基因型驱动的肿瘤生态系统驱动黑色素瘤的免疫逃逸和免疫治疗抵抗

Genotype-driven tumor ecosystems drive immune evasion and immunotherapy resistance in melanoma

作者信息Milad Ibrahim, Irineu Illa-Bochaca, Tara Muijlwijk, Ines Delclaux, Katherine S Ventre, George Jour, Paola Angulo Salgado, Shi Qiu, Agrima Dutt, Amanda W Lund, Iman Osman, Markus Schober
PMID42791538
发布时间2026-09-17
DOI10.1186/s12943-026-02781-9

实验完整度

高

包含患者组织空间多组学、细胞系功能验证、小鼠同基因模型体内验证,涵盖功能与机制验证。

主要模型

患者黑色素瘤组织微阵列(32例,64个芯) A375、SK-MEL-28、08-175、RIM3黑色素瘤细胞系 同基因C57BL/6J小鼠RIM3 shNf1移植瘤模型 nude小鼠RIM3 shSCR/shNf1移植瘤模型

重点核对

NF1Mut与NF1WT黑色素瘤组织的空间转录组和空间蛋白组比较(17例NF1Mut,15例NF1WT) shNF1敲低A375和SK-MEL-28细胞中MHC I/II表达及IFN-γ刺激后的流式检测 shNf1 RIM-3细胞在C57BL/6J同基因小鼠中的成瘤率及免疫细胞浸润 afatinib(20 mg/kg,口服灌胃,每周5天)联合anti-PD-1(10 mg/kg,腹腔注射,每周2次)治疗的肿瘤生长和生存分析 EGFR表达与CD8+ T细胞丰度的Spearman相关性分析

摘要

背景:癌细胞中的遗传和转录改变塑造了它们与免疫和基质区室的相互作用,从而影响肿瘤进展、免疫逃逸和对免疫检查点抑制剂(ICIs)的反应。然而,这些相互作用在黑色素瘤中如何在空间上组织以及它们与临床结果的关系仍不完全清楚。方法:我们对来自患者的黑色素瘤组织进行了空间多组学分析,将具有Neurofibromin 1(NF1)抑癌基因功能丧失突变的组织与NF1完整的组织进行比较,并将这些结果与在患者来源的黑色素瘤模型和免疫治疗抵抗的同基因小鼠模型中观察到的功能研究及随后的基因表达变化相结合。结果:对患者黑色素瘤组织的空间多组学分析识别出12个由具有独特分子特征的不同细胞群组成的meta-niches。尽管所有肿瘤都包含这些meta-niches,但富含免疫抑制性癌症相关成纤维细胞(CAFs)和巨噬细胞的meta-niches在NF1缺失的肿瘤中显著更常见。相反,富含细胞毒性CD8+ T细胞的niches显著减少。在人类和小鼠黑色素瘤中,NF1缺失与抗原呈递程序受损和CD8+ T细胞浸润减少相关。在机制上,EGFR信号传导成为NF1缺陷黑色素瘤生态系统的一个突出特征,并与抗原呈递基因表达减少和T细胞排斥相关。在对抗ICIs的同基因Nf1敲低模型中,EGFR抑制恢复了抗原呈递程序的表达并增强了抗肿瘤免疫反应。结论:这些发现定义了富集于NF1突变黑色素瘤中的空间组织化、功能独特的meta-niches,这可能有助于其侵袭性疾病特征和不良的ICI反应。我们的研究将一个未被充分研究的黑色素瘤驱动因素与特定的免疫逃逸机制联系起来,并确定EGFR抑制是改善对免疫治疗抵抗的NF1突变黑色素瘤患者预后的候选策略。

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
NF1缺失如何影响黑色素瘤的空间组织、免疫逃逸和对免疫检查点抑制剂的反应?
核心机制
NF1缺失导致EGFR信号激活,进而降低MHC I和II类抗原呈递,促进CAF富集和T细胞排斥,从而介导免疫逃逸和ICI抵抗。
主要证据
患者组织空间多组学显示NF1Mut富集免疫抑制性MNs且CD8+ T细胞减少;细胞实验证实NF1敲低降低HLA表达且IFN-γ不能完全恢复;同基因小鼠模型中shNf1肿瘤仅在免疫健全小鼠成瘤,afatinib联合anti-PD-1增加CD4+/CD8+ T细胞浸润并抑制肿瘤生长。
研究意义
定义了NF1突变黑色素瘤的空间免疫逃逸特征,为EGFR抑制联合PD-1阻断治疗NF1突变黑色素瘤提供了临床前依据。

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

患者黑色素瘤组织空间多组学分析

鉴定NF1Mut与NF1WT黑色素瘤的空间细胞邻域组成差异及其与免疫治疗反应的关系。

对32例患者(17例NF1Mut,15例NF1WT)的黑色素瘤组织构建组织微阵列,进行Xenium空间转录组(42个芯)和CODEX 45-plex空间蛋白组(56个组织)分析,识别12个meta-niches并比较其丰度。

2

细胞系中NF1敲低及功能验证

验证NF1缺失是否直接导致MHC抗原呈递下降及EGFR信号激活。

在A375、SK-MEL-28细胞中用shRNA敲低NF1,检测HLA基因表达、MHC I/II表面表达及IFN-γ刺激后的变化;在NF1Mut细胞中诱导NF1 ectopic表达,检测EGFR表达和细胞生长。

3

EGFR抑制对NF1Mut黑色素瘤细胞抗原呈递的影响

验证EGFR抑制能否恢复NF1Mut黑色素瘤细胞的抗原呈递。

在shNf1 RIM-3细胞中敲低Egfr,进行RNA-seq分析抗原呈递相关基因;在人类NF1Mut STCs中用afatinib处理,检测HLA表达和MHC I流式。

4

同基因小鼠模型中NF1缺失对免疫逃逸及ICI反应的影响

在体内验证NF1缺失是否导致免疫逃逸和ICI抵抗,以及EGFR抑制联合PD-1阻断的治疗效果。

将shSCR或shNf1 RIM-3细胞皮下注射入nude小鼠或C57BL/6J小鼠,比较成瘤率;在C57BL/6J小鼠中随机分组接受vehicle、afatinib、anti-PD-1或联合治疗,监测肿瘤生长、生存及流式分析免疫细胞。

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
10X Genomics 5K Xenium10X Genomics--
PhenoCycler-Fusion 2.0Akoya Biosciences--
HALO图像分析平台Indica Labs--
RNeasy Plus Micro试剂盒Qiagen74034
Illumina TruSeq Stranded Total RNA Ribo-Zero H/M/R Gold试剂盒Illumina--
Illumina NovaSeq 6000Illumina--
Corning™ RPMI 1640培养基(Mod.)1X含L-谷氨酰胺Corning10-040-CV
DMEMCorning10-017-CV
胎牛血清----
非必需氨基酸SigmaM7145
GlutaMAX补充剂Gibco25050061
normocinInvivogenNC9273499
Lipofectamine 3000InvitrogenL3000015
多西环素Gold-BioD-500-1
抗NF1抗体Abcamab17963
抗EGFR抗体Abcamab52894
抗HSP90抗体Cell Signaling Technology4877
抗HLA I类ABC抗体Thermo Fisher Scientific15240-1-AP
HRP偶联二抗Cell Signaling Technology7074, 7076
人IFN-γ重组蛋白Thermo Fisher Scientific300-02-100U
PE偶联抗人HLA-A/B/C抗体BioLegend311406
APC偶联抗人HLA-DR/DP/DQ抗体BioLegend361714
BD FACS Symphony A5分析仪BD Biosciences--
阿法替尼MedChemExpressHY-10261
抗PD-1抗体Bio X CellBE0146
胶原酶DSigma-Aldrich11088866001
DNase IRoche04536282001
Ghost Dye活死染色CYTEK130865T100
抗CD45抗体BD Biosciences564279
抗CD4抗体BD Biosciences612844
抗CD8α抗体Cytek65-0081-U100
抗CD44抗体Cytek60-0441-U100
抗颗粒酶B抗体Thermo Fisher ScientificMHGB04
抗Ki-67抗体Thermo Fisher Scientific48-5698-80
抗FOXP3抗体BioLegend126407
抗PD-1抗体BioLegend135225
抗TIM-3抗体BioLegend75833-230
抗NK1.1抗体BioLegend108710
抗CD11b抗体BioLegend101243
抗CD11c抗体BioLegend117333
抗Ly-6C抗体BioLegend128012
抗Ly-6G抗体BioLegend127618
抗I-A/I-E抗体BioLegend107632
抗F4/80抗体Thermo Fisher Scientific12-4801-82

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
患者组织空间多组学分析
样本来源:IMCG数据库,NYU Langone Health;NF1Mut 17例,NF1WT 15例;Xenium分析42个芯,CODEX分析56个组织;细胞过滤阈值:少于50个转录本的细胞排除,少于5000个细胞的芯排除;邻域半径40 μm;k-means聚类为12个MNs
阅读提示:Materials and methods中Study cohort、Xenium spatial analysis、CODEX spatial proteomics小节及Figure 1 legend
细胞系NF1敲低及功能验证
细胞系:A375、SK-MEL-28、08-175、RIM3、Mewo;shNF1序列:GCCAACCTTAACCTCTCTAAT;shEGFR序列:GCATAGGCATTGGTGAATTTA;doxycycline浓度1 μg/ml;IFN-γ刺激浓度未明确说明;流式抗体克隆号及稀释比例未明确说明
阅读提示:Materials and methods中Cell culture小节及Figure 4、Figure 6 legends
同基因小鼠模型治疗实验
小鼠品系:C57BL/6J、nude,雄性,6周龄;细胞注射数量:1×10⁶(生长研究)或2×10⁵(治疗研究);治疗起始肿瘤体积100–200 mm³;afatinib剂量20 mg/kg,口服灌胃,每周5天;anti-PD-1剂量10 mg/kg,腹腔注射,每周2次;每组12只(治疗研究)或5–7只(流式终点);治疗时长4周(生长研究)或1周(流式研究);流式终点肿瘤体积约500 mm³;随机分组方法未明确说明
阅读提示:Materials and methods中Mouse models小节及Figure 7 legend
EGFR抑制对NF1Mut黑色素瘤细胞抗原呈递的影响
细胞:RIM-3 shNf1、人类NF1Mut STCs;afatinib处理浓度及时间未明确说明;IFN-γ刺激浓度未明确说明;RNA-seq分析细节见Methods
阅读提示:Materials and methods中Cell culture小节及Figure 6 legend
统计分析方法
Wilcoxon rank-sum test、Spearman correlation、Mann-Whitney U test、log-rank test、t-test;显著性阈值P < 0.05(部分分析);多重检验校正方法未明确说明
阅读提示:Materials and methods中Statistical analysis小节及各Figure legends