干扰素β在高级别浆液性卵巢癌患者来源模型中驱动治疗抵抗

《Molecular Oncology》：Interferon beta drives therapy resistance in a patient-derived model of high-grade serous ovarian cancer

　　

I型干扰素（Type 1 interferon, IFN-1）产生与信号传导常在DNA损伤应答中被激活，并与癌症治疗抵抗的发展相关。然而，IFN-1在驱动高级别浆液性卵巢癌（high-grade serous ovarian cancer, HGSOC）抵抗中的细胞自主（cell-autonomous）作用仍不清楚。具体而言，IFN-1在HGSOC中是仅作为一线基因毒性治疗引起的基因毒性应激反应，还是能独立驱动抵抗表型，尚未被研究。研究人员利用顺铂敏感（cisplatin-sensitive, SE）与顺铂耐药（cisplatin-resistant, CR）的HGSOC患者来源模型，证明慢性顺铂暴露与IFN-1信号传导富集及干扰素相关DNA损伤抵抗特征（interferon-related DNA damage resistance signature, IRDS）相关。急性顺铂处理在SE和CR细胞中均引发动态IFN-1信号传导，表明这是一种保守的应激反应。然而，在无DNA损伤剂的情况下，慢性低水平外源性IFNβ暴露模拟了慢性顺铂驱动抵抗的若干特征，包括治疗敏感性降低和增殖减少。总之，这些发现确定IFNβ是抵抗相关表型的驱动因子，并强调细胞自主IFN-1信号传导可作为铂耐药疾病中潜在的抵抗生物标志物及治疗靶点。

该研究背景立足于高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）尽管初始治疗响应率超过80%，但超过70%患者会复发并产生治疗抵抗，IV期5年生存率仅约30%的临床困境。目前标准治疗为手术切除联合铂类/紫杉烷辅助化疗，虽已有抗血管内皮生长因子（VEGF）抑制剂、聚ADP核糖聚合酶（PARP）抑制剂等靶向疗法，但耐药机制尚不明确。现有认知中，I型干扰素（IFN-1）信号通路由DNA损伤激活的cGAS-STING通路诱导，其信号强度与持续时间决定细胞表型：急性强信号经经典JAK/STAT通路形成磷酸化干扰素刺激基因因子3（ISGF3）复合物，促凋亡抗肿瘤；慢性低信号经非经典通路形成非磷酸化ISGF3（u-ISGF3）复合物，促存活抗肿瘤。干扰素相关DNA损伤抵抗特征（IRDS）作为IFN-1诱导的基因子集与DNA损伤治疗抵抗高度相关，但IFN-1在HGSOC中是DNA损伤的伴随产物还是独立驱动耐药的因素尚无定论。因此，研究人员旨在明确癌细胞自主的IFN-1产生与信号在HGSOC治疗抵抗及表型适应中的作用。

研究人员使用的主要关键技术方法包括：利用洛马琳达大学伦理批准下采集的患者来源异种移植（PDX）组织建立顺铂敏感（PDX4 SE）与耐药（PDX4 CR）细胞模型及其他HGSOC细胞系（PDX6、PDX1、OVCAR8）与正常对照输卵管分泌上皮细胞的永生化细胞系（FTSEC 240）；进行RNA测序（RNA-seq）及生物信息学分析（DESeq2、GSEA、IPA）以鉴定差异表达基因与通路；利用HEK-Blue IFNα/β报告细胞系检测分泌型IFNα/β蛋白；通过流式细胞术检测细胞内总STAT1、磷酸化STAT1（pSTAT1）及IFITM1等蛋白表达；采用MTT法检测细胞活力与IC₅₀；利用BrdU染色结合流式细胞术分析细胞周期；借助癌症基因组图谱（TCGA）数据库进行生存分析与基因表达验证。

研究结果部分如下。

3.1 Chronic cisplatin exposure induced an IFN-1 associated resistant state。研究人员通过对PDX4 CR与SE细胞进行RNA测序分析，发现CR细胞中IFN-1产生与信号传导通路及JAK/STAT通路显著富集。基因本体（GO）与基因集富集分析（GSEA）显示正向调节I型干扰素产生通路在CR中上调，且约30个IRDS基因（如IFI6、IFIT3、IRF9、ISG15、MCL1、OAS1、STAT1、USP18等）在CR中显著高表达，表明IFN-1信号可能参与HGSOC化疗耐药。

3.2 IFN-1 production and signaling are transcriptionally engaged, while cytokine output is limited。RT-qPCR验证显示PDX4 CR中IFN-1及IRDS相关基因（IFI6、IFITM1、BST2、OAS1）的RNA水平显著高于SE，但未受顺铂刺激时上清液中分泌的IFN-1蛋白水平在SE与CR间无显著差异且接近检测下限。流式细胞术显示CR中IFITM1与STAT1蛋白上调，pSTAT1无显著差异，提示低水平持续IFN-1信号而非大量细胞因子分泌可能促成IRDS富集与耐药。

3.3 Acute cisplatin exposure elicits conserved IFN-1 signaling with distinct temporal dynamics in cisplatin-sensitive and-resistant cells。急性IC₅₀顺铂处理72小时内，SE细胞在6小时出现IFN-1急性升高，CR细胞则表现为延迟持续的IFN-1反应。48小时处理后两者JAK/STAT激活及IFITM1表达均普遍增加，但CR细胞pSTAT1/STAT1比值下降，SE升高，提示信号响应差异。其他细胞模型证实IFN-1响应是HGSOC对急性DNA损伤的保守反应，既往顺铂暴露改变时序动力学而非激活能力。

3.4 Chronic, low-level IFN-1 treatment phenocopies chronic cisplatin treatment。研究人员以2 U·mL^-1低剂量IFNβ每48至72小时处理细胞12周，发现IFNβ处理细胞顺铂IC₅₀升高，形态更上皮样，G0–G1期阻滞，增殖减慢（SE倍增时间从17.5 h增至22.5 h），模拟了慢性顺铂暴露表型。长期IFNβ暴露后IRDS基因表达减弱，STAT1蛋白下降而pSTAT1略升，负调控因子（IFNAR1、USP18、SOCS1）未变，表观调节因子KDM1B在SE中上调，表明IFNβ足以独立于DNA损伤驱动耐药相关表型适应。

3.5 IFNβ-driven resistance is observed across additional HGSOC models。在PDX8、PDX26及OVCAR8等其他HGSOC模型中，慢性低水平IFNβ暴露同样显著增加顺铂抵抗，并伴随STAT1、IFITM1、PLSCR1表达下降趋势，强化低水平IFNβ通过抑制STAT1相关信号驱动HGSOC耐药的结论。

3.6 A low-level IFN-related signature correlates with worse survival。研究人员定义含IFNβ、STAT1、IFITM1、PLSCR1、OAS1的低水平IFN-1相关基因特征，在TCGA卵巢癌症数据库中，该基因集低表达与患者总生存较差相关，Cox分析显示STAT1高表达具保护作用，各基因表达与是否既往治疗无关，提示低IFN-1激活关联促肿瘤表型与不良生存，IRDS激活主要与近期或慢性DNA损伤相关。

讨论部分总结指出，HGSOC初始响应后复发伴耐药提示治疗与复发因果关联，DNA损伤经cGAS-STING激活IFN-1与IRDS，但其是否功能驱动耐药或仅为副产物未知。本研究确定IFNβ是HGSOC顺铂耐药的功能驱动因子，可在无DNA损伤剂及IRDS上调时独立诱导表型改变。PDX4 CR中稳定IFN-1激活与信号为低水平细胞自主自分泌样信号，非近期顺铂暴露独有。急性顺铂引发SE与CR均有的保守IFN-1响应，但时序不同：SE急性强激活，CR延迟非经典激活，提示CR细胞固有维持非经典ISG激活程序。慢性IFNβ致细胞呈药物耐受持久细胞（DTP）表型：G0–G1阻滞、慢循环、增殖降低、STAT1信号抑制，关联肿瘤细胞休眠，可能涉及KDM1B等染色质重塑的表观适应而非已知负调控因子。TCGA证实低IFN-1特征（尤低STAT1）预后差。IFN-1在妇科肿瘤具悖论性，剂量与时长决定表型，本研究揭示无DNA损伤时低水平IFNβ以IRDS非依赖、STAT1依赖方式促耐药。局限在于单一PDX4配对模型及体外环境，未来需多模型及体内实验深入机制。

结论部分翻译如下：

研究人员证明慢性顺铂暴露后，IFN-1相关特征在顺铂耐药HGSOC细胞中富集。急性DNA损伤后，治疗敏感与耐药细胞呈现差异的IFN-1与干扰素刺激基因（ISG）响应，其中尽管IFN-1诱导是DNA损伤的普遍响应，耐药与敏感细胞分别表现延迟与急性的IFN-1上调时序动力学。IFNβ被证实是治疗抵抗的功能驱动因子，模拟了慢性顺铂暴露的其他关键特征，如伴随STAT1信号降低的上皮形态改变及慢循环/药物耐受持久细胞表型，且独立于IRDS激活。TCGA卵巢癌症数据库分析证实低STAT1与较差总生存相关，进一步提示持续慢性IFN-1信号的临床相关性。该证据为继续研究IFN-1在促进HGSOC多种表型中的异质性与情境依赖性作用，及慢性IFNβ相关获得性耐药的具体机制提供了基础。

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