2024年11月7日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊National Science Review在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）季紅斌研究組聯(lián)合陳洛南研究組的最新合作研究成果：“Integrative study of lung cancer adeno-to-squamous transition in EGFR TKI resistance identifies RAPGEF3 as a therapeutic target”。該研究揭示了肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化在EGFR靶向治療耐藥中的重要作用及其調(diào)控機(jī)制，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合靶向RAPGEF3可以有效逆轉(zhuǎn)腺鱗癌轉(zhuǎn)分化介導(dǎo)的靶向治療耐藥。該研究為深入理解肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化進(jìn)化規(guī)律奠定了重要的基礎(chǔ)。

肺癌是一類發(fā)病率和死亡率都很高的癌癥。肺腺癌是最常見(jiàn)的亞型；在東亞地區(qū)，EGFR突變肺腺癌的比例高達(dá)60%。針對(duì)EGFR突變的分子靶向治療在肺癌臨床實(shí)踐中取得了巨大的成功，目前EGFR酪氨酸激酶抑制劑（TKI）已成為EGFR突變晚期肺腺癌患者的標(biāo)準(zhǔn)治療方案。然而令人遺憾的是，大多數(shù)患者在接受靶向治療約一年后會(huì)出現(xiàn)治療耐藥。近期臨床研究發(fā)現(xiàn)，在奧希替尼一線治療和后線治療耐藥后，7%-9%患者的耐藥腫瘤發(fā)生了腺鱗癌轉(zhuǎn)分化，提示這種病理亞型的轉(zhuǎn)變與EGFR靶向治療耐藥之間可能存在著密切的關(guān)系。病理轉(zhuǎn)變前后配對(duì)的臨床樣本非常稀有，而且目前也沒(méi)有真實(shí)模擬臨床靶向治療耐藥后發(fā)生肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化的小鼠模型。因此，肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化與EGFR靶向治療耐藥之間的因果關(guān)系尚無(wú)定論，而對(duì)于這種病理亞型轉(zhuǎn)變的調(diào)控機(jī)制及耐藥克服策略更是知之甚少。

在該研究工作中，研究人員首先利用人源EGFR突變肺腺癌細(xì)胞系PC9建立了異種移植小鼠模型，通過(guò)模擬臨床給藥方案對(duì)小鼠進(jìn)行EGFR TKI治療。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期藥物處理，最終成功建立了EGFR靶向治療耐藥后發(fā)生肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化的小鼠模型。隨后，研究人員又建立了10株單細(xì)胞來(lái)源的PC9克隆，分別接種到裸鼠皮下并給予EGFR TKI處理。結(jié)果顯示，其中 8 株單細(xì)胞克隆來(lái)源的移植瘤在TKI耐藥進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)了腺鱗癌轉(zhuǎn)分化。這些結(jié)果從單細(xì)胞水平佐證了肺癌在靶向治療藥物的壓力下發(fā)生了腺鱗癌轉(zhuǎn)分化。

通過(guò)比較性地分析小鼠模型與臨床樣本的單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，研究人員描繪了以DNp63升高為特征的肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化演化路徑。進(jìn)一步的功能實(shí)驗(yàn)證實(shí)，過(guò)表達(dá) DNp63 在促進(jìn)腺鱗癌轉(zhuǎn)分化的同時(shí)也促進(jìn)了腫瘤對(duì)EGFR靶向治療的耐藥；而敲低DNp63則在抑制轉(zhuǎn)分化的同時(shí)逆轉(zhuǎn)了腫瘤對(duì)靶向治療的耐藥。這些結(jié)果證實(shí)了肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化與EGFR靶向治療耐藥之間的因果關(guān)聯(lián)。

接著，研究人員對(duì)病理轉(zhuǎn)變前后的腫瘤樣本進(jìn)行了ATAC-seq、RNA-seq等多組學(xué)測(cè)序，整合性地揭示了轉(zhuǎn)變前后的轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)調(diào)控規(guī)律。結(jié)果顯示，病理轉(zhuǎn)變過(guò)程中腺癌和鱗癌特異性轉(zhuǎn)錄因子之間存在著相互拮抗，其失衡會(huì)導(dǎo)致肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化的發(fā)生。進(jìn)一步的機(jī)制研究證實(shí)，先鋒因子FOXA1的敲除聯(lián)合FOXM1的過(guò)表達(dá)能夠誘導(dǎo)DNp63的轉(zhuǎn)錄上調(diào)，顯著促進(jìn)肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化的發(fā)生及EGFR靶向治療的耐藥。基于此，研究人員深入探討了克服肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化介導(dǎo)耐藥的潛在策略。由于轉(zhuǎn)錄因子難以被直接靶向，研究人員將注意力集中到DNp63的下游靶基因。通過(guò)多種篩選策略，研究人員發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子RAPGEF3（或EPAC1）在病理轉(zhuǎn)變后的耐藥腫瘤中顯著上調(diào)。重要的是，敲低RAPGEF3能夠有效抑制耐藥腫瘤的生長(zhǎng)。研究人員通過(guò)多種臨床前模型開(kāi)展驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)RAPGEF3抑制劑ESI-09和EGFR TKI聯(lián)用可以有效逆轉(zhuǎn)肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化介導(dǎo)的EGFR靶向治療耐藥。該工作為深入理解肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化及其介導(dǎo)的EGFR靶向治療耐藥的演化規(guī)律及其調(diào)控機(jī)制提供了重要的理論依據(jù)，為克服EGFR突變肺癌的靶向治療耐藥提供了新的思路。

分子細(xì)胞卓越中心博士研究生王華、唐詩(shī)婕副研究員、吳奇標(biāo)博士和同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院何雅億主任醫(yī)師為該論文的共同第一作者。分子細(xì)胞卓越中心季紅斌研究員、胡良副研究員和陳洛南研究員為該論文共同通訊作者。該工作得到了中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院王勇研究員和朱煒康博士、中國(guó)科學(xué)院上海藥物所楊財(cái)廣研究員、復(fù)旦大學(xué)李福明研究員和李飛研究員、中山大學(xué)腫瘤防治中心高益軍研究員、臺(tái)灣新北市遠(yuǎn)東紀(jì)念醫(yī)院Yueh-Hung Chou教授、同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院徐曉玲副主任醫(yī)師、紐約大學(xué)Kwok-Kin Wong教授、分子細(xì)胞卓越中心韓碩研究員的大力支持和幫助。該研究還得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃、上海市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，以及分子細(xì)胞卓越中心分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)、化學(xué)生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)的幫助與支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwae392

肺腺鱗癌轉(zhuǎn)分化介導(dǎo)EGFR靶向治療耐藥的機(jī)制及其克服策略模式圖