《Pharmaceutics》：Therapy-Dependent Modulation of Fibroblast Activation Protein Expression in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma: Implications for FAP-Targeted Radiopharmaceutical Therapy
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背景/目的：本研究探讨了人胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）及临床前异种移植瘤模型中成纤维细胞活化蛋白（fibroblast activation protein, FAP）表达的治疗依赖性动态变化，旨
背景/目的：本研究探讨了人胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）及临床前异种移植瘤模型中成纤维细胞活化蛋白（fibroblast activation protein, FAP）表达的治疗依赖性动态变化，旨在为FAP靶向诊疗一体化（theranostics）的最佳患者筛选和治疗时机提供依据。方法：通过免疫荧光（immunofluorescence, IF）染色评估人PDAC样本中的FAP表达，包括未经治疗（n = 7）、化疗及放化疗敏感肿瘤（n = 8）及邻近胰腺组织（n = 4），并在转录水平通过RNA测序（RNA sequencing, RNA-seq）进行验证。将机构批量RNA-seq数据与人类肿瘤图谱网络（Human Tumor Atlas Network, HTAN）发表的PDAC队列整合，共涵盖未经治疗（n = 54）、治疗敏感（n = 9）、部分耐药（n = 14）、治疗耐药（n = 56）及邻近胰腺（n = 4）组织样本。与此同时，研究人员在FOLFIRINOX敏感的PANC-1和FOLFIRINOX耐药的SU8686 PDAC异种移植瘤中通过IF评估FAP表达的动态变化。结果：IF定量显示，与未经治疗肿瘤及邻近胰腺相比，治疗敏感的人PDAC中FAP表达升高。整合转录组分析揭示了治疗依赖性FAP调控，治疗敏感肿瘤中的FAP转录本高于耐药及未经治疗肿瘤。细胞类型去卷积显示，治疗敏感肿瘤中炎症性癌症相关成纤维细胞（inflammatory cancer-associated fibroblasts, iCAFs）减少，而耐药肿瘤中富集；肌成纤维细胞性癌症相关成纤维细胞（myofibroblastic cancer-associated fibroblasts, myCAFs）在所有治疗状态中均保持持续丰富。在异种移植瘤中，PANC-1肿瘤的FAP表达在整个治疗过程中保持不变，而SU8686肿瘤在第9天和第15天出现短暂FAP上调，但未能持续。结论：研究结果强调FAP是PDAC患者各治疗状态下丰富且可操作的诊疗一体化生物标志物。人PDAC小鼠模型可能无法可靠地再现人类FAP变化。这些发现为PDAC中FAP导向的诊疗一体化治疗提供了基于治疗信息的患者筛选框架。
论文解读：治疗依赖性FAP表达调控为PDAC靶向放射性药物提供患者分层新依据
一、研究背景与问题
胰腺癌是最致命的实体肿瘤之一，5年生存率仅为9%，其中胰腺导管腺癌（PDAC）约占胰腺癌总数的85%。PDAC标准化疗方案包括FOLFIRINOX或白蛋白紫杉醇联合吉西他滨，但这些治疗未能显著改善患者生存。PDAC治疗面临的一大挑战是其复杂的肿瘤微环境（TME），其中包含肿瘤细胞、多种基质和免疫细胞、细胞外基质、细胞因子及广泛的通讯网络，这种复杂微环境导致其对放疗和后续治疗产生显著耐药性。肿瘤微环境中的癌症相关成纤维细胞（CAFs）在肿瘤发展和治疗耐药中发挥关键作用，可通过促进血管生成、增殖、侵袭、存活和免疫抑制等多种机制驱动肿瘤进展。
成纤维细胞活化蛋白（FAP）是多种肿瘤类型中CAFs的标志物，属于质膜结合丝氨酸蛋白酶家族，在超过90%的上皮癌CAFs中显著过表达，其存在与局部肿瘤侵袭、淋巴结转移风险增加及患者生存相关。相比之下，FAP在健康组织中表达罕见，这种差异表达使其成为肿瘤诊断和治疗（诊疗一体化）的理想靶点。近年来，多种FAP靶向小分子（如喹诺酮类FAP特异性抑制剂FAPIs）、肽、抗体和纳米抗体已被开发用于诊断成像和治疗。多项FAP靶向正电子发射断层扫描（PET）和放射性药物治疗（RPT）在临床研究中显示出高肿瘤-背景摄取比。FAP靶向RPT正在推进多项早期临床试验，包括评估177Lu-PNT6555的FRONTIER试验和评估177Lu-FAP-2286的LuMIERE试验，以及FIREBOLT（NCT07213791）和177Lu-NNS309（NCT06562192）等多项早期试验。
尽管治疗势头强劲，但几个关键知识空白阻碍了FAP靶向诊疗一体化在PDAC治疗算法中的合理整合。首先，标准新辅助化疗和放化疗（CRT）如何调控PDAC中FAP表达尚不明确，这对FAP靶向干预的时机和排序有直接影响。其次，治疗应答和治疗耐药肿瘤是否表现出差异性的FAP表达模式尚属未知，而这种区分对最佳患者筛选至关重要。第三，临床前异种移植模型在治疗压力下多大程度上忠实再现人类FAP动态变化需要评估，因为这些模型通常使用免疫缺陷宿主，鼠源基质在几代传代后取代了人类基质成分。
二、研究内容与主要结论
为填补上述空白，研究人员在蛋白和转录组水平上，跨新辅助治疗反应组的完整谱系，研究了人PDAC中FAP表达和CAF亚型组成的治疗依赖性动态变化，并评估了FOLFIRINOX处理异种移植模型中的FAP表达动力学。研究整合了机构队列和HTAN外部数据集的批量RNA-seq数据，涵盖未经治疗（n = 54）、治疗敏感（n = 9）、部分耐药（n = 14）、治疗耐药（n = 56）和邻近非肿瘤胰腺（n = 4）组织样本，并采用BayesPrism算法进行细胞类型去卷积分析。同时，通过多重免疫荧光染色对人PDAC组织和异种移植瘤组织进行FAP蛋白表达评估。
研究得出以下主要结论：FAP表达在PDAC中是动态的、治疗依赖性生物标志物，而非促结缔组织增生基质的静态特征。FAP表达在新辅助治疗应答的PDAC中最大程度上调，伴随基质CAF区室的富集和CAF亚型的重新分布。治疗敏感肿瘤中FAP转录本显著高于耐药和未经治疗肿瘤。治疗敏感肿瘤中iCAFs显著减少而耐药肿瘤中富集，myCAFs在所有治疗状态中保持持续丰富。在异种移植瘤中，FOLFIRINOX敏感的PANC-1模型FAP表达在整个治疗过程中保持不变，而FOLFIRINOX耐药的SU8686模型在第9天出现短暂FAP上调但未持续。皮下异种移植模型未能再现人类肿瘤中观察到的持续治疗相关FAP动态变化。
这些发现对FAP靶向RPT的临床开发具有直接意义：既往治疗过的患者可能从这一方法中获益，其中治疗应答患者可能获得最大获益。化疗应答肿瘤中FAP高表达提示，FAP靶向RPT可能在新辅助化疗后、基质靶点最大表达时用于应答患者最为适宜。FAP-PET纵向监测可能识别经历治疗诱导FAP上调的患者，并筛选其接受后续FAP靶向治疗。
三、关键技术方法
研究人员采用了以下主要技术方法：多重免疫荧光（IF）染色用于评估人PDAC组织和异种移植瘤组织中的FAP蛋白表达，使用抗FAP抗体和抗泛细胞角蛋白抗体进行共染色；批量RNA测序（RNA-seq）用于表征人PDAC组织的转录组水平FAP表达，使用STAR比对器比对至人类参考基因组（GRCh38/hg38），DESeq2进行差异表达分析，ComBat-seq进行批次效应校正；BayesPrism计算去卷积算法用于从批量RNA-seq数据推断细胞类型组成，以HTAN PDAC数据集的单细胞RNA-seq数据作为参考图谱；异种移植瘤模型使用PANC-1（FOLFIRINOX敏感）和SU8686（FOLFIRINOX耐药）细胞系，接种于雄性无胸腺裸鼠皮下，接受FOLFIRINOX静脉注射治疗。样本队列来源包括机构队列（未经治疗PDAC n = 7、治疗敏感PDAC n = 8、邻近胰腺 n = 4）和HTAN外部数据集（23例PDAC患者的137个转录组谱）。
四、研究结果
4.1 人PDAC转录组中治疗依赖性FAP表达和CAF亚型重塑
通过整合机构队列和HTAN数据集的137个胰腺和PDAC样本的批量RNA-seq分析，个体样本水平结果显示，治疗敏感肿瘤中FAP转录水平显著高于邻近正常胰腺（p < 0.0001）和未经治疗PDAC（p < 0.001），且治疗敏感肿瘤样本的FAP转录本显著高于治疗耐药PDAC（p < 0.001）。治疗耐药肿瘤相对未经治疗组未显示显著FAP升高（p > 0.05）。新辅助治疗类型在各治疗组内未显著改变总体FAP转录水平（p > 0.05）。BayesPrism细胞类型去卷积显示，治疗敏感肿瘤以高基质CAF比例和相应降低的上皮肿瘤细胞比例为特征，而未经治疗和治疗耐药肿瘤显示较高的上皮肿瘤细胞比例和相对较低的CAF比例。CAF亚型中，iCAFs在治疗敏感肿瘤中显著减少而在耐药肿瘤中富集（p < 0.001），myCAFs在所有治疗状态中保持持续丰富且无显著差异（p > 0.05），apCAFs分布可变且无明确治疗依赖性模式。在耐药组中，吉西他滨和FOLFIRINOX方案之间的总体CAF比例无显著差异（p > 0.05），但FOLFIRINOX治疗耐药肿瘤中myCAFs显著高于吉西他滨治疗（p < 0.001）。
4.2 治疗应答人PDAC中FAP蛋白表达升高
多重IF染色显示，FAP表达主要定位于基质区室，围绕泛细胞角蛋白阳性肿瘤细胞，确认其与CAFs而非上皮肿瘤细胞相关。治疗敏感PDAC中FAP染色明显更强且在整个基质中更广泛，相比之下未经治疗肿瘤较弱，邻近非肿瘤胰腺组织显示极低至缺失的FAP表达。半定量分析证实，治疗敏感和未经治疗PDAC组织的FAP蛋白表达显著高于邻近正常胰腺（p < 0.05），治疗敏感PDAC的FAP含量总体上高于未经治疗肿瘤，但差异未达统计学显著（p > 0.05）。匹配组织样本的批量RNA测序与定量IF数据一致，显示治疗敏感PDAC中FAP mRNA水平最高，其次为未经治疗肿瘤，邻近胰腺组织最低。治疗应答肿瘤的FAP mRNA转录水平显著高于邻近正常胰腺组织（p < 0.05），但相对未经治疗肿瘤的差异未达统计学显著（p > 0.05）。
4.3 异种移植模型未能再现人类PDAC中持续治疗诱导的FAP上调
在FOLFIRINOX敏感的PANC-1模型中，FAP表达在所有时间点显示一致的基质定位，基线和治疗后标本之间无视觉可辨差异。定量分析显示，FAP表达在整个治疗过程中统计学上保持不变（第0天49 ± 22% vs. 第24天56 ± 14%，Kruskal–Wallis多重比较p > 0.05），表明化疗未显著改变该敏感异种移植模型中的基质FAP水平。在FOLFIRINOX耐药的SU8686模型中，观察到略有不同的时间模式：FAP表达在第9天升高（67 ± 23% vs. 基线38 ± 30%），第15天部分维持（50 ± 40%），第24天回落至接近基线水平（26 ± 24%），但各时间点间差异未达统计学显著（Kruskal–Wallis多重比较p > 0.05）。
五、讨论与结论
讨论部分指出，FAP上调与治疗应答的特异性关联具有明确的机制基础：有效细胞毒性治疗诱导肿瘤细胞死亡，触发基质反应，以成纤维细胞活化、细胞外基质重塑和FAP阳性CAFs扩增为特征。去卷积数据支持这一解释，显示治疗敏感肿瘤具有高CAF比例和降低的上皮肿瘤细胞含量。研究结果解决了现有FAP预后文献中的明显悖论：未经治疗队列中高基质FAP表达与侵袭性肿瘤特征和不良生存相关，而新辅助化疗后高FAP表达与改善生存相关。研究提供了一个统一框架：在治疗后肿瘤中，FAP升高标志着对治疗的适应性伤口愈合基质反应。治疗依赖性CAF亚型再分布提供了额外生物学背景：iCAFs在治疗敏感肿瘤中减少而在耐药疾病中富集，与iCAFs维持免疫抑制性IL-6/STAT3信号和促进治疗耐药的作用一致；myCAFs在所有治疗状态中保持丰富，其结构维持和细胞外基质沉积功能对组织完整性至关重要。从治疗应答的iCAF富集向myCAF主导基质的转变提示从免疫抑制、促肿瘤微环境向修复导向纤维化状态的转变。值得注意的是，先前研究显示耗竭myCAFs反而加速PDAC进展并降低生存，强化了治疗肿瘤中myCAF丰富、FAP高表达的基质代表生物学上不同且潜在有利的状态。
研究局限性包括使用两个独立数据集可能存在组织处理和数据分析的技术变异性、异种移植模型和每时间点动物数量有限、IF评估的人组织数量较少、缺乏耐药PDAC组织的免疫染色数据。异种移植模型中FAP表达动态的差异结果可能反映皮下异种移植模型在免疫缺陷宿主中的根本局限，其基质为鼠源，缺乏已知在人类肿瘤中维持FAP阳性CAF活化的免疫细胞相互作用。研究未对载体处理异种移植瘤进行连续组织学评估，因此不能完全排除治疗无关的基质FAP时间变异。然而，Tansi等人近期研究显示，PANC-1异种移植瘤在不同肿瘤发展阶段纵向评估中，尽管肿瘤大小、成纤维细胞含量和胶原沉积发生显著伴随变化，但总体FAP免疫染色强度在评估的生长期间无显著差异。
结论部分翻译：本研究表明，PDAC中FAP表达受治疗应答动态调控：化疗应答肿瘤表现出最高的FAP表达，伴随基质CAF富集和治疗依赖性CAF亚型再分布。这些发现提示，尽管任何既往接受过化疗的PDAC患者仍可从FAP靶向RPT中获益，但化疗应答的PDAC患者可能获益最大。这一假设应谨慎对待，需要前瞻性评估FAP导向诊疗一体化紧随新辅助化疗和疗法诱导基质重塑的治疗排序策略。研究人员观察到，免疫缺陷宿主中的皮下异种移植模型未能再现人类肿瘤中观察到的持续、治疗相关FAP动态变化，强调了基于人体组织研究指导FAP靶向临床策略的必要性。总体而言，尽管样本量较小，这些数据为将治疗应答状态整合入PDAC中FAP靶向成像和RPT的患者筛选算法提供了生物学和临床依据。
