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肺癌严重威胁全球健康,治疗面临诸多难题。研究人员开展霍山石斛多糖(cDHPs)对非小细胞肺癌(NSCLC)作用的研究,发现 cDHPs 可抑制 NSCLC 增殖和免疫逃逸,为肺癌治疗提供新方向。
在全球范围内,肺癌就像一个冷酷的 “杀手”,严重威胁着人类的健康。2022 年,肺癌新增病例近 250 万,约 180 万人因它失去生命,在癌症相关死亡原因中名列前茅。当前肺癌的治疗手段,像化疗、胸腔镜手术和放疗等,都存在各自的短板。化疗药物副作用大,癌细胞还容易产生耐药性,治疗后复发风险也高。免疫疗法,比如抗程序性死亡蛋白 1(PD-1)和程序性死亡配体 1(PD-L1)等免疫检查点抑制剂(ICI)疗法,虽给肿瘤患者带来了新希望,但也会导致免疫抑制性肿瘤微环境的形成,也就是所谓的 “冷” 肿瘤。因此,开发能激活抗肿瘤免疫、改善肿瘤微环境的新药迫在眉睫。
在此背景下,皖南医学院的研究人员开展了关于霍山石斛多糖(cDHPs)对非小细胞肺癌(NSCLC)作用的研究。他们发现 cDHPs 可抑制 NSCLC 的增殖和免疫逃逸,还能提高 PD-1/PD-L1 抗体对肺腺癌(LUAD)患者的治疗效果,这为肺癌的治疗提供了新的方向和潜在的治疗策略,相关研究成果发表在《Journal of Natural Medicines》上。
研究人员为开展此项研究,用到了多种关键技术方法。首先,运用网络药理学从多个数据库筛选霍山石斛的活性成分和作用靶点,并进行蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)网络、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、基因本体(GO)和 Hallmark 富集分析。其次,利用癌症基因组图谱(TCGA)的 LUAD 患者队列数据进行基因表达和生存分析。此外,通过单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)数据探究肿瘤微环境细胞组成,还开展动物实验验证 cDHPs 的体内抗肿瘤效果 。
下面来详细看看研究结果:
- 活性成分、靶点及 PPI 网络分析:研究人员通过数据库检索和筛选,得到 8 种霍山石斛活性成分和 159 个作用靶点,并构建了 PPI 网络。Kmeans 聚类显示 FXR1、DICER1 等在各自聚类中关联更紧密。
- KEGG、HALLMARK 和 GO 富集分析:KEGG 富集分析表明,药物靶点主要富集在致病性大肠杆菌感染、吞噬体、间隙连接、紧密连接、凋亡等多条与肿瘤发展和免疫相关的通路。HALLMARK 基因集富集分析显示,靶点在 mTORC1 信号、顶端连接、TNF-α 信号等通路富集。GO 富集分析也揭示了相关生物学功能。这些结果表明霍山石斛的靶点与众多肿瘤发展和免疫通路相关。
- IL-35 与肿瘤微环境:多组学分析发现,IL-35 在肺癌中高表达。单细胞测序数据显示,IL-35 主要在肿瘤微环境的 CD4+ T 细胞群体中高表达,且 CD4-CXCL13-Tfh、CD4-CCR7-FOS 细胞可能通过表达 IL-35 增加免疫抑制性 CD4-CTLA4-Treg 的占比,形成免疫抑制性微环境。同时,IL-35 基因扩增会导致免疫细胞浸润减少,说明它是肿瘤免疫逃逸的重要靶点。
- IL-35 对 NSCLC 发展的调控:对 TCGA 数据库中 LUAD 患者转录组测序数据进行基因集富集分析(GSEA),发现高表达 IL-35 的样本中,NSCLC 和小细胞肺癌(SCLC)通路被激活,且紧密连接通路和 NSCLC 通路富集分数较高。结合霍山石斛靶点富集分析,推测霍山石斛可能通过 IL-35 介导的信号通路调节 NSCLC 发展和抗肿瘤免疫。
- FXR1-IL-35-ACTR3 信号通路与 NSCLC:通过对霍山石斛靶点基因 KEGG 富集分析和 IL-35 的 GSEA 分析,筛选出 FXR1、NF-κB2、ACTR3 和 TUBA8 四个重叠基因。其中,FXR1 和 ACTR3 在 LUAD 中高表达,且高表达与患者预后不良相关,它们还与 IL-35 显著正相关。进一步研究发现,ACTR3 与上皮 - 间质转化(EMT)特征相关,FXR1 与 NSCLC 特征正相关,表明霍山石斛可能通过 FXR1-IL-35-ACTR3 轴调节 NSCLC 增殖、迁移和侵袭。
- cDHPs 体内抗肿瘤作用:动物实验中,构建 LLC 荷瘤小鼠模型,分为正常组、模型组和 cDHPs 组。cDHPs 处理后,小鼠体重逐渐恢复,肿瘤体积明显抑制。同时,血清中 IL-35 和 IL-4 水平降低,IFN-γ 水平升高;p35 和 EBI3 的 mRNA 和蛋白水平下降;脾脏和肝脏指数降低,肺和肾脏指数增加,说明 cDHPs 能抑制 NSCLC 发展,保护荷瘤小鼠器官功能。
- cDHPs 抑制肿瘤免疫逃逸:通过流式细胞术检测发现,cDHPs 处理后,荷瘤小鼠脾脏和血液中 CD4+Foxp3- Tconv 表达增加,iTr35 的转化受到抑制,这与之前单细胞测序分析结果一致,表明 cDHPs 可抑制肿瘤免疫逃逸。
- cDHPs 激活先天免疫系统:检测 NK 细胞活性发现,cDHPs 处理能显著提高 NK 细胞活性,促进体内抗肿瘤免疫激活。
- cDHPs 联合 PD-1/PD-L1 抗体的效果:分析免疫治疗队列测序数据发现,cDHPs 可能通过抑制 IL-35 表达,增加效应 T 细胞和 NK 细胞浸润,提高 PD-1/PD-L1 抗体疗效。
研究结论表明,cDHPs 可通过 FXR1-IL-35 轴抑制 IL-35 表达,阻断 CD4+ T 细胞向 iTr35 的转化,抑制 NSCLC 发展,还能提高 PD-1/PD-L1 抗体对 LUAD 患者的疗效 。这一研究为 cDHPs 用于肺癌治疗提供了临床前依据,也为以 FXR1-IL-35 轴为靶点治疗 NSCLC 提供了新见解。不过,FXR1-IL-35-ACTR3 轴的关系还需深入分子生物学实验验证,cDHPs 与 PD-1/PD-L1 联合治疗也需更多动物实验验证。但无论如何,该研究为中药抗肿瘤免疫治疗的应用提供了更深入的理解,有望推动肺癌治疗领域的进一步发展。