GULP1通过脂质介导的肿瘤相关巨噬细胞代谢重编程驱动胃癌抗PD-1治疗耐药

GULP1 Fuels Resistance to PD-1 Blockade through Lipid-Mediated Metabolic Reprogramming of Tumor-Associated Macrophages in Gastric Cancer

作者信息Zihao Zhang, Wenxin Xu, Kuan Yu, Anran Bao, Yifan Cao, Mincheng Yu, Qiang Yu, Yufei Zhao, Liang Gong, Peiyi Xie, Zhenbin Shen, Jing Qin
PMID42840204
发布时间2026-10
DOI10.34133/cancomm.0054

实验完整度

高

含患者转录组与临床队列、单细胞测序、小鼠模型、细胞与类器官多层级验证及功能与机制实验

主要模型

胃癌患者肿瘤组织及ZSGCI与ZSGC临床队列 人胃癌细胞系AGS、HGC-27、MKN-45、MKN-28及GES-1 小鼠胃癌细胞系YTN-16皮下与原位移植瘤模型 巨噬细胞特异性Cd36敲除(Cd36fl/flLyz2Cre)小鼠及BMDMs

重点核对

抗PD-1治疗分组:皮下或原位模型中以anti-PD-1抗体(200 μg/只,每周3次,连续3周)与IgG2a同型对照比较 GA给药条件:体内50 mg/kg每日腹腔注射一次;体外细胞与共培养体系10 μmol/l,类器官50 μmol/l 共培养体系:GC细胞条件培养基或transwell(0.4-μm孔径)作用于BMDMs 72 h,T细胞与肿瘤细胞比5:1,再培养72 h Cd36fl/flLyz2Cre与WT对照小鼠的巨噬细胞来源及脂质代谢、FAO与免疫表型检测 RNA-seq差异表达阈值:校正P值<0.05且绝对倍数变化≥2

摘要

背景:靶向程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)的免疫检查点抑制剂已显著改善多种癌症的治疗,然而仅少数胃癌(GC)患者能获得持久的临床获益。驱动抗PD-1治疗耐药的肿瘤内在机制仍知之甚少。本研究旨在鉴定胃癌免疫治疗耐药的关键调控因子并阐明其功能和机制作用。方法:分析抗PD-1应答和抗PD-1耐药的胃癌患者转录组数据,并与小鼠模型数据及公开的单细胞RNA测序数据集整合。进行功能实验,包括体外实验和体内肿瘤模型,以验证候选基因并探索其在肿瘤进展和免疫治疗耐药中的作用。结果:GULP PTB结构域含吞噬衔接蛋白1(GULP1)被鉴定为胃癌抗PD-1治疗耐药的关键驱动因子。GULP1表达升高与不良预后和对PD-1阻断不利的临床应答相关。GULP1促进胃癌进展并减弱抗PD-1治疗的疗效。在功能上,GULP1通过塑造富含脂质的肿瘤微环境促进CD36+程序性死亡配体1(PD-L1)+肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的积聚和代谢重编程,从而损害CD8+ T细胞功能。在机制上,GULP1通过招募锌指DHHC型棕榈酰转移酶8(zDHHC8)促进胰岛素诱导基因2(INSIG2)棕榈酰化,导致固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)核转位并增强从头脂肪酸生物合成。重要的是,使用甘草酸对Gulp1进行药理学抑制在体内显著恢复了对抗PD-1治疗的敏感性。结论:总之,这些发现揭示了一个先前未被认识的GULP1–脂肪酸–CD36+PD-L1+ TAM–CD8+ T细胞轴,该轴驱动胃癌PD-1阻断耐药,突出GULP1作为有前景的治疗靶点和免疫治疗应答的预测生物标志物。

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
胃癌中驱动抗PD-1治疗耐药的肿瘤内在机制是什么,GULP1是否在其中发挥关键作用?
核心机制
GULP1招募zDHHC8促进INSIG2 Cys14棕榈酰化,解除INSIG2–SCAP复合物并激活SREBP1,增强胃癌细胞从头脂肪酸合成,经CD36+ TAM摄取后发生FAO依赖的代谢重编程并上调免疫抑制表型,削弱CD8+ T细胞功能。
主要证据
多队列转录组与单细胞测序提示GULP1高表达与不良预后及CD8+ T细胞浸润减少相关;YTN-16皮下与原位模型中Gulp1过表达降低anti-PD-1疗效,Gulp1敲除增强疗效且依赖CD8+ T细胞;CyTOF与流式显示CD36+PD-L1+ TAM扩增;Cd36fl/flLyz2Cre小鼠中Gulp1诱导的TAM脂质代谢与免疫抑制被取消并恢复anti-PD-1应答。
研究意义
揭示GULP1–脂肪酸–CD36+PD-L1+ TAM–CD8+ T细胞轴是胃癌PD-1阻断耐药的新机制,提示GULP1可作为治疗靶点与免疫治疗应答预测生物标志物,并支持GA作为潜在干预手段。

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

胃癌抗PD-1应答与耐药队列的多组学筛选

鉴定与胃癌抗PD-1治疗耐药相关的肿瘤内在候选基因。

对ZSGCI队列中3例应答者和3例非应答者肿瘤组织进行RNA-seq,并结合GSE206785单细胞数据与TCGA-STAD预后分析筛选候选基因。

2

GULP1表达与CD8+ T细胞浸润及预后的临床验证

评估GULP1在胃癌中的表达、与CD8+ T细胞密度的相关性及对预后的影响。

在ZSGC与ZSGCI队列中通过IHC、mIF、qPCR和Western blot检测GULP1表达及CD8+ T细胞密度,并进行生存分析。

3

GULP1对胃癌进展及抗PD-1疗效的体内功能验证

验证GULP1是否促进胃癌进展并导致抗PD-1治疗耐药。

建立YTN-16皮下与原位胃癌模型,分别使用Gulp1过表达、敲除或对照细胞,并给予anti-PD-1或IgG2a,检测肿瘤生长、生存与CD8+ T细胞功能。

4

GULP1重塑肿瘤免疫微环境及TAM亚群分析

明确GULP1对免疫细胞组成及TAM功能状态的影响。

对皮下胃癌模型进行CyTOF和流式分析,结合GSE206785与GSE183904单细胞数据评估TAM亚群、CD36表达、CD8+ T细胞耗竭及代谢通路。

5

CD36+ TAM脂质代谢重编程及FAO依赖性验证

验证GULP1是否通过CD36驱动TAM脂质摄取与FAO并产生免疫抑制。

用Gulp1过表达或对照GC细胞与BMDMs共培养,检测脂质积累、甘油三酯、FAO相关基因、OCR及T细胞抑制;并用etomoxir处理验证FAO依赖性。

6

巨噬细胞Cd36条件敲除的功能验证

判断Cd36+ TAM是否为GULP1介导的抗PD-1耐药所必需。

构建Cd36fl/flLyz2Cre小鼠,分选TAMs与Gulp1过表达或对照GC细胞共培养,检测脂质代谢、免疫表型及T细胞功能;并在体内联合anti-PD-1治疗。

7

GULP1促进肿瘤脂肪酸合成及向TAM转移的验证

验证GULP1是否增强GC细胞脂肪酸合成并向TAM供脂。

检测GULP1过表达GC细胞脂质积累与培养上清脂肪酸,结合Fasn敲低与BODIPY标记共培养评估脂质转移及TAM代谢与功能。

8

GULP1–INSIG2–SREBP1分子机制解析

阐明GULP1调控脂质合成的分子机制。

通过LC–MS/MS鉴定GULP1互作蛋白,Co-IP验证GULP1与INSIG2/SCAP相互作用,ABE检测INSIG2棕榈酰化,并用Cys突变体定位修饰位点。

9

zDHHC8介导INSIG2棕榈酰化的验证

鉴定催化INSIG2棕榈酰化的棕榈酰转移酶及其与GULP1的关系。

通过anti-INSIG2免疫沉淀LC–MS/MS与DHHC家族比对筛选zDHHC8,Co-IP与ABE验证zDHHC8对INSIG2 Cys14的修饰及GULP1的增强作用。

10

GA靶向GULP1的药理验证及与anti-PD-1联合

评估GA抑制GULP1并恢复抗PD-1敏感性的潜力。

通过虚拟筛选与SPR鉴定GA结合GULP1,检测GA对GULP1–INSIG2–zDHHC8–SREBP1轴、TAM代谢与T细胞功能的影响;在皮下、原位及PDO模型中联合anti-PD-1。

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
Dulbecco改良Eagle培养基Gibco, Thermo Fisher ScientificC11965500BT
RPMI 1640培养基GibcoC11875500BT
胎牛血清Gibco10099141C
青霉素-链霉素BeyotimeC0223
巨噬细胞集落刺激因子BioLegend576408
乙莫克舍TopscienceT4535L
甘草酸MedChemExpressHY-N0184
抗PD-1抗体Bio X CellBE0146
免疫球蛋白G2a同型对照Bio X CellBE0089
IV型胶原酶Sigma-AldrichC5138
中性蛋白酶IISigma-AldrichD4693
红细胞裂解液BeyotimeC3702
抗CD14磁珠STEMCELL Technologies17853
肿瘤组织解离试剂盒Absinabs50090-10T
Helios3质谱流式细胞仪PLTTech--
Zombie Aqua可固定活力染料试剂盒BioLegend423101
固定和透化溶液BD Biosciences554722
BD LSRFortessa X-20流式细胞仪BDLSRFortessa X-20
4′,6-二脒基-2-苯基吲哚BeyotimeP0131
Pannoramic MIDI II扫描仪3DHISTECH--
细胞固定和封闭试剂BeyotimeP0098, P0260
牛血清白蛋白BeyotimeST023
Protein A/G免疫沉淀试剂盒Epizyme BiotechYJ201
0.4-μm孔径聚碳酸酯膜Transwell小室Corning3413
FastPure细胞/组织总RNA分离试剂盒V2Vazyme BiotechRC112-01
HiScript III All-in-One RT SuperMix Perfect for qPCRVazyme BiotechR333-01
ChamQ Universal SYBR qPCR预混液Vazyme BiotechQ311-02
IFN-γ酶联免疫吸附试剂盒Thermo Fisher ScientificA41150
BODIPY FL C12Thermo Fisher ScientificD3822
BODIPY 493/503Thermo Fisher ScientificD3922
Seahorse XFp细胞外流量分析仪Agilent Seahorse Bioscience--
EasySep小鼠T细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies--
羧基荧光素二醋酸盐琥珀酰亚胺酯Thermo Fisher Scientific65-0850-84
抗CD3抗体BD553057
抗CD28抗体BD553294
MCE生物活性化合物库PlusMCEHY-L001P
CM5传感芯片CytivaBR100050
Biacore 8K系统Cytiva--
二甲基亚砜BeyotimeST038
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
Trace 1300气相色谱仪Thermo Fisher Scientific--
ISQ 7000质谱仪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
临床队列与疗效评估
ZSGCI队列82例、ZSGC队列135例及56例新鲜组织的入组时间范围、TRG分级标准及应答/非应答分组定义;RNA-seq样本量为3例应答者与3例非应答者
阅读提示:重点核对Materials and Methods中Patient cohorts小节及Table S1、Table S2
抗PD-1耐药小鼠模型建立
原位GC模型接种细胞数(5 × 10^5)、共注射成纤维细胞比例(7:3)、anti-PD-1给药剂量(200 μg/只)、频率(每周3次)、持续3周及耐药判定时间点(第14周)
阅读提示:重点核对Animal experiment小节及Fig. 1D、Fig. 2A、Fig. 2F图注
Gulp1过表达/敲除肿瘤模型的免疫表型验证
YTN-16细胞皮下接种量(5 × 10^6)、分组(vector vs Gulp1-OE;control vs Gulp1-KO)、每组n数(皮下n = 6,原位n = 10)及CD8+ T细胞清除抗体使用
阅读提示:重点核对Animal experiment小节、Fig. 2与Fig. S3图注
CD36+ TAM脂质代谢重编程的体外验证
BMDMs来源(6–8周龄C57BL/6小鼠)、诱导条件(10 ng/ml M-CSF,7 d,纯度>95%)、共培养体系(transwell 0.4-μm,72 h)及etomoxir浓度(200 μmol/l)
阅读提示:重点核对Cell lines and cell culture、Cellular energy metabolism analysis小节及Fig. 3图注
巨噬细胞Cd36条件敲除验证
Cd36fl/flLyz2Cre与对照小鼠的构建与基因型鉴定、皮下模型n = 6、anti-PD-1给药方案及TAMs分离培养条件
阅读提示:重点核对Animal experiment小节及Fig. 4图注
GULP1–INSIG2–zDHHC8分子机制验证
LC–MS/MS互作蛋白筛选阈值、Co-IP实验条件、ABE实验关键试剂浓度与时间(N-乙基马来酰亚胺50 mmol/l,羟胺1 mol/l)及INSIG2 Cys14突变体构建
阅读提示:重点核对Acyl–biotin exchange assay、Co-immunoprecipitation、Liquid chromatography–tandem mass spectrometry小节及Fig. 6、Fig. 7图注
GA靶向GULP1及联合anti-PD-1验证
GA体外细胞浓度(10 μmol/l)、类器官浓度(50 μmol/l)、体内剂量(50 mg/kg,每日腹腔注射)、虚拟筛选化合物库规模与SPR关键参数(GULP1固定约10,000 RU,流速30 μl/min,解离330 s)
阅读提示:重点核对Structure-based virtual screening、Surface plasmon resonance assays、Patient-derived organoid model小节及Fig. 8、Fig. 9、Fig. S22、Fig. S26图注
数据分析与统计
RNA-seq差异表达阈值(校正P值<0.05,绝对倍数变化≥2)、单细胞质控标准(基因数300–3,000,线粒体基因<10%)、统计检验方法及P值阈值(双侧P<0.05)
阅读提示:重点核对Bulk RNA-seq and data analysis、scRNA-seq data processing、Statistical analyses小节