E2F1-HMGCR轴通过调控铁死亡抵抗促进免疫难治性肿瘤细胞逃逸T细胞免疫治疗

《Nature Communications》：The E2F1-HMGCR axis promotes ferroptosis resistance in immune refractory tumor cells

本研究针对肿瘤免疫编辑过程中癌细胞如何获得铁死亡抵抗从而导致免疫治疗失效的关键问题，揭示了E2F1转录上调HMGCR表达的新机制。研究人员通过构建免疫难治性肿瘤模型，证实靶向HMGCR可逆转铁死亡抵抗，显著增强过继性T细胞治疗和PD-1阻断疗效，为克服肿瘤免疫治疗耐药提供了新的靶向策略。

　　

在癌症免疫治疗领域，免疫检查点阻断(ICB)和过继性T细胞治疗(ACT)虽然在某些肿瘤类型中展现出显著疗效，但多数患者最终会产生治疗抵抗。这种抵抗现象与肿瘤细胞在免疫编辑过程中获得的细胞死亡抵抗机制密切相关。铁死亡(ferroptosis)作为一种铁依赖性调节性细胞死亡形式，近年来被证实是T细胞介导的抗肿瘤免疫的关键效应机制。然而，肿瘤细胞如何通过调控铁死亡途径逃避免疫攻击的具体分子机制尚不明确，这成为当前肿瘤免疫治疗研究的重要科学问题。

发表在《Nature Communications》的这项研究深入探讨了免疫难治性肿瘤细胞获得铁死亡抵抗的分子机制。研究人员发现，在免疫编辑过程中，转录因子E2F1表达上调，并通过直接结合HMGCR基因启动子区域，增强HMGCR转录表达，进而激活甲羟戊酸途径产生辅酶Q10(CoQ10)，最终导致肿瘤细胞对铁死亡产生抵抗。这一新发现的E2F1-HMGCR信号轴为理解肿瘤免疫逃逸提供了全新视角。

研究团队采用了多种关键技术方法验证其科学假设。他们构建了抗PD-1治疗难治性小鼠肿瘤模型(B16 P3和TC-1 P3)和ACT难治性人黑色素瘤模型(A375 P3)，通过体内外实验评估肿瘤细胞对铁死亡的敏感性。利用RNA干扰技术敲低HMGCR和E2F1表达，结合荧光素酶报告基因和染色质免疫沉淀(qChIP)实验分析转录调控机制。临床相关性分析基于已发表的黑色素瘤患者RNA-seq数据集(GSE91061)，评估E2F1-HMGCR轴与抗PD-1治疗反应的关系。

HMGCR上调促进ICB介导的免疫选择后铁死亡抵抗

研究人员发现，经过抗PD-1治疗选择获得的免疫难治性P3肿瘤细胞对铁死亡诱导剂(RSL3和erastin)的敏感性显著降低。基因表达分析显示，HMGCR在P3细胞中表达显著上调，而其他已知的铁死亡负调控因子如GPX4和SLC7A11未见明显变化。敲低HMGCR可恢复P3细胞对铁死亡的敏感性，证实HMGCR在介导铁死亡抵抗中的关键作用。

HMGCR耗竭通过诱导抗PD-1介导的铁死亡逆转免疫难治特性

在B16 P3肿瘤模型中，联合使用siHmgcr和抗PD-1抗体可显著抑制肿瘤生长，而单独治疗无效。这种抗肿瘤效应伴随肿瘤细胞死亡和脂质ROS水平增加，且可被铁死亡抑制剂Lip-1逆转。重要的是，联合治疗还增加了肿瘤浸润CD8⁺ T细胞数量和肿瘤抗原特异性IFNγ⁺CD8⁺ T细胞比例，表明HMGCR抑制可通过促进铁死亡增强抗肿瘤免疫应答。

CTL介导的免疫选择通过上调HMGCR诱发铁死亡抵抗

在ACT难治性A375 P3模型中，研究人员观察到类似现象。P3细胞对CTL培养上清和RSL3诱导的铁死亡均表现出抵抗，且HMGCR表达显著高于亲本P0细胞。HMGCR敲低或辛伐他汀(Simvastatin)处理可恢复P3细胞对铁死亡的敏感性，证实这一机制在ACT模型中的普适性。

E2F1转录激活HMGCR表达诱导铁死亡抵抗

机制研究表明，E2F1可直接结合HMGCR启动子区的两个保守E2F1结合元件，促进其转录激活。E2F1在免疫难治性肿瘤细胞中表达上调，其敲低可降低HMGCR表达并恢复铁死亡敏感性。相反，E2F1过表达足以使敏感细胞获得铁死亡抵抗，且这一效应依赖HMGCR表达。

E2F1-HMGCR轴与抗PD-1治疗反应差相关

临床数据分析显示，在抗PD-1治疗无应答的黑色素瘤患者中，E2F1和HMGCR表达均显著高于应答者。E2F1^high/HMGCR^high患者对治疗抵抗风险更高，总生存期更短，证实该轴的临床相关性。

辛伐他汀通过抑制HMGCR-CoQ10轴逆转E2F1+免疫难治肿瘤细胞的铁死亡抵抗

辛伐他汀可特异性增强P3细胞对RSL3和CTL培养上清诱导的铁死亡敏感性，而对P0细胞影响较小。机制上，HMGCR上调通过增加CoQ10(而非胆固醇)产生促进铁死亡抵抗，CoQ10合成抑制剂4-NB可模拟辛伐他汀效应。

HMGCR抑制使免疫难治性肿瘤对T细胞免疫治疗敏感

体内实验证实，辛伐他汀联合ACT或抗PD-1治疗可显著抑制免疫难治性肿瘤生长，并促进铁死亡相关损伤相关分子模式(DAMP)释放和树突状细胞招募，增强抗肿瘤免疫应答。

研究结论表明，E2F1-HMGCR轴是免疫编辑过程中肿瘤细胞获得铁死亡抵抗的关键机制。免疫治疗压力驱动E2F1⁺肿瘤细胞选择性富集，进而通过转录上调HMGCR增强CoQ10介导的铁死亡抵抗。靶向这一轴心可逆转免疫难治性，为改善T细胞免疫治疗效果提供了新策略。该研究不仅揭示了免疫治疗抵抗的新机制，还为临床联合应用他汀类药物与免疫检查点抑制剂提供了理论依据，对推动精准免疫治疗发展具有重要意义。