多模态测序鉴定肝细胞癌中新辅助纳武利尤单抗治疗耐药性的协同机制

Multimodal sequencing identifies synergistic mechanisms driving resistance to neoadjuvant nivolumab treatment in hepatocellular carcinoma

作者信息Fanhong Zeng, Jiaxin Guo, Zheng Zeng, Vanilla Xin Zhang, Yu-Man Tsui, Po-Man Li, Abdullah Husain, Qingyang Zhang, Joyce Man-Fong Lee, Tan-To Cheung, Daniel Wai-Hung Ho, Irene Oi-Lin Ng
PMID42226281
发布时间2026-06-01
DOI10.1186/s12943-026-02682-x

实验完整度

包含患者样本(ST-seq、scRNA-seq、bulk-seq)及体外细胞实验和动物实验,但缺乏类器官等独立证据层级,功能验证有限。

主要模型

HCC患者肿瘤组织(新辅助纳武利尤单抗治疗队列) HCC细胞系MHCC-97L和Hep3B THP1巨噬细胞和CD8+ T细胞共培养体系 Hepa1-6原位肝癌小鼠模型

重点核对

病理肿瘤坏死≥60%定义nivolumab反应组 RAMP1敲低(shRNA)或重组ADM蛋白(20 μg/ml, 24h)处理 实验分组:R vs NR,以及anti-PD1、EBP抑制剂单药或联合治疗组 动物模型:C57BL/6小鼠原位注射Hepa1-6细胞,3.5×10^6细胞/只

摘要

肿瘤免疫微环境(TIME)在肝细胞癌(HCC)中关键性地调节对免疫检查点抑制剂(ICIs)的治疗反应。相对于其他实体瘤,HCC以更显著的瘤内异质性和对ICI阻断治疗相对较差的反应性为特征。重要的是,TIME的潜在机制与HCC免疫治疗耐药的分子基础之间的关联仍然难以捉摸。采用整合的多组学方法,包括空间转录组学、单细胞和批量RNA测序以及脂质组学,我们描绘了HCC中抗PD-1治疗耐药性的时空动力学和机制基础。我们的分析揭示了无反应患者中深度免疫抑制的TIME,其特征是肿瘤生态位内免疫细胞浸润稀疏,与有反应者中观察到的免疫炎症性TIME形成对比。多维度分析进一步揭示了无反应病例中肿瘤细胞中失调的脂肪生成和异常脂质积累。值得注意的是,肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)、耗竭的CD8 T细胞和脂质富集的肿瘤细胞在肿瘤-免疫界面共定位,形成物理和功能屏障,阻止有效的免疫细胞浸润到肿瘤生态位中。我们还通过ADM-RAMP1-EBP信号轴鉴定了关键的TAM-肿瘤细胞串扰,协调脂质代谢重编程并导致PD-1治疗效果减弱。总的来说,这些发现为抗PD-1耐药性提供了一个全面的机制框架,揭示了可操作的生物标志物和一个转化脆弱性,以增强HCC的精准治疗。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肝细胞癌对纳武利尤单抗(抗PD-1)治疗产生耐药性的潜在机制是什么?
核心机制
肿瘤相关巨噬细胞通过ADM-RAMP1-EBP信号轴与肿瘤细胞相互作用,驱动脂质代谢重编程和免疫抑制微环境形成,导致T细胞耗竭和M2巨噬细胞极化,从而介导抗PD-1治疗耐药。
主要证据
多组学测序(空间转录组学、单细胞RNA测序、批量RNA测序)显示无反应者肿瘤边缘脂质代谢异常升高并与TAM和耗竭CD8T细胞共定位;体外实验证实RAMP1敲低抑制EBP表达并影响巨噬细胞极化和CD8T细胞毒性;动物实验显示EBP抑制剂联合抗PD-1具有协同抑瘤效果。
研究意义
作者提出靶向PD-1和ADM(或EBP)可能协同增强治疗疗效,为克服HCC免疫治疗耐药提供潜在的转化治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

新辅助纳武利尤单抗治疗患者多组学测序

描绘应答者与非应答者在肿瘤微环境中的转录组和空间差异,探索耐药机制

对接受新辅助纳武利尤单抗治疗的HCC患者肿瘤组织进行空间转录组测序(ST-seq)、单细胞RNA测序(scRNA-seq)和批量RNA测序(bulk-seq),并对治疗初治患者进行scRNA-seq。

2

空间转录组分析肿瘤微环境

比较R和NR组的肿瘤免疫微环境结构、脂质代谢和细胞空间分布差异

使用MIA、NMF、BayesPrism等方法对ST-seq数据进行分析,定义肿瘤生态位,比较不同区域(如肿瘤内部和边缘)的脂质生成评分、免疫细胞丰度和功能。

3

单细胞RNA测序分析免疫细胞状态和相互作用

揭示非应答者中免疫细胞亚型、功能状态以及细胞间通讯特征

对scRNA-seq数据进行无监督聚类和细胞注释,分析T细胞和髓系细胞亚型比例、功能状态(细胞毒性、耗竭、极化)、CNV变化及细胞通讯(CellChat、NicheNet)。

4

体外实验验证ADM-RAMP1-EBP信号轴

验证非应答者中TAM释放的ADM激活肿瘤细胞RAMP1进而调节EBP表达的机制

利用shRNA敲低HCC细胞(97L和Hep3B)中的RAMP1,检测对EBP表达的影响;用重组ADM蛋白处理HCC细胞检测RAMP1和EBP表达变化。

5

共培养实验验证对巨噬细胞极化和T细胞毒性的影响

检测肿瘤细胞RAMP1敲低对巨噬细胞极化和CD8+ T细胞细胞毒性的功能影响

将HCC细胞(RAMP1 KD或对照)与THP1细胞或CD8+ T细胞直接共培养,检测巨噬细胞标志物(CD86、CD206)和CD8+ T细胞标志物(Granzyme B)表达,并通过流式细胞术分析细胞比例。

6

体内动物实验验证联合治疗疗效

评估EBP抑制剂联合抗PD-1治疗对HCC肿瘤生长的抑制作用

建立原位肝癌小鼠模型,给予抗PD-1抗体、EBP抑制剂或两者联合,通过活体成像和肿瘤重量评估治疗效果。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco12100046
RPMI-1640培养基Gibco31800022
胎牛血清GibcoA5256801
青霉素-链霉素溶液Gibco15140122
胰蛋白酶-EDTAGibco25200072
人肾上腺髓质素蛋白MedChemExpressHY-P74426
人白细胞介素-2重组蛋白PeproTech200-02
TRIzol试剂Invitrogen15596018CN
HiScript IV 全能型逆转录超混液(qPCR用)VazymeR433-01
SupRealQ Ultra Hunter SYBR qPCR 预混液(U+)VazymeQ713-03
QIAEX II 凝胶回收试剂盒QIAGEN20051
QIAprep 离心小提试剂盒QIAGEN27106
Opti-MEM I 减血清培养基Gibco31985070
Lipofectamine 3000 转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000015
嘌呤霉素MedChemExpressHY-K1057
人淋巴细胞分离液DAKEWE7111011
红细胞裂解液Thermo Fisher Scientific00-4300-54
人CD8+ T细胞分选试剂盒Miltenyi Biotec130-096-495
Dynabeads™ 人T细胞活化CD3/CD28磁珠Thermo Fisher Scientific11161D
Proteome Profiler 人细胞因子芯片试剂盒R&D SystemsARY005B
APC抗人CD68抗体BioLegend333809
PE抗人CD86抗体BioLegend305406
FITC抗人CD206抗体BioLegend321103
PerCP/Cyanine5.5抗人CD8a抗体BioLegend300923
APC抗人/小鼠颗粒酶B重组抗体BioLegend372204
补偿微球BioLegend424601
固定缓冲液BioLegend420801
胞内染色破膜洗涤缓冲液(10X)BioLegend421002
抗PD-1抗体BioXCellRMP1-14
EBP抑制剂MedChemExpress--
Xenogen IVIS 100成像系统PerkinElmerIVIS Spectrum
QuantStudio 5 384孔实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者样本与分组
患者人群(新辅助纳武利尤单抗治疗的中晚期HCC),应答与非应答分组标准(病理肿瘤坏死≥60%)
阅读提示:Materials and methods - Patient samples; Results 第1段
细胞培养与处理
HCC细胞系(MHCC-97L、Hep3B)培养条件(DMEM+10% FBS等),重组ADM蛋白浓度(20 μg/ml)及处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and recombinant ADM protein treatment
RAMP1敲低
shRNA序列,转染和筛选方法(嘌呤霉素),敲低效率
阅读提示:Materials and methods - Construction of stable knockdown HCC cells; Table 5
共培养实验
THP1与肿瘤细胞共培养比例(10:1)和时间(48h);T细胞与肿瘤细胞共培养比例(1:1)和时间(72h)
阅读提示:Materials and methods - Flow cytometry
动物实验
动物品系(C57BL/6),细胞系(Hepa1-6),注射细胞数(3.5×10^6),给药方案(anti-PD1抗体隔日一次,EBP抑制剂每日一次,共8天),实验周期(12天)
阅读提示:Materials and methods - Animal experiments