双重靶向mTORC1/2与Scd1揭示胰腺癌治疗脆弱性：脂质饱和—脂筏—干扰素-γ轴与基质重编程

《Oncogene》：Dual mTORC1/2 and Scd1 inhibition uncovers a therapeutic vulnerability in pancreatic cancer

　　

机制性雷帕霉素靶蛋白（mTOR）复合物mTORC1和mTORC2的过度激活在胰腺导管腺癌（PDAC）中常见。然而，由于快速适应性耐药，mTOR抑制剂的临床应用疗效有限。研究人员利用可诱导型基因工程小鼠模型及配对类器官，解析了复合物特异性的适应程序。mTORC1缺失延缓肿瘤进展，但诱导代偿性PI3K/Akt信号过度激活，同时通过Il-1ra抑制炎性癌症相关成纤维细胞（iCAFs）和促结缔组织增生。相反，mTORC2缺失损害从头鞘脂合成，使脂质组成向饱和化偏移，提高饱和脂肪酸与单不饱和脂肪酸比值（SFA:MUFA），富集质膜脂筏，并放大干扰素-γ（IFNγ）信号。该脂质重编程产生对硬脂酰辅酶A去饱和酶1（Scd1）的合成致死依赖性。mTORC1/2与Scd1的药理学共抑制阻止适应性PI3K/Akt信号反弹，重塑肿瘤基质，增强IFNγ应答，并与抗程序性死亡受体1（anti-PD-1）治疗协同。这些发现确立了双重靶向mTOR信号与Scd1作为PDAC的合理治疗策略。

研究背景与问题。胰腺导管腺癌（PDAC）具有由癌症相关成纤维细胞（CAFs）、细胞外基质（ECM）和免疫细胞构成的致密促结缔组织增生基质，属于免疫“冷”肿瘤并存在显著免疫排斥，因而对免疫检查点抑制剂（ICIs）反应差。CAF异质性（肌成纤维细胞型CAFs，myCAFs；炎性CAFs，iCAFs；抗原提呈型CAFs，apCAFs）使选择性靶向复杂；转化生长因子β（TGF-β）信号主要促进myCAF分化，白介素-1（IL-1）信号驱动iCAF程序。干扰素-γ（IFNγ）信号主要局限于CD8⁺ T细胞和自然杀伤细胞附近的肿瘤细胞；PDAC细胞激活阈值高，远离免疫“热点”的肿瘤细胞可逃避IFNγ介导的旁观者杀伤。从头鞘脂合成可降低干扰素γ受体亚基1（IFNGR1）而削弱IFNγ应答；鞘脂富集于脂筏（lipid rafts），而脂筏对启动IFNγ信号重要，但减少鞘脂合成如何重塑脂筏及IFNγ受体定位尚不清楚。mTORC1/2在PDAC中常过度激活，mTORC1调控蛋白合成和血管生成，mTORC2主要控制肌动蛋白组织和脂质代谢；二者具致癌功能，但mTOR抑制剂临床疗效有限，提示PDAC形成适应。本研究据此用基因工程小鼠和配对类器官解析复合物特异性适应，并识别同时靶向iCAF/ECM轴与IFNγ信号的mTORC1/2抑制剂策略。

研究人员开展的研究及结论/意义。研究人员构建可诱导胰腺特异性KPCERT、KPCERT; Rptor^?/?和KPCERT; Rictor^?/?模型，追踪生存与组织学，并结合类器官、转录组、代谢/脂质组、化合物筛选和原位肿瘤模型。结论是mTORC1或mTORC2失活均延缓PDAC，但适应程序不同；mTORC1缺失经Il-1ra抑制iCAF和促结缔组织增生并增强适应性免疫，同时引起PI3K/Akt代偿；mTORC2缺失经脂质饱和、脂筏富集增强IFNγ并产生Scd1合成致死依赖。联合抑制mTORC1/2与Scd1可阻止PI3K/Akt反弹、重塑基质、增强IFNγ并与anti-PD-1协同，意义在于提出靶向mTOR信号与脂质去饱和的合理PDAC策略。

关键技术方法。构建可诱导胰腺特异性KPCERT、KPCERT; Rptor^?/?和KPCERT; Rictor^?/?基因工程小鼠模型（相关floxed/LSL/p48CreER^TM品系来源于Jackson Laboratory，野生型C57BL/6N来源于Charles River Laboratory），以他莫昔芬联合雨蛙素诱导并追踪生存；进行组织学、免疫组化/免疫印迹和原代PDAC类器官建立；采用类器官—胰腺星状细胞（PSCs）非接触共培养、RNA测序（RNA-seq）、公共单细胞RNA测序（scRNA-seq）、细胞因子阵列、Olink?、酶联免疫吸附试验（ELISA）和qRT-PCR；结合空间转录组、超高效液相色谱-串联质谱（UPLC–MS/MS）代谢组、脂质组、质膜分离免疫印迹及霍乱毒素B亚基（CT-B）脂筏标记；开展75种化合物筛选，并用原位Panc02模型评估PP242、A939572及anti-PD-1疗效。

研究结果。

1. mTORC1或mTORC2失活延缓PDAC；mTORC1缺失减少促结缔组织增生并增强适应性免疫浸润。通过三种可诱导小鼠模型生存分析、组织学与免疫组化、Sirius Red/三色染色及类器官信号检测，发现KPCERT; Rptor^?/?和KPCERT; Rictor^?/?中位生存较KPCERT延长；Rptor^?/?肿瘤更细胞丰富、增殖（pHH3⁺）和血管化（CD31⁺），胶原、periostin和podoplanin（Pdpn）降低而α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）不变，CD3⁺/CD4⁺/CD8⁺ T细胞和B220⁺ B细胞增加、F4/80⁺和CD206⁺巨噬细胞减少；类器官中Rptor缺失引起p-Akt^Ser473、p-Akt^Thr308和p-S6^Ser235/236升高，Rictor缺失降低p-Ndrg1^Thr346而PI3K/Akt和Mek/Erk无明显变化。结论为mTORC1缺失经适应性PI3K/Akt信号改变肿瘤微环境，mTORC2缺失对肿瘤结构和经典致癌信号影响较小。

2. mTORC1失活通过促进Il-1ra产生抑制iCAF分化。通过肿瘤RNA-seq、细胞因子阵列、Olink?、ELISA、PSCs与PDAC类器官共培养及CAF转录组分析，发现KPCERT; Rptor^?/?中IL-1调控ECM和oncostatin M信号富集，血清iCAF相关细胞因子Il-1α、GM-CSF（Csf2）和Ccl20降低；与KPCERT; Rptor^?/?类器官共培养时PSCs的iCAF标志物Il-1α、Il-6和Lif诱导减弱；KPCERT; Rptor^?/?条件培养基和小鼠血清中Il-1ra升高，重组Il-1ra可降低CAFs的Il-1α、Il-6和Lif。结论为mTORC1缺失升高肿瘤来源Il-1ra，抑制IL-1驱动的iCAF分化。

3. mTORC2失活通过促进脂筏形成增强IFNγ应答。通过肿瘤RNA-seq、空间转录组、IFNγ刺激后Stat1磷酸化检测、细胞RNA-seq、UPLC–MS/MS代谢组、脂质组、质膜分离免疫印迹和CT-B标记，发现KPCERT; Rictor^?/?中干扰素应答基因富集，肿瘤细胞对IFNγ诱导的Stat1^Tyr701磷酸化更强；鞘脂代谢基因下调，多种鞘脂降低，但表面IFNGR1定位相当；caveolin-1和CT-B标记的脂筏在mTORC2缺陷细胞中增加。结论为mTORC2失活通过脂筏微域富集/重组增强IFNγ信号，而非通过总体IFNGR1表面丰度改变。

4. mTORC2失活通过提高饱和/不饱和脂肪酸比值产生对Scd1的合成致死依赖。通过75种化合物筛选、A939572处理、凋亡蛋白免疫印迹、脂质组及POA/OA补救实验，发现KPCERT; Rictor^?/?细胞对Fasn抑制剂TVB-2640抵抗而对Scd1抑制剂A939572敏感；A939572引起caspase-3和caspase-8剪切而非caspase-9，细胞 basal Scd1降低且不能上调Scd1；SFA:MUFA比值升高，POA或OA可完全挽救细胞毒性并逆转caspase-3剪切；DAGs和GPLs饱和指数升高、饱和GPLs积累，POA降低caveolin-1并减弱IFNγ刺激基因Cmpk2和Rsad2，胆固醇补充增强IFNγ诱导Rsad2和Stat1磷酸化。结论为mTORC2失活使脂质向饱和化偏移并形成Scd1合成致死依赖，饱和GPL积累促进脂筏和IFNγ应答。

5. Scd1与mTORC1/2联合抑制在体内产生增强的抗肿瘤活性。通过体外mTOR通路抑制剂筛选、PP242与A939572联合处理及原位Panc02模型，发现mTOR抑制剂均诱导适应性PI3K/Akt激活和Il-1ra升高；联合增加SFA:MUFA、增强IFNγ诱导的Stat1^Tyr701磷酸化和干扰素刺激基因（ISGs）Cmpk2、Rsad2，POA可逆转；体内PP242单药延缓肿瘤生长，联合A939572显著增强抑瘤且无明显体重下降；联合阻止PP242引起的p-Akt^Ser473反弹并持续抑制p-S6^Ser235/236；RNA-seq显示A939572富集“Interferon-Gamma Response”、PP242富集“Extracellular Matrix Turnover”，联合组二者均富集，Oas3和Thbs2经免疫组化验证；短期治疗流式显示各治疗增加瘤内CD8⁺ T细胞并减少CD4⁺ T细胞。结论为联合治疗通过阻止PI3K/Akt反弹、经Il-1ra重塑基质和放大IFNγ免疫产生增强抗肿瘤作用。

6. Scd1与mTORC1/2联合抑制在体内与抗PD-1治疗协同。通过PD-L1免疫印迹和免疫组化、体外IFNγ预处理后联合A939572/PP242/POA检测Cd274（PD-L1），以及原位Panc02生存分析，发现KPCERT; Rictor^?/?肿瘤PD-L1升高且IHC见散在PD-L1阳性肿瘤细胞；体外Scd1抑制、mTORC1/2抑制或联合增强IFNγ诱导的PD-L1 mRNA和蛋白，POA部分逆转；体内PP242增加PD-L1，联合A939572进一步增加；A939572+PP242延长生存，加anti-PD-1进一步显著延长生存。结论为共靶向Scd1和mTORC1/2重塑肿瘤免疫生物学并增强anti-PD-1疗效。

讨论总结。讨论提出联合mTORC1/2阻断与Scd1抑制的策略：既阻止mTORC1抑制相关的代偿性PI3K/Akt反弹，又重塑iCAF/ECM轴并增强IFNγ信号，从而改善anti-PD-1疗效。IL-1RA为强抗炎细胞因子，可阻断IL-1α/β信号；孟德尔随机化提示较高遗传预测IL-1RA水平与较低急性胰腺炎、慢性胰腺炎和PDAC风险相关；anakinra为首个FDA批准的IL-1RA，在包括PDAC的多种癌症临床前模型显示抗肿瘤活性，并正在PDAC围手术期化疗联合中临床评估（NCT04926467）。本研究中遗传或药理抑制mTORC1诱导肿瘤来源Il-1ra，同时伴PI3K/Akt过度激活；Il-1ra选择性拮抗Il-1α、抑制iCAF分化并减少iCAF来源细胞因子和胶原沉积，而不广泛耗竭myCAFs，从而减轻免疫排斥并增加适应性免疫浸润；完全解析内源Il-1ra对iCAFs/ECM的影响仍需可诱导或时间可控的Il1ra敲除模型。mTORC2失活可损害肝脏和脂肪组织等器官的从头脂肪生成；在PDAC中mTORC2失活减少从头鞘脂合成并伴随IFNγ应答增强，与Sptlc1缺失通过增加质膜IFNGR1增强IFNγ信号的研究一致，但本研究未检测到总表面IFNGR1变化；研究人员将其解释为mTORC2失活驱动DAG和GPL的全局膜饱和，在鞘脂减少情况下仍促进液晶有序结构域，增加脂筏含量并增强近端IFNγ信号，表现为更强Stat1磷酸化和更高ISG表达，而不需要总体表面IFNGR1增加。膜重塑的核心后果是Scd1依赖：mTORC2失活下调Scd1、升高SFA:MUFA，使PDAC细胞不能缓冲进一步去饱和缺陷，Scd1药理抑制诱发凋亡，MUFA补充挽救活力，构成合成致死；mTORC2缺陷细胞将SFAs优先导向GPLs，饱和GPLs积累而不饱和池基本不变，产生更有序质膜和更多脂筏，进而增强IFNγ应答。联合抑制mTORC1/2和Scd1可抑制体内mTOR抑制后PI3K/Akt反弹，但PI3K/Akt由多个催化亚型介导：PI3Kα参与KRAS驱动胰腺细胞可塑性、ADM和肿瘤起始，PI3Kβ支持Akt信号和肿瘤进展尤其在PTEN缺陷PDAC，PI3Kγ调控肿瘤相关巨噬细胞编程、T细胞抑制、促结缔组织增生和转移，PI3Kδ与PDAC纤维化和免疫逃逸相关，且四类I类PI3K催化亚型可协同维持PDAC细胞组成性PI3K信号；因此本研究的通路水平测量不能识别mTORC1抑制后代偿性PI3K/Akt激活的具体亚型，也不能确定联合治疗如何抑制该反应；由于联合治疗增加脂肪酸饱和，研究人员假设膜脂组成变化可能影响受体介导的PI3K/Akt激活，棕榈酸酯在非PDAC情境可损害胰岛素样生长因子1（IGF-1）信号，但PDAC中是否类似尚不清楚，需亚型选择性遗传或药理扰动结合机制挽救实验。研究结论翻译：总之，共同靶向mTOR信号与脂质去饱和揭示了PDAC中的协同脆弱性；通过整合基质正常化与代谢脆弱性，该策略为胰腺癌转化开发提供了有前景的框架。这些发现确立了双重靶向mTOR信号与Scd1作为PDAC的合理治疗策略。