VOL. 01

研究背景

此前的一項研究依據(jù)膠原蛋白沉積量和免疫浸潤程度對實體瘤進行了分類，識別出一種難治性亞型，稱為“硬冷Tumor”，其特征為膠原蛋白沉積量高且免疫浸潤程度低。除了對免疫浸潤的影響外，還發(fā)現(xiàn)膠原蛋白沉積會影響腫瘤血管生成。  

2025年1月5號，《Advanced Science》（IF=14.3）雜志發(fā)表了一項由南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院等單位合作完成的重要研究，揭示了在硬冷腫瘤中膠原沉積在驅動多種癌癥血管生成中的關鍵作用，為完善化療與抗血管生成治療相結合的治療策略提供了一個新的、可行的框架。

第一作者

梅杰，男，1996年2月生，中共黨員，南京醫(yī)科大學腫瘤學博士；入選2024年首屆中國科協(xié)青年人才托舉工程博士生專項計劃；擔任Nature子刊NPJ Aging等期刊編委，腫瘤免疫頂級期刊Journal for ImmunoTherapy of Cancer等期刊審稿人；研究方向為惡性腫瘤免疫微環(huán)境調變策略及新型生物標志物，首次提出泛實體瘤“硬冷腫瘤”概念及相應的治療策略，成果以第一/通訊作者發(fā)表于Cancer Communications, Advanced Science, Cell Reports, Journal for ImmunoTherapy of Cancer等知名期刊，Trends in Cancer等知名期刊配發(fā)專題述評，累計影響因子超400分，谷歌學術累計被引近1400次，H指數(shù)23；授權國家發(fā)明專利2項（第一發(fā)明人）；主持江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程科研創(chuàng)新計劃項目2項；2021年度執(zhí)業(yè)醫(yī)師理論考試成績493分，全國位次前1％，取得內(nèi)科住院醫(yī)師規(guī)培證書；曾獲（前三完成人）全國婦幼健康科學技術獎二等獎、中國醫(yī)藥教育協(xié)會科學技術獎二等獎、江蘇省醫(yī)學新技術引進獎一等獎等科技成果獎勵；曾獲國家獎學金4次、中國大學生自強之星、江蘇省最美大學生、江蘇省優(yōu)秀碩士學位論文等學業(yè)獎勵。

VOL. 02

研究結果

一、硬冷腫瘤具有高血管生成活性

為了探究 LUAD（肺腺癌）中硬冷腫瘤的特有生物學特征，作者提取了高表達基因，并使用 HALLMARK 通路對其進行分析。分析結果顯示，硬冷腫瘤在上皮間質轉化（EMT）、血管生成、凝血及相關過程中存在富集現(xiàn)象。此外，通過免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)這些腫瘤除了表現(xiàn)出高膠原蛋白和低 CD8 水平，還通過CD31 染色確定微血管密度（MVD）在硬冷腫瘤中表達最高。

二、膠原沉積增強血管生成

在內(nèi)部構建的 LUAD 研究隊列中，評估了膠原蛋白含量與微血管密度（MVD）之間的相關性，結果顯示膠原蛋白水平的升高與 MVD 存在正相關關系。為了驗證膠原蛋白對血管生成的刺激作用，對 HUVEC 細胞進行了膠原蛋白處理。這種處理顯著促進了細胞增殖、遷移和微絲組裝，同時抑制了細胞凋亡。值得注意的是，膠原蛋白直接增強了 HUVEC 細胞的血管生成活性。血管內(nèi)皮生長因子 A（VEGFA），一種在血管內(nèi)皮細胞中起關鍵作用的血管生成因子，也進行了分析。使用 scRNA-seq和轉錄組學數(shù)據(jù)進行的亞細胞定位研究顯示，VEGFA 主要在腫瘤細胞中表達。正如預期的那樣，膠原蛋白處理增加了這些細胞中 VEGFA 的表達和分泌。

由于腫瘤內(nèi)的膠原蛋白主要由癌相關成纖維細胞（CAFs）合成，因此在單細胞水平上和空間轉錄組數(shù)據(jù)上探討了成纖維細胞在調節(jié)內(nèi)皮細胞行為中的作用。結果顯示，內(nèi)皮細胞傾向于在空間上靠近成纖維細胞聚集。為了闡明成纖維細胞與內(nèi)皮細胞之間的相互作用，對來自 13 名 LUAD 患者的 46108 個細胞進行了高分辨率分析。這些細胞被分為八種細胞類型，對配體 - 受體相互作用的剖析揭示，內(nèi)皮細胞與成纖維細胞之間的相互作用最多，比與任何其他細胞類型都多。重要的是，這些相互作用主要是與膠原蛋白相關的，這表明成纖維細胞介導的內(nèi)皮細胞血管生成活動是由膠原蛋白驅動的。并在共培養(yǎng)實驗和體外實驗中，也證明了CAF 顯著增強了 HUVEC 細胞的遷移。

三、膠原通過SOX18上調促進血管生成

為了探究膠原蛋白介導的血管生成背后的機制，對膠原蛋白刺激下的 HUVEC 細胞進行了 RNA 測序。從這些細胞中提取了膠原蛋白調控的基因，并分析了這些基因與來自 TCGA-LUAD 隊列的膠原蛋白相關基因以及來自 scRNA-seq 數(shù)據(jù)集的內(nèi)皮特異性基因的交集。先前被確定為血管生成關鍵調節(jié)因子的 SOX18 成為了關鍵基因。在轉錄組數(shù)據(jù)中也得到了進一步驗證證實。此外，膠原蛋白刺激被證明能夠上調 SOX18 的表達并促進其核轉位。使用SOX18 抑制劑 Sm4 顯著抑制了膠原蛋白誘導的 HUVEC 細胞增殖、遷移、微絲組裝和管形成增加，同時促進了細胞凋亡。

為了進一步探索膠原蛋白誘導SOX18上調的機制，研究人員調查了膠原蛋白受體。體外實驗顯示，HUVEC細胞與腫瘤細胞和CAFs相比表現(xiàn)出更高水平的SOX18、ITGA5和ITGB1。此外，預先處理膠原蛋白增強了ITGA5和ITGB1的共定位。先前研究已經(jīng)顯示MEK/ERK信號通路對SOX18表達至關重要，體外實驗也確認了通過刺激膠原蛋白激活了MEK/ERK 的磷酸化。值得注意的是，整合素ITGA5抑制劑和MAPK級聯(lián)抑制劑阻斷了由于刺激產(chǎn)生動態(tài)性變化引起 SOX18的上調?？傊? 整合素ITGA5/MEK /ERK信號軸通過在內(nèi)皮細胞中調節(jié) SOX18 來介導因為刺激產(chǎn)生動態(tài)性變化引起血管生成，并突顯其作為血管生成治療目標可能性。

四、硬冷腫瘤對抗血管生成療法敏感

一項回顧性研究，發(fā)現(xiàn)硬冷腫瘤對C&I反應不佳；而軟熱腫瘤對這種治療表現(xiàn)出良好的反應。進一步的亞型分析表明，C&B對硬冷腫瘤患者預后效果更好。

五、泛癌分析驗證

對TCGA泛癌數(shù)據(jù)集的分析顯示，除了兩種腫瘤，大多數(shù)腫瘤的膠原蛋白與血管生成呈正相關。在膀胱癌（BLCA）和內(nèi)部 LUAD 隊列中也得到了驗證， BLCA 中的硬冷腫瘤表現(xiàn)出高膠原蛋白表達和低 CD8 表達。而且MVD 水平在硬冷腫瘤中表達最高，并且MVD 的升高與不良預后相關。進一步的分析證實了在 BLCA 樣本中膠原蛋白水平的增加與 MVD 之間存在正相關?？傊谒邪┌Y類型中，血管生成與膠原活性之間的相關性是保守的，這表明硬冷腫瘤癌癥類型特別適合抗血管生成療法。

六、獲得性耐藥引發(fā)的“裝甲式”與“冷性”進化揭示了抗血管生成療法

免疫療法能夠在某些癌癥患者身上引發(fā)顯著且持久的反應。然而，超過半數(shù)最初對治療有反應的患者最終還是會出現(xiàn)病情進展，這種情況被稱為獲得性耐藥。對 GSE164357 數(shù)據(jù)集的分析顯示，具有獲得性耐藥性的腫瘤組織表現(xiàn)出更高的膠原蛋白特征和更低的免疫特征。此外，獲得性耐藥與血管生成相關通路呈正相關。一個先前已建立的獲得性免疫治療耐藥的小鼠模型也表明，具有獲得性耐藥性的腫瘤具有更高的膠原沉積和血管內(nèi)皮細胞浸潤，同時 T 細胞浸潤減少。正如預期的那樣，抗 PD-1 治療未能抑制腫瘤生長，而抗血管治療則有效地抑制了腫瘤生長?？傊?，腫瘤進化為硬冷腫瘤顯著增加了對免疫治療的獲得性耐藥性，這表明抗血管生成治療可能具有潛在的治療益處。

總結

本研究揭示了膠原沉積通過MEK-PEK信號通路調節(jié)SOX18表達介導促進腫瘤血管生成，這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解腫瘤進展機制提供了新的視角，還為抗血管生成療法的選擇和優(yōu)化提供了重要的生物標志物。未來，基于膠原和血管生成的聯(lián)合療法有望為硬冷腫瘤患者帶來新的治療希望。