细胞外基质–MYCAF特征与HPV+头颈鳞状细胞癌（HNSCC）患者对德瓦卢单抗（Durvalumab）+二甲双胍（Metformin）联合新辅助aPD-L1免疫检查点抑制治疗的耐药性相关 开放获取

临床前研究：基于多组学分析，头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）患者对免疫检查点抑制剂（ICI）联合二甲双胍（DM）的反应差异与肿瘤微环境（TME）中纤维母细胞-肿瘤相关纤维母细胞（CAFs）的富集状态相关。非响应者基线样本中，ECM-MYCAF细胞状态显著富集，而响应者则表现出Langerhans-like树突状细胞（DCs）的增强浸润及抗原呈递相关基因（如MHC I/II）的上调。空间转录组学显示，非响应者的肿瘤边缘区域ECM活性更高，而响应者治疗后CD8+ T细胞和IFNγ信号增强。此外，响应者中CD1a表达显著升高，提示抗原呈递功能改善。基于TCGA数据，CCL2表达与肿瘤纯度及CAFs浸润正相关，而响应者治疗后CCL2在肿瘤中的表达下降，与M2型巨噬细胞减少和抗原呈递增强相关。初步验证了二甲双胍通过代谢重编程重塑TME，增强ICI疗效的机制。

　　
### 头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）新辅助治疗中Durvalumab联合甲酸咪唑的疗效与分子机制研究

#### 一、研究背景与目的
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是第七大常见恶性肿瘤，其预后较差（5年生存率约55%）。尽管免疫检查点抑制剂（ICI）如Durvalumab（抗PD-L1单抗）在复发/转移性HNSCC中显示出一定疗效（ORR约17%），但单药治疗响应率有限。本研究旨在评估Durvalumab联合甲酸咪唑（metformin）的新辅助治疗（nICI）方案对HPV阳性HNSCC的疗效及分子机制，并探索非响应与响应的预测生物标志物。

#### 二、研究设计与方法
1. **临床试验设计**
- **患者人群**：纳入20例HPV阳性、可手术的非糖尿病HNSCC患者，随机分为Durvalumab单用组（D组）和Durvalumab联合甲酸咪唑组（DM组，3:1比例）。
- **治疗方案**：DM组在Durvalumab单次静脉输注（1500 mg）的基础上，每日口服甲酸咪唑，剂量从500 mg/日逐步上调至2000 mg/日，持续至手术前4周。
- **评估指标**：包括影像学RECIST 1.1标准、病理治疗应答（PTE）及多组学分析（转录组、蛋白质组、空间转录组）。

2. **多组学分析技术**
- ** bulk RNA-seq**：分析肿瘤组织整体转录特征，结合GSEA（基因集富集分析）和EcoTyper（细胞状态分类工具）解析免疫微环境。
- **空间转录组学（DSP）**：通过NanoString GeoMx技术，将肿瘤组织分为上皮肿瘤区（PanCKe）、基质CD163+区（CD163e）和免疫浸润区（CD45e），评估空间异质性。
- **WES（全外显子测序）**：分析肿瘤突变负荷（TMB）及关键基因突变特征。
- **IHC染色**：检测CD1a（树突状细胞标记）、periostin（成纤维细胞标志）等蛋白表达。

#### 三、关键研究结果
1. **临床疗效与安全性**
- **安全性**：DM组未出现III-IV级治疗相关不良事件（AE），仅1例III级不良事件（皮瓣愈合不良，可能与甲酸咪唑无关）。
- **病理应答**：DM组中55%患者达到病理治疗应答（pTR1），但应答程度较低（10%-20%），可能与单次Durvalumab给药有关。
- **影像学缓解**：DM组中14例（40%）达到部分缓解（PR），显著高于D组（6例，17%）（P=0.04）。

2. **分子标志物与非响应机制**
- **基线特征**：非响应者（NR）在肿瘤组织中呈现高表达periostin（POSTN）和ADAMTS5（金属蛋白酶），提示外周基质-肌成纤维细胞（ECM-MYCAF）富集状态。而响应者（R）则表现出Langerhans-like树突状细胞（DC）和干扰素（IFN）信号增强。
- **空间异质性分析**：
- **PanCKe区（上皮肿瘤区）**：NR组富集ECM-MYCAF特征（如POSTN、TGFβ信号通路），而R组显示IFNγ、MHC I/II上调。
- **CD163e区（基质区）**：NR组中M2型巨噬细胞浸润增加，而R组显示M1型巨噬细胞和DC（CD1a+）的增强。
- **关键基因与通路**：
- **POSTN与ADAMTS5**：这两个基因在NR组中显著高表达（P<0.01），且与CD8+ T细胞浸润减少、肿瘤纯度降低相关（TCGA数据验证）。
- **MYC-V1通路**：NR组治疗后MYC靶基因（如E2F、CDKN1）上调，提示细胞周期加速和增殖增强，与非响应相关。
- **CCL2/MCP-1**：DM治疗后，患者外周血CCL2水平显著升高（P<0.01），且与CD163e区基质重塑相关（NR组基线CCL2高表达）。

3. **免疫微环境动态变化**
- **响应者**：治疗后TME（肿瘤微环境）向免疫主导型转变，表现为CD8+ T细胞浸润增加（频率提升30%）、IFNγ和MHC II上调，抗原呈递相关基因（如HLA-DPB1）显著激活。
- **非响应者**：ECM-MYCAF特征持续存在，且巨噬细胞极化未改善（M2型比例增加20%）。

4. **代谢与信号通路调控**
- **HIF-1α代谢通路**：NR组基线样本中HIF-1α相关基因（如GLUT1、CAVEOLIN-1）高表达，提示肿瘤低氧状态和代谢重编程。
- **mTOR通路**：甲酸咪唑可能通过抑制mTOR（AMPK激活）减轻ECM沉积，促进CD8+ T细胞耗竭逆转。

#### 四、机制与临床意义
1. **非响应的核心机制**
- **ECM-MYCAF富集**：非响应者肿瘤中存在大量成纤维细胞和僵化基质，物理屏障限制免疫细胞浸润（如CD8+ T细胞与肿瘤细胞距离缩短50%）。
- **免疫抑制表型**：POSTN和ADAMTS5通过诱导M2型巨噬细胞、抑制DC成熟（CD1a表达降低40%）和Treg细胞扩增，形成免疫抑制微环境。

2. **响应者的协同机制**
- **Durvalumab单药作用**：通过PD-L1阻断解除CD8+ T细胞耗竭（效应细胞耗竭标志物CD39A表达下降）。
- **甲酸咪唑增强效应**：
- **代谢重编程**：抑制HIF-1α（如低氧相关基因CAVEOLIN-1表达降低60%）和mTOR通路（如PI3K/AKT信号减弱）。
- **ECM重塑**：弹性纤维形成增加（如COL4A1表达上调2倍），促进CD8+ T细胞和DC浸润。
- **抗原呈递增强**：MHC I/II和交叉呈递分子（如CD1a）表达上调，与Langerhans-like DC状态相关。

3. **生物标志物指导的个体化治疗**
- **预测模型**：基于POSTN、ADAMTS5和CD1a的11基因签名可区分响应者与非响应者（AUC=0.97）。
- **治疗策略优化**：
- **高ECM-MYCAF患者**：推荐联合抗纤维化药物（如Ponceau 871）或靶向CAFs的药物（如TGFβ抑制剂）。
- **低CD1a/高CCL2患者**：需补充抗原呈递细胞（如DC疫苗）或靶向CCL2的抑制剂（如satraplatin）。

#### 五、研究局限性
1. **样本量限制**：仅纳入20例HPV阳性患者，且样本集中于口腔癌和下咽癌，结果推广需更多队列验证。
2. **单次给药的局限性**：Durvalumab单次剂量可能不足以诱导显著免疫应答，未来需评估多周期给药（如每3周一次）的增效作用。
3. **代谢干预的长期影响**：甲酸咪唑作为降糖药，长期使用可能影响代谢稳态，需进一步研究短期（4周）与长期（术后辅助治疗）的疗效差异。

#### 六、未来方向
1. **机制探索**：通过单细胞测序解析ECM-MYCAF富集区（如CD163e）的细胞互作网络，明确成纤维细胞与免疫细胞（如M2巨噬细胞）的负反馈机制。
2. **转化研究**：
- 开发基于POSTN/ADAMTS5的液体活检检测工具（如纳米孔测序）。
- 临床前模型验证靶向弹性纤维（如Collagenase B）或CAFs的潜力。
3. **联合治疗策略**：探索Durvalumab联合甲酸咪唑与抗血管生成药物（如贝伐珠单抗）或免疫佐剂（如抗PD-1单抗）的协同效应。

#### 七、总结
本研究首次系统揭示HPV阳性HNSCC患者对Durvalumab联合甲酸咪唑治疗的分子分型：非响应者以ECM-MYCAF富集为特征，而响应者表现为免疫微环境重塑（CD8+ T细胞/DC活化）和代谢重编程（HIF-1α/mTOR抑制）。这些发现为开发基于生物标志物的个体化治疗策略提供了理论依据，并提示联合抗纤维化或抗原呈递增强剂可能成为改善疗效的关键。