HMOX1的表达影响巨噬细胞在肺腺癌EGFR-TKI耐药性中的作用

《International Immunopharmacology》：HMOX1 expression influence the role of macrophage in EGFR-TKI resistance of lung adenocarcinoma

EGFR-TKI耐药机制与肿瘤微环境中HMOX1高表达巨噬细胞的关系研究。通过单细胞RNA测序分析12例EGFR-TKI敏感/耐药肺癌样本的肿瘤微环境，发现耐药组巨噬细胞中HMOX1高表达（M2极化表型）显著增加，且通过SPP1/FN1信号与CAM相关肿瘤细胞相互作用，抑制EGFR-TKI疗效。免疫组化验证并构建HMOX1敲低巨噬细胞模型，证实抑制HMOX1可逆转M2极化并增强药物敏感性。研究揭示了巨噬细胞通过分泌促存活因子介导EGFR-TKI耐药的新机制。

　　在肺癌治疗领域，随着对肺癌分子机制研究的深入，针对特定基因突变的靶向治疗已经成为一种重要的治疗手段。其中，表皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKI）被广泛应用于携带EGFR敏感突变的肺腺癌（LUAD）患者，显著提高了其生存率。然而，EGFR-TKI的耐药性问题仍然存在，这使得患者的预后受到严重影响。根据研究，大约46%的患者在治疗一年内会出现耐药现象，因此，进一步研究EGFR-TKI耐药的机制对于提高治疗效果具有重要意义。

在肺癌的治疗过程中，肿瘤并非仅仅由癌细胞构成，而是一个复杂的微环境生态系统，其中包括大量的非肿瘤细胞。这些非肿瘤细胞在肿瘤的发展和转移过程中扮演着重要角色。其中，巨噬细胞作为一类重要的免疫细胞，其在肿瘤微环境（TME）中的功能和表型可能对靶向治疗的敏感性产生影响。然而，目前对于巨噬细胞在EGFR-TKI耐药中的具体作用仍缺乏深入理解。本研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，分析了7458个来自12名患者的肿瘤细胞，其中包括9个对EGFR-TKI敏感的样本和3个对EGFR-TKI耐药的样本，以探讨不同肿瘤微环境对药物敏感性的影响。

研究发现，在EGFR-TKI敏感和耐药肿瘤中，免疫细胞的比例存在显著差异。具体而言，在耐药肿瘤中，淋巴细胞（包括T细胞和B细胞）是主要的免疫细胞类型，而在敏感肿瘤中，髓系细胞（如巨噬细胞、树突状细胞等）则占据主导地位。这一发现提示我们，肿瘤微环境中的免疫细胞类型可能在EGFR-TKI的疗效中起到关键作用。进一步分析表明，HMOX1高表达（HMOX1^hi）的巨噬细胞在耐药肿瘤中更为常见，且表现出M2型极化特征，这种巨噬细胞通常具有抗炎特性，可能在肿瘤进展中起到免疫抑制作用。

为了深入理解HMOX1在巨噬细胞极化中的作用，研究团队对不同类型的巨噬细胞进行了比较分析。他们发现，HMOX1的表达水平与巨噬细胞的极化状态密切相关。在M2型巨噬细胞中，HMOX1的表达显著高于M1型巨噬细胞。此外，通过构建HMOX1敲除的巨噬细胞模型，研究团队进一步验证了HMOX1在调节巨噬细胞极化中的重要性。结果显示，HMOX1的缺失显著影响了M2型巨噬细胞的形成，这表明HMOX1在巨噬细胞的免疫调节功能中起着关键作用。

除了HMOX1的表达水平，研究还发现巨噬细胞与肿瘤细胞之间的细胞间相互作用对药物敏感性有重要影响。通过CellChat和CSOMAP等工具，研究团队分析了巨噬细胞与肿瘤细胞之间的信号传递。结果表明，HMOX1^hi巨噬细胞与肿瘤细胞之间的通信强度显著高于HMOX1^lo巨噬细胞，尤其是在SPP1和FN1信号通路中。SPP1和FN1是巨噬细胞与肿瘤细胞之间重要的通信分子，它们通过与整合素受体结合，促进肿瘤细胞的存活和增殖。这提示我们，HMOX1^hi巨噬细胞可能通过这些信号通路，为肿瘤细胞提供替代的生存信号，从而导致EGFR-TKI耐药的发生。

此外，研究还通过空间模拟分析，揭示了HMOX1^hi巨噬细胞与肿瘤细胞之间的空间关系。结果显示，HMOX1^hi巨噬细胞更接近肿瘤细胞，这可能意味着它们更有效地向肿瘤细胞传递信号，从而促进耐药性的发展。然而，由于所有样本均通过CT引导的肺穿刺获取，这种采样方式可能影响空间结构的完整性，因此研究团队计划在未来的实验中采用更完整的空间样本以进一步验证这一发现。

在临床应用方面，研究团队还利用TCGA数据库中的LUAD数据集，评估了HMOX1表达水平与患者预后之间的关系。结果显示，HMOX1高表达的巨噬细胞与较差的总体生存率相关，这表明HMOX1可能是一个重要的生物标志物，用于预测EGFR-TKI治疗的耐药性。此外，通过分析HMOX1与M1和M2型巨噬细胞标志物之间的相关性，研究团队发现HMOX1的表达与M2型巨噬细胞的标志物呈正相关，而与M1型巨噬细胞的标志物呈负相关。这一结果进一步支持了HMOX1在调节巨噬细胞极化和功能中的关键作用。

研究还发现，T细胞在EGFR-TKI耐药肿瘤中的比例有所增加。这表明，EGFR-TKI可能在一定程度上重塑了肿瘤微环境，使其更有利于免疫治疗。然而，由于不同研究之间存在方法学差异和患者背景的不同，这一结论仍需进一步验证。例如，一些研究指出EGFR-TKI治疗后，CD8+ T细胞和FOXP3+ T细胞的数量减少，这可能与治疗时间的长短和个体差异有关。

综上所述，本研究通过单细胞测序技术，揭示了HMOX1高表达的巨噬细胞在EGFR-TKI耐药中的重要作用。这些巨噬细胞不仅表现出M2型极化特征，还通过SPP1和FN1信号通路与肿瘤细胞进行广泛的通信，从而影响药物的敏感性。此外，研究还强调了肿瘤微环境中免疫细胞的动态变化对治疗效果的影响，提出了未来可能的研究方向，如通过联合治疗策略来克服耐药性，以及进一步探索HMOX1在调节肿瘤微环境中的具体分子机制。这些发现为开发新的治疗策略提供了理论依据，并有助于改善EGFR-TKI治疗的疗效和患者的预后。