《Clinical and Translational Medicine》：Endogenous CD155 drives metabolic reprogramming via PI3K/AKT/HIF-1α-glycolysis axis to mediate anti-PD-1 resistance in non-small cell lung cancer
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目的：抗PD-1治疗耐药在非小细胞肺癌（NSCLC）管理中仍然是一个关键障碍，其潜在机制尚未完全阐明。方法：研究人员利用CRISPR?Cas9系统生成CD155敲除（KO）NSCLC细胞系，并进行系统性多组学分析，包括单细胞RNA测序（scRNA?seq）、批
目的：抗PD-1治疗耐药在非小细胞肺癌（NSCLC）管理中仍然是一个关键障碍，其潜在机制尚未完全阐明。方法：研究人员利用CRISPR?Cas9系统生成CD155敲除（KO）NSCLC细胞系，并进行系统性多组学分析，包括单细胞RNA测序（scRNA?seq）、批量RNA测序、蛋白质组学和代谢组学。关键分子机制通过免疫组化（IHC）、蛋白质印迹和染色质免疫沉淀（ChIP）进一步验证。功能实验评估了细胞增殖、迁移和代谢表型，而体内治疗疗效通过AAV9_shCD155评估。结果：单细胞测序显示，对抗PD-1治疗反应不佳的NSCLC患者中CD155异常高表达。NSCLC组织中CD155高表达与不良预后相关。ETS1被确定为CD155的直接转录驱动因子。多组学分析和功能实验表明，CD155通过激活PI3K/AKT/HIF?1α信号轴上调关键糖酵解蛋白（GLUT1、GLUT3、LDHB）的表达，从而驱动肿瘤细胞的糖酵解代谢、增殖和迁移。CD155敲除显著抑制了这些恶性表型。在异种移植小鼠模型中，AAV9_shCD155单药治疗有效抑制了肿瘤生长和术后复发。更重要的是，在人类化小鼠模型中，AAV9_shCD155与帕博利珠单抗联合使用产生了协同抗肿瘤效应，显著抑制了肿瘤生长并促进了肿瘤微环境中的免疫细胞浸润。结论：CD155通过激活PI3K/AKT/HIF?1α驱动的糖酵解重编程介导抗PD-1耐药。靶向CD155联合抗PD-1可克服耐药，支持双靶向治疗策略。关键点：CD155被确定为NSCLC中抗PD-1耐药的关键驱动因子；CD155通过PI3K/AKT/HIF?1α信号轴促进肿瘤糖酵解和恶性进展；AAV9_shCD155联合抗PD-1显著抑制肿瘤生长并促进免疫浸润。
论文解读文章
**研究背景、存在问题及研究目的**
肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一。免疫检查点抑制剂（ICIs）的出现显著推动了癌症治疗，例如抗PD-1药物帕博利珠单抗和纳武利尤单抗在肺癌治疗中取得了显著临床疗效。然而，超过一半的患者对抗PD-1治疗产生耐药性。耐药问题可能由其他免疫检查点引起，例如TIM-3、TIGIT、VISTA和LAG-3等替代性检查点受体在抗PD-1/PD?L1阻断治疗发展过程中上调，从而加剧耐药。此外，肿瘤细胞上其他免疫检查点（包括FGL?1、CD155和SIRPA）的升高表达不仅有效抑制抗PD-1/PD?L1抑制剂的免疫激活，还促进肿瘤恶性转化，从而驱动对PD-1/PD?L1治疗的耐药。本研究初步发现，在抗PD-1治疗后的非主要病理反应（NMPR）患者中，CD155表达升高，提示CD155在抗PD-1耐药中发挥关键作用。然而，其在NSCLC中的确切作用机制尚不完全清楚。因此，本研究旨在系统阐明CD155在NSCLC中驱动抗PD-1耐药的分子机制，并探索靶向CD155联合抗PD-1的治疗策略。
**主要关键技术方法**
研究人员利用CRISPR?Cas9系统在NSCLC细胞系（H1299、A549、H226）中构建CD155敲除（KO）模型。采用多组学分析，包括单细胞RNA测序（scRNA?seq，样本来源：外部数据集GSE207422共15例及自测6例NSCLC样本）、批量RNA测序、蛋白质组学和代谢组学。关键分子机制通过免疫组化（IHC）（588例NSCLC手术标本，来自唐都医院）、蛋白质印迹、染色质免疫沉淀（ChIP）和双荧光素酶报告基因实验验证。体内功能评估采用裸鼠异种移植模型、AAV9_shCD155局部注射治疗模型以及人类化NCG小鼠模型（输注人外周血单核细胞，PBMCs）。
**研究结果**
**3.1 CD155是抗PD-1治疗耐药的关键分子**
基于15例外部单细胞样本（包括3例初治患者和12例接受新辅助抗PD-1联合化疗的患者，其中4例主要病理反应[MPR]、8例非主要病理反应[NMPR]），研究人员将约92,330个单细胞分为8个亚群。重点分析上皮细胞中的肿瘤细胞，发现NMPR患者肿瘤细胞比例高于MPR患者。免疫检查点表达比较显示，CD155和程序性死亡配体1（PD?L1）在治疗后上调，且在NMPR组中CD155表达显著高于MPR组，而PD?L1表达相对较低，提示CD155可能通过补偿性关系促进抗PD-1耐药。
**3.2 CD155在NSCLC中过表达并由ETS1转录调控**
自测6例NSCLC样本的scRNA?seq分析显示，CD155在肿瘤细胞中较其他上皮细胞亚型显著上调。IHC检测294例NSCLC组织及配对癌旁组织，证实CD155在NSCLC中高表达，且中期至晚期肿瘤表达高于早期。TCGA数据库分析显示CD155高表达与总生存期缩短相关。转录因子预测及验证表明，E26转化特异性转录因子1（ETS1）直接结合CD155启动子区域（ChIP?qPCR鉴定三个结合位点，双荧光素酶实验证实位点突变显著降低转录活性），并激活CD155转录。
**3.3 多组学探究CD155在NSCLC中的潜在功能**
通过scRNA?seq将肿瘤细胞分为CD155(+)和CD155(–)亚群，GO富集分析显示差异表达基因富集于细胞增殖相关通路。CD155敲除后，批量RNA?seq和蛋白质组学分析显示大量基因和蛋白质表达改变，GO/KEGG富集分析涉及细胞增殖、黏附、迁移、凋亡、PI3K/AKT通路及肿瘤糖酵解。Co?IP联合质谱鉴定出CD155与糖酵解限速酶醛缩酶A（ALDOA）存在直接物理相互作用，分子对接预测了结合界面。蛋白质印迹证实CD155敲除抑制PI3K/AKT/HIF?1α信号通路。代谢组学分析显示CD155敲除后三羧酸循环、糖酵解/糖异生及丙酮酸代谢显著紊乱。功能验证表明，CD155敲除降低葡萄糖摄取、乳酸和丙酮酸产量，并下调糖酵解蛋白GLUT1、GLUT3和LDHB。IHC证实CD155与GLUT1、LDHB、PDK1、GLUT3、HK2呈正相关。
**3.4 CD155通过糖酵解促进肿瘤恶性进展**
在正常培养条件下，CD155敲除显著抑制NSCLC细胞增殖（CCK?8和集落形成实验）和迁移（Transwell和划痕实验）。当加入糖酵解抑制剂2?脱氧?D?葡萄糖（2?DG）后，CD155敲除的抗增殖和抗迁移效应显著减弱，表明CD155促进恶性表型主要依赖糖酵解。体内裸鼠异种移植实验中，CD155?KO细胞形成的肿瘤生长显著减缓。AAV9_shCD155局部注射治疗裸鼠皮下肿瘤，有效抑制肿瘤生长并减少术后复发。在LLC细胞同种移植模型中，AAV9_shCD155联合2?DG表现出比单药更优的肿瘤抑制效果。
**3.5 抗CD155有效解决抗PD-1治疗耐药**
在人类化NCG小鼠模型中，皮下接种H226细胞后，分别给予AAV9_shCD155、帕博利珠单抗或两者联合治疗。联合治疗组肿瘤生长最慢，抑制效果显著优于单药组。多重免疫荧光染色显示，联合治疗组CD155表达降低，CD45
+白细胞和CD8
+ T细胞浸润显著增加，提示CD155敲除联合PD?1阻断重塑肿瘤微环境，促进免疫细胞浸润。
**总结讨论与结论**
研究背景：抗PD-1耐药是癌症治疗的主要障碍，既往研究在胶质母细胞瘤中显示靶向CD155受体TIGIT联合抗PD?1可改善生存，且在NSCLC中CD155表达升高与抗PD-1疗效降低相关。本研究结果与此一致，证实CD155高表达与不良预后相关，且ETS1为上游转录调控因子。多组学分析揭示CD155通过PI3K/AKT/HIF?1α通路上调糖酵解蛋白，驱动肿瘤糖酵解和恶性进展。体内实验显示AAV9_shCD155联合帕博利珠单抗有效克服单药局限性，抑制肿瘤生长并促进免疫浸润。研究局限性包括：未评估总生存期、毒性及不良反应；未使用条件性敲除小鼠模型区分细胞类型特异性作用；CD155介导免疫逃逸的精确机制需进一步验证；CD155与PD?L1之间的补偿性关系仅基于描述性观察，未实验验证；联合治疗在不同动物模型中使用不同细胞系，未在同一模型中进行头对头比较。
研究结论：本研究将CD155确定为驱动NSCLC中PD?1阻断耐药的免疫检查点关键分子。CD155在NSCLC中过表达，并通过PI3K/AKT/HIF?1α通路促进肿瘤糖酵解和恶性表型，从而驱动肿瘤进展并赋予治疗耐药。这些数据验证了CD155作为有吸引力的治疗靶点，且共靶向CD155和PD?1抑制的临床前活性为这一新型联合策略提供了强有力的理论基础。论文发表在《Clinical and Translational Medicine》。
