的途徑国裳。

當(dāng)前的個(gè)性化癌癥治療模式主要基于癌細(xì)胞的分子特征，例如致癌突變全跨。然而缝左，患者很少達(dá)到完全緩解，患者反應(yīng)的深度和持續(xù)時(shí)間差異很大浓若。這些差異背后的原因尚未完全理解渺杉。尚未確定癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）之間的功能差異是否在觀察到的不同臨床反應(yīng)中起主要作用，以及分析CAF異質(zhì)性是否可以改善癌癥治療挪钓。

近期是越，在Cancer cell雜志上發(fā)表了一篇名為“Three subtypes of lung cancer fibroblasts define distinct therapeutic paradigms”的文章，文章中建立了一個(gè)CAF生物庫碌上，這些CAF來源于非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者的活組織檢查倚评，具有特定的致癌改變，如表皮生長因子受體（EGFR）突變和間變性大細(xì)胞淋巴瘤激酶（ALK）融合馏予。這一大批CAF使我們能夠充分概括具有不同分子特征的廣泛NSCLC CAF天梧。這篇文章從功能上描述了非小細(xì)胞肺癌CAF的特點(diǎn)，揭示了它們的不同功能霞丧，并展示了它們潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值呢岗。

為了捕捉NSCLC中CAF的多樣性以進(jìn)行功能研究，本文從NSCLC活組織切片中建立了大量患者培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞（PDF）蚯妇，其中含有EGFR突變或ALK融合等靶向致癌因子敷燎。首先檢查了非小細(xì)胞肺癌CAF的表型異質(zhì)性程度。與不同腫瘤間質(zhì)的不同病理組織學(xué)表現(xiàn)類似箩言，PDF在其形態(tài)和生長模式方面表現(xiàn)出相當(dāng)大的變異性硬贯。在分子水平上隐圾，發(fā)現(xiàn)肌成纖維細(xì)胞標(biāo)記物aSMA（由ACTA2編碼）的CAFs表達(dá)在不同的活檢組織中存在差異届案，并且這種多樣性在相應(yīng)的PDF培養(yǎng)物中保持不變。故沒有觀察到先前定義的成纖維細(xì)胞活化標(biāo)記物在PDF培養(yǎng)和活檢之間的系統(tǒng)性變化毕贼。對(duì)這些PDF模型中10個(gè)CAF標(biāo)記物的表達(dá)進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)1型膠原a2（COL1A2）和aSMA的表達(dá)與患者年齡密切相關(guān)拄衰，而血小板衍生生長因子受體a（PDGFRA）和S100A4的表達(dá)與腫瘤活檢部位相關(guān)它褪。因此，PDF庫為研究這些關(guān)鍵問題以了解功能性CAF異質(zhì)性提供了寶貴的資源翘悉。本文分析了1465個(gè)成纖維細(xì)胞茫打，這些細(xì)胞來自切除的NSCLC的代表性scRNA序列數(shù)據(jù)集，包括肺腺癌妖混、鱗狀細(xì)胞癌和大細(xì)胞癌中的CAF老赤。綜上所述，該P(yáng)DF文庫在很大程度上捕獲了患者NSCLC中存在的CAF的分子異質(zhì)性制市。圖1：充分捕獲非小細(xì)胞肺癌CAF異質(zhì)性的活體生物庫的建立抬旺。

由于MET和FGFR可反復(fù)和潛在地介導(dǎo)CAF驅(qū)動(dòng)的EGFRi耐藥性，本文根據(jù)其激活這些通路的能力對(duì)PDF進(jìn)行分類祥楣。本文分析了所有60例PDF的EGFR-TKI救援概況开财，包括來自非EGFR+NSCLC的22例PDF，并確定了CAF的三種不同功能亞型：亞型I通過MET有力和廣泛地救援了EGFRi误褪，無論是否涉及FGFR责鳍；第二亞型主要通過FGFR進(jìn)行更適度的搶救；亞型III的救援效果最小振坚。通過分析PDF匹配的患者薇搁，本文發(fā)現(xiàn)CAF的這種功能分類與患者的年齡斋扰、活檢部位或腫瘤癌基因狀態(tài)無關(guān)渡八，這表明這種分類不僅限于EGFR+肺癌。三種功能性定義的CAF亞型闡明了克服CAF介導(dǎo)的治療耐藥性的不同治療策略：需要MET加FGFR通路阻斷來對(duì)抗I型CAF的影響传货，II型CAF需要FGFR通路阻斷屎鳍，III型CAF不需要組合。雖然非選擇性FGFR配體FGF1和FGF2也具有拯救癌細(xì)胞生長的潛力问裕，但在具有阻斷抗體的條件培養(yǎng)基中逮壁，只有FGF7的特異性靶向性，而不是其他FGF粮宛，大大緩解了PDF介導(dǎo)的拯救窥淆。根據(jù)功能分類，與III型PDF相比巍杈，I型PDF表達(dá)最高的HGF忧饭，I型和II型PDF表達(dá)高FGF7。作為一項(xiàng)獨(dú)立驗(yàn)證筷畦，三種功能定義的PDF的比例與先前NSCLC sRNA序列數(shù)據(jù)集中具有高HGF词裤、低HGF/高FGF7和低HGF/低FGF7水平的肺CAF的比例相似刺洒。圖2：HGF和FGF7的表達(dá)定義了三種具有不同治療策略的CAF亞型。

為了研究亞型I和II PDF中HGF和FGF7過度表達(dá)的機(jī)制吼砂，與亞型III PDF相比逆航，本文對(duì)21個(gè)PDF進(jìn)行了RNA測序，并基于前1000個(gè)可變表達(dá)基因進(jìn)行了聚類分析渔肩。結(jié)果顯示亞型I和II PDF更緊密地聚集在一起因俐，而大多數(shù)亞型III PDF明顯不同于其他類型，表明亞型I和亞型II PDF中HGF和FGF7的過度表達(dá)可能是整體轉(zhuǎn)錄變異的一部分周偎。為了確定與HGF和FGF7過度表達(dá)相關(guān)的潛在信號(hào)通路女揭，本文通過KEGG通路分析對(duì)亞型I和II PDF中過度表達(dá)的基因進(jìn)行注釋。與亞型III相比栏饮，亞型I和II PDF中的三條通路通常與基因過度表達(dá)相關(guān)吧兔，包括轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）信號(hào)通路。本文發(fā)現(xiàn)主要是TGF-β1的上游基因在亞型I和II PDF中過度表達(dá)袍嬉，包括核心蛋白聚糖（DCN）境蔼、纖維調(diào)節(jié)蛋白（FMOD）和潛伏性TGF-β結(jié)合蛋白1（LTBP1），所有這些基因都已知抑制細(xì)胞外空間中的TGF-β1激活伺通。值得注意的是箍土，TGF-β1本身在所有三種CAF亞型中表達(dá)相似。因此推測I型和II型PDF亞型由于過度表達(dá)這些抑制因子罐监，可能具有較低的TGF-β信號(hào)活性吴藻。信號(hào)分析證實(shí)，TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)的兩個(gè)關(guān)鍵介質(zhì)磷酸化SMAD2和磷酸化SMAD3在亞型III型PDF中顯著存在弓柱，但在亞型I和II型PDF中僅極少沟堡。有趣的是，與III型PDF相比矢空，I型和II型PDF在總SMAD2和SMAD3水平上似乎具有更高的可變性航罗。總的來說屁药，這些數(shù)據(jù)支持NSCLC CAF功能分類與內(nèi)在調(diào)節(jié)的TGF-β信號(hào)相關(guān)粥血，并且這種功能區(qū)別獨(dú)立于創(chuàng)傷愈合過程中確定的典型肌成纖維細(xì)胞狀態(tài)或胰腺星狀細(xì)胞研究中的iCAF mCAF分類。

接下來檢測TGF-β信號(hào)是否調(diào)控HGF和FGF7的表達(dá)酿箭。成纖維細(xì)胞中TGF-β信號(hào)的丟失與小鼠HGF分泌增加和旁分泌MET激活有關(guān)复亏。在人肺CAF中，TGF-β1治療抑制了亞型I和II PDF中HGF和FGF7的表達(dá)缭嫡，并降低了它們產(chǎn)生EGFRi耐藥性的能力缔御。相反，用TGF-β受體I型抑制劑vactosertib（TGFBR1i）治療III型PDF可增加HGF的表達(dá)械巡，并在較小程度上增加FGF7的表達(dá)刹淌。因此饶氏，CAF的內(nèi)在TGF-β信號(hào)在確定HGF和FGF7水平方面具有重要作用，HGF有勾、FGF7和磷酸化SMAD2可作為區(qū)分CAF亞型的功能標(biāo)記物疹启。作為一種補(bǔ)充方法，對(duì)PDF RNA-seq數(shù)據(jù)中表達(dá)最可變的基因的分析也確定了區(qū)分CAF功能亞型的分子標(biāo)記蔼卡。與III型PDF相比喊崖，I型和II型PDF中有四種轉(zhuǎn)錄因子可能過度表達(dá)。確認(rèn)了暴露于TGFβ1的CAF中TBX2和ETV1的下調(diào)雇逞。TBX2在成纖維細(xì)胞中的作用尚不清楚荤懂。TGF-β1治療不僅降低了I亞型PDF中TBX2 mRNA水平，而且降低了TBX2核濃度塘砸。相反节仿，在亞型III型PDF中，TGFBR1i治療后TBX2核濃度增加掉蔬。另外廊宪，敲除TBX2可抑制亞型I和II型PDF中的HGF和FGF7表達(dá)，而過度表達(dá)TBX2可增加亞型III型PDF中的HGF和FGF7水平女轿〖簦總的來說，這些數(shù)據(jù)表明蛉迹，CAFs固有的TGF-β信號(hào)有助于成纖維細(xì)胞的功能異質(zhì)性傅寡，至少部分通過包括ETV1和TBX2的轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)。圖3：內(nèi)源性TGF-β信號(hào)通過抑制HGF和FGF7的表達(dá)促進(jìn)CAF功能異質(zhì)性北救。

接下來通過分析三個(gè)患者隊(duì)列荐操，檢查CAF的功能亞型是否與患者的臨床反應(yīng)相關(guān)。在第一個(gè)隊(duì)列中扭倾，從隨后接受共價(jià)EGFR TKI治療的12名EGFR+NSCLC患者的治療前活檢培養(yǎng)的第一周中獲得條件培養(yǎng)基中的分泌組淀零，發(fā)現(xiàn)對(duì)EGFR TKI反應(yīng)差的患者其腫瘤分泌組中HGF和FGF7水平較高。對(duì)于第二組13名患者膛壹，在使用共價(jià)EGFR TKI進(jìn)行初始治療之前，通過他們的活檢建立了PDF唉堪。通過比較PDF的體外拯救表型與相應(yīng)患者的臨床反應(yīng)模聋，發(fā)現(xiàn)攜帶III型CAF亞型腫瘤的患者比PDF被歸類為I型或II型的患者更有可能對(duì)EGFR TKI產(chǎn)生反應(yīng)。對(duì)于第三個(gè)獨(dú)立的EGFR+NSCLC隊(duì)列唠亚，分析了從11名患者奧西米替尼治療前后的活檢中獲得的公共RNA序列數(shù)據(jù)集链方。進(jìn)一步證實(shí)了反應(yīng)有限的NSCLC患者在其osimertinib前活檢中HGF和FGF7的表達(dá)較高。在疾病和治療過程中灶搜，間質(zhì)HGF和FGF7的豐度是動(dòng)態(tài)的祟蚀。這些發(fā)現(xiàn)提示腫瘤微環(huán)境隨著治療壓力和/或疾病進(jìn)展而發(fā)生變化工窍。因此進(jìn)一步分析了來自6名患者縱向活檢的PDF，這些患者在兩次活檢之間接受了至少一行TKI治療前酿。有趣的是患雏，從后來的活檢中獲得的PDF通常比從最初的活檢中獲得的PDF更有力，這支持了CAF的功能演變罢维，無論是選擇用于或通過治療和/或疾病進(jìn)展進(jìn)行修改淹仑。需要進(jìn)一步的工作來驗(yàn)證其他患者的這些發(fā)現(xiàn)，并區(qū)分這些可能性肺孵。圖4：CAF功能分類與患者臨床結(jié)局相關(guān)匀借。

本文報(bào)告建立了一個(gè)活的CAF生物庫，能夠重述具有不同分子表型的廣泛NSCLC CAF平窘，并使能夠以無偏見的方式系統(tǒng)地調(diào)查CAF的功能吓肋。通過利用這個(gè)PDF文庫確定了三種主要的CAF功能亞型，它們對(duì)使用EGFR和ALK-TKIs的治療表現(xiàn)出不同的影響瑰艘。圖5：文章結(jié)構(gòu)總圖蓬坡。

教授介紹：

Jeffrey A. Engelman

Jeffrey博士是諾華生物醫(yī)學(xué)研究所（NIBR）副總裁兼全球腫瘤學(xué)負(fù)責(zé)人，指導(dǎo)諾華生物醫(yī)學(xué)研究院的癌癥藥物研發(fā)磅叛。NIBR腫瘤學(xué)與NIBR免疫腫瘤學(xué)密切合作的目標(biāo)是將這些療法組合在一起屑咳，以釋放它們的全部潛力。該團(tuán)隊(duì)還希望找到新的工具和方法來幫助更多的患者弊琴。NIBR研究人員的目標(biāo)是治愈某些癌癥亞型兆龙。

杰夫于1993年在西北大學(xué)獲得化學(xué)學(xué)士學(xué)位，并獲得醫(yī)學(xué)博士和博士學(xué)位敲董。2000年畢業(yè)于阿爾伯特·愛因斯坦醫(yī)學(xué)院紫皇。他在Brigham andWomen’s Hospital完成了內(nèi)科住院醫(yī)師培訓(xùn)，在Dana Farber癌癥研究所獲得了血液學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金腋寨，并在Beth Israel女執(zhí)事醫(yī)療中心完成了博士后研究聪铺。在加入諾華之前，他是馬薩諸塞州總醫(yī)院胸腫瘤和分子治療中心的主任萄窜，在那里他研究了肺癌靶向治療的反應(yīng)和耐藥機(jī)制铃剔。他還是哈佛醫(yī)學(xué)院的副教授。

參考文獻(xiàn)：

Haichuan Hu, Zofia Piotrowska,Jeffrey A. Engelman et al.Threesubtypes of lung cancer fibroblasts define distinct therapeuticparadigms.[J]Cancer Cell 39, 1–17, November 8, 2021.