肺腺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一。尽管免疫检查点抑制剂（ICB）在部分患者中取得了显著的临床疗效，但大多数患者仍无法从中获益。KRAS突变是肺腺癌中的常见驱动基因突变之一，约占30%。越来越多的证据表明，肿瘤细胞固有的癌基因信号传导可以抑制抗肿瘤免疫反应，或为导致ICB治疗耐药的重要原因之一。然而，目前尚未完全阐明KRAS突变型肺癌免疫逃逸的具体机制。基于此，英国伦敦学者开发了一种新型的KRAS突变型肺癌免疫原性模型，并在这一新模型中进行了体内汇集CRISPR筛选，进而探究240个KRAS调控基因在控制抗肿瘤免疫中的作用，并揭示KRAS突变驱动的免疫逃逸机制，为开发新的组合治疗策略提供理论基础，以提高KRAS突变型肺癌患者对免疫治疗的敏感性。近期，研究结果刊登CANCER RESEARCH | CANCER BIOLOGY[1]。【肿瘤资讯】整理主要内容，与君共鉴。
CRISPR-Cas9筛选揭示KRAS调控的免疫逃逸机制
为系统地研究KRAS突变驱动的免疫逃逸机制，研究团队在新型免疫原性KRAS突变型肺癌小鼠模型（KPAR）进行了体内CRISPR-Cas9筛选。筛选结果显示，干扰IFNγ受体亚基（Ifngr2）的sgRNA在免疫功能完整小鼠中最为富集，表明肿瘤细胞IFNγ信号通路对抗肿瘤免疫至关重要。相反，靶向环氧化酶2（COX2，由Ptgs2编码）的sgRNA则显著减少，提示COX2可能是KRAS诱导的免疫逃逸的关键驱动因素（图1）。
研究还发现，KRAS通过诱导Myc表达抑制了肿瘤内源性IFNγ反应。MEK抑制剂处理可上调IFNγ受体β亚基表达，并增强KPAR细胞对IFNγ或IFNα刺激的转录反应。Myc表达下调后，IFN应答基因表达增加,且不再受MEK抑制剂影响。这些结果表明，KRAS通过驱动Myc表达抑制肿瘤内源性IFN反应，可能是KRAS突变肺癌免疫逃逸的一个重要机制。
图1 体内CRISPR-Cas9筛选鉴定出抗肿瘤免疫的调控因子
COX2/PGE2信号通路重塑肿瘤微环境并促进免疫抑制
为验证筛选结果的可靠性，研究人员通过CRISPR-Cas9技术构建了Ifngr2-/-和Ptgs2-/-KPAR细胞系。体内实验证实，Ifngr2-/-肿瘤生长更快，而Ptgs2-/-肿瘤生长显著减缓，60%的小鼠甚至出现完全肿瘤消退。流式细胞术分析显示，COX2缺失肿瘤中CD8+ T细胞、NK细胞、CD4+ T细胞和调节性T细胞（Treg）的比例均有增加。COX2缺失导致肿瘤微环境发生显著改变。T细胞呈现更活化的表型，效应记忆（CD44+CD62L-）CD8+和CD4+ T细胞比例增加，活化标志物CD44和CD69表达上调。
除了适应性免疫细胞，COX2缺失还显著影响了肿瘤微环境中的髓系细胞。研究发现，多种髓系细胞亚群PDL1表达增加，提示T细胞炎症微环境的形成。基因表达分析显示，COX2缺失肿瘤中Th1细胞因子、细胞毒性基因和IFN应答基因表达增加，而免疫抑制细胞因子IL6表达降低（图2）。
图2 抑制肿瘤内源性COX2克增强抗肿瘤免疫
为评估COX2在免疫检查点抑制治疗中的作用，研究者将KPAR和Ptgs2-/-细胞移植到小鼠体内，并给予抗PD-1治疗。结果显示，COX2缺失显著增强了抗PD-1治疗的疗效，所有接受ICB治疗的Ptgs2-/-肿瘤小鼠均长期存活。免疫组化分析显示，Ptgs2-/-肿瘤中CD8+ T细胞浸润增加，且在接受ICB治疗后进一步增加。流式细胞术分析表明，仅在Ptgs2-/-肿瘤中，抗PD-1治疗导致CD8+ T细胞活化增强、效应记忆CD8+ T细胞比例增加以及检查点分子表达上调。基因表达分析也证实，仅在COX2缺失肿瘤中，抗PD-1治疗诱导了强烈的抗肿瘤免疫基因表达。
为评估COX2/PGE2信号通路在人类肺癌免疫治疗中的作用，研究者分析了一组接受抗PDL1/PD1治疗的肺腺癌患者的基因表达数据。结果显示，COX2相关炎症基因表达谱（COX-IS）在ICB治疗无反应患者中显著升高。较高的COX-IS表达与ICB治疗后较差的无进展生存期相关，且是独立于年龄、性别、吸烟状态和既往治疗线数的预后因素。这些结果支持COX2/PGE2信号通路在人类肺腺癌中驱动免疫抑制并阻碍ICB治疗反应的观点（图3）。
图3 COX2/PGE2信号通路抑制ICB在小鼠和人类肺腺癌中的疗效
靶向COX2/PGE2信号通过增强免疫疗效
基于上述发现，研究者探索了COX2/PGE2通路抑制与ICB联合治疗的潜在临床应用并使用COX2特异性抑制剂塞来昔布进行了体内研究。结果显示，塞来昔布处理可以诱导肿瘤相关巨噬细胞向促炎表型极化，增加CD8+ T细胞的活化。重要的是，COX2抑制剂与抗PD-1联合治疗显著延长了肿瘤小鼠的生存期，优于单药治疗。联合治疗组中观察到更多的CD8+ T细胞浸润、效应记忆T细胞扩增以及抗肿瘤免疫基因表达上调。
考虑到COX2抑制剂在临床上可能增加心血管风险，研究者还评估了一种新型双重EP2/EP4受体拮抗剂TPST-1495的疗效。结果显示，TPST-1495单药处理可诱导与COX2抑制剂类似的免疫微环境改变，并可延长小鼠生存期。此外，TPST-1495与抗PD-1的联合治疗效果优于COX2抑制剂联合治疗，表现出更强的协同作用。这一发现为开发更安全、更有效的COX2/PGE2通路抑制策略提供了新的方向（图4）。
图4. EP2和EP4双重抑制与免疫检查点阻断协同增效
为探讨COX2表达是否受KRAS信号调控，研究者对对多种小鼠和人源KRAS突变肺癌细胞系进行了实验。结果显示，MEK抑制剂或KRAS G12C抑制剂处理均可显著降低COX2蛋白表达和PGE2分泌。在体内，KRAS通路抑制也导致COX2 mRNA表达下调和COX-IS评分降低。分析人类肺癌细胞系和TCGA肺腺癌数据也证实，高RAS通路活性与COX2和COX-IS表达升高相关。
有趣的是，研究者还发现，在长期KRASG12C抑制剂处理后，肿瘤细胞中的COX2表达会恢复。这一现象在体内复发的肿瘤中也得到了验证。进一步的实验表明，联合使用KRASG12C抑制剂和塞来昔布可以延缓肿瘤复发，显著改善小鼠的生存期。这一发现为克服KRAS靶向治疗耐药提供了新的策略，同时也强调了持续抑制COX2/PGE2通路的重要性。
结语
本研究通过创新性的体内CRISPR-Cas9筛选，系统地揭示了KRAS突变型肺癌免疫逃逸的分子机制。研究发现KRAS诱导的COX2/PGE2信号通路是驱动免疫抑制和ICB耐药的关键因素。COX2缺失或药理学抑制可以重塑肿瘤微环境，增强抗肿瘤免疫反应，并提高ICB治疗的效果。此外，研究还发现KRAS抑制剂可以下调COX2表达，但长期使用后COX2表达会恢复，这可能是KRAS靶向治疗耐药的原因之一。这项研究为KRAS突变型肺癌的治疗提供了新的思路和策略。通过联合靶向COX2/PGE2通路和ICB治疗，有望克服免疫治疗耐药，提高KRAS突变型肺癌患者的预后。
1.Boumelha, J., et al., CRISPR-Cas9 Screening Identifies KRAS-Induced COX2 as a Driver of Immunotherapy Resistance in Lung Cancer. Cancer Res, 2024. 84(14): p. 2231-2246.
审批编号：CN-145129
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排版编辑：肿瘤资讯-Rex
