靶向EGFR/ERBB3轴的N-苯基喹唑啉-4-胺类抑制剂通过调控上皮-巨噬细胞互抗抑制肺纤维化

《Communications Biology》：N-phenylquinazolin-4-amine-based EGFR TKIs suppress pulmonary fibrosis by modulating the EGFR/ERBB3 axis in epithelial–macrophage interaction

本研究针对肺纤维化(PF)治疗靶点有限的临床难题，系统评估了N-苯基喹唑啉-4-胺类EGFR酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)在放射性肺纤维化(RIPF)和博来霉素诱导肺纤维化(BIPF)模型中的疗效。研究发现该类抑制剂通过特异性抑制肺泡上皮细胞EGFR/ERBB3轴磷酸化，阻断STAT5信号通路，有效减轻纤维化进程。单细胞测序证实IPF患者肺组织中EGFR通路异常激活，临床前实验显示达克替尼(dacomitinib)在抑制炎症因子(TNF-α/IFN-γ/IL-6)和纤维化方面优于尼达尼布(nintedanib)，为EGFR TKIs的临床转化提供新依据。

　　

当肺部组织经历反复损伤时，会启动异常的修复机制导致细胞外基质过度沉积，最终形成不可逆的肺纤维化(Pulmonary Fibrosis, PF)。特发性肺纤维化(Idiopathic Pulmonary Fibrosis, IPF)作为其中预后最差的类型，患者中位生存期仅2-5年。尽管FDA已批准尼达尼布(nintedanib)和吡非尼酮(pirfenidone)用于治疗，但这些药物仅能延缓疾病进展而无法逆转纤维化。更严峻的是，胸部肿瘤患者接受放疗后并发的放射性肺纤维化(Radiation-Induced Pulmonary Fibrosis, RIPF)同样缺乏有效干预手段。表皮生长因子受体(Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR)信号通路在肺上皮修复和免疫调节中起核心作用，但其在PF中的具体机制和靶向价值尚未明确。

为解决这一难题，韩国放射医学研究所Yoon-Jin Lee团队在《Communications Biology》发表研究，系统评估了具有N-苯基喹唑啉-4-胺核心结构的EGFR酪氨酸激酶抑制剂(Tyrosine Kinase Inhibitors, TKIs)在肺纤维化中的作用机制。研究人员发现，达克替尼(dacomitinib)、阿法替尼(afatinib)等第二代EGFR TKI能特异性抑制肺泡上皮细胞的EGFR/ERBB3二聚体磷酸化，并通过STAT5（而非STAT3）信号通路调控纤维化进程。尤为重要的是，单细胞RNA测序分析显示IPF患者肺上皮细胞中EGFR/ERBB3通路基因显著富集，且临床组织样本验证了EGFR/ERBB3在IPF和RIPF患者中的持续激活现象。

研究团队通过建立小鼠放射性肺纤维化(RIPF)和博来霉素诱导肺纤维化(BIPF)模型，结合人原代肺泡上皮细胞(human primary pulmonary alveolar epithelial cells, HPAEps)实验，揭示了一个全新的免疫-上皮细胞互作机制：在肺损伤早期，单核来源的促炎巨噬细胞(iNOS⁺)高表达EGF、EREG、NRG1等配体，激活肺泡上皮细胞EGFR/ERBB3信号，进而促进TNF-α、IFN-γ、IL-6等细胞因子释放；这些炎症因子又反向刺激巨噬细胞分泌更多EGF家族配体，形成恶性循环。值得注意的是，达克替尼在动物模型中表现出比尼达尼布更强的抗纤维化效果，并能同步增强放疗对肺癌模型的杀伤效果。

关键技术方法包括：1）建立90 Gy局部照射的RIPF小鼠模型和博来霉素气管灌注的BIPF模型；2）采用免疫组化/免疫荧光检测肺组织磷酸化EGFR/ERBB3表达与定位；3）通过单细胞RNA测序分析IPF患者(GSE135893数据集)和小鼠模型的细胞图谱；4）利用siRNA敲低技术验证EGFR/ERBB3在HPAEps中的功能；5）构建人源3D肺类器官模型评估药物疗效。

Increased phosphorylation of EGFR/ERBB3 and single-cell RNA sequencing analysis in lung fibrosis patients

临床样本分析显示，RIPF（n=8）和IPF（n=8）患者肺组织中磷酸化EGFR/ERBB3水平显著高于正常组织，且共定位染色证实其富集于肺泡Ⅰ型（T1a⁺）和Ⅱ型（pro-SPC⁺）上皮细胞。单细胞测序进一步揭示IPF患者上皮细胞中ERBB2/3/4表达升高，EGF/EREG配体上调，提示EGFR通路异常激活与疾病相关。

EGFR TKIs with an N-phenylquinazolin-4-amine core structure effectively inhibit RIPF

在90 Gy照射的RIPF模型中，含N-苯基喹唑啉-4-胺结构的TKIs（达克替尼、阿法替尼、sapitinib）能显著降低Ashcroft纤维化评分和胶原沉积，而第三代EGFR TKI（奥希替尼等）无此效果。体外实验表明，该类抑制剂可特异性阻断HPAEps中EGF/EREG诱导的EGFR/ERBB3磷酸化，且siRNA敲低实验证实STAT5是下游关键信号分子。

N-phenylquinazolin-4-amine core structure-based EGFR inhibitors mitigate RIPF by modulating the EGFR/ERBB3 axis in alveolar epithelial cells

RNA-seq分析发现照射后8-14天肺组织中基质金属蛋白酶（Mmp2/12/14）和胶原基因显著上调。免疫荧光显示照射区域肺泡上皮细胞EGFR/ERBB3磷酸化增强，而上述TKIs能特异性抑制该现象，证实其通过调控上皮细胞EGFR/ERBB3轴发挥抗纤维化作用。

Monocyte-derived alveolar macrophages that secrete EGFR ligands accumulate during lung fibrosis

基因集富集分析表明照射后肺组织中髓系细胞标志物表达升高。谱系追踪实验（Lyz2-Cre;tdTomato小鼠）发现tdTomato⁺/iNOS⁺巨噬细胞在照射周边区域富集，并高表达EGF/EREG/NRG1配体，提示促炎巨噬细胞通过旁分泌激活上皮细胞EGFR信号。

Egfr/Erbb3 knockdown inhibits the expression of cytokine storm-related genes and the expression EGF ligand genes in macrophages

siRNA敲低EGFR/ERBB3可抑制HPAEps的辐射诱导纤维化表型，并降低TNF-α/IFN-γ/IL-6信号通路基因表达。共培养实验证实THP-1来源的促炎巨噬细胞条件培养基能诱导上皮细胞EGFR/ERBB3磷酸化和FSP1表达升高，验证了巨噬细胞-上皮细胞的反馈环路。

EGFR inhibitor inhibits BIPF with macrophages expressing EGF ligands

在BIPF模型中，巨噬细胞EGF配体表达水平与纤维化程度正相关。口服达克替尼（20 mg/kg）比尼达尼布（60 mg/kg）更有效减轻胶原沉积和炎症因子水平，且免疫荧光显示其对肺泡上皮细胞TNF-α/IL-6/IFN-γ的抑制作用更强。

EGFR TKI dacomitinib inhibits RIPF by enhancing tumor radio-response in image-guided radiation therapy(IGRT)

在K-Ras^G12D/p53^flox/flox自发肺癌模型中，达克替尼联合图像引导放疗（45 Gy/3次）可同步抑制肿瘤生长和放射性肺损伤，微CT显示联合组肺组织保留更完整。

本研究首次揭示N-苯基喹唑啉-4-胺类EGFR TKI通过靶向上皮-巨噬细胞互作中的EGFR/ERBB3-STAT5轴抑制肺纤维化。不仅阐明达克替尼等已上市药物在PF治疗中的潜力，还提出“细胞因子风暴-EGF信号反馈环路”的新机制。该发现为EGFR靶向药物的老药新用提供理论依据，尤其对合并肺癌的PF患者具有临床转化价值。