《Cancer Research》：Transfer of Damaged Mitochondria from Cancer Cells to Cancer-Associated Fibroblasts Promotes Tyrosine Kinase Inhibitor Tolerance in EGFR-Mutant Lung Cancer
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本研究揭示，攜帶EGFR突變的肺腺癌細胞在靶向藥（EGFR-TKI）壓力下，會將受損的線粒體通過隧道納米管（TNT）傳遞給一類名為RGS5+MYL9+的癌癥相關成纖維細胞（CAF）。CAF扮演“代謝垃圾桶”角色，幫助腫瘤細胞清除線粒體損傷和活性氧（mtROS），從而促進藥物耐受持久性細胞（DTP）存活并導致耐藥復發。抑制TNT形成或阻斷線粒體轉移，可有效恢復腫瘤對奧希替尼的敏感性。這項研究發現了可靶向的基質-腫瘤互作新機制，為克服肺癌靶向耐藥提供了新的聯合治療策略。
CAF亞群在EGFR突變肺腺癌中的鑒定與臨床意義
為了闡明癌癥相關成纖維細胞（CAF）在肺腺癌（LUAD）中對表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）耐藥的作用機制，研究者對6例未經治療的EGFR突變肺腺癌患者的腫瘤樣本進行了單細胞RNA測序（scRNA-seq）。分析鑒定出五個不同的CAF亞群，包括三個新的肌成纖維細胞（myCAF）亞群：BCHE+myCAF、PTGDS+myCAF和RGS5+myCAF。通過建立患者來源類器官（PDO）與匹配CAF的三維共培養模型（PDO-CAF模型）并進行藥物測試，發現RGS5+MYL9+myCAF和炎癥性CAF（iCAF）能顯著減弱第三代EGFR-TKI奧希替尼（osimertinib）誘導的細胞死亡，并促進藥物洗脫后的腫瘤再生。臨床樣本分析進一步證實，在奧希替尼耐藥的肺腺癌組織中，腫瘤浸潤的RGS5+MYL9+CAF更為富集。來自癌癥基因組圖譜（TCGA）的數據顯示，RGS5+MYL9+CAF的高浸潤與EGFR突變肺腺癌患者的較差預后顯著相關。
RGS5+MYL9+CAF通過減輕線粒體損傷促進DTP形成
研究利用EGFR突變肺腺癌細胞系（HCC827和PC9）和患者來源的CAF亞群進行共培養。結果顯示，與RGS5+MYL9+CAF共培養，能顯著增強腫瘤細胞在奧希替尼處理后的活力、干細胞特性、上皮-間質轉化（EMT）標志物表達，并誘導其進入慢增殖的藥物耐受持久性（DTP）狀態。這種促耐藥作用依賴于細胞間的直接接觸。轉錄組測序（RNA-seq）分析發現，與RGS5+MYL9+CAF共培養的DTP細胞，其氧化磷酸化和活性氧（ROS）相關通路被顯著下調。進一步的線粒體功能分析表明，RGS5+MYL9+CAF能保護肺腺癌細胞免受奧希替尼誘導的線粒體膜電位（ΔΨm）下降、線粒體活性氧（mtROS）積累和線粒體結構損傷。有趣的是，共培養體系中的RGS5+MYL9+CAF自身卻表現出線粒體功能障礙（mtROS升高，ΔΨm降低），提示其可能通過接納腫瘤細胞的氧化應激來創造保護性微環境。小鼠皮下移植瘤模型實驗驗證了上述發現，RGS5+MYL9+CAF能促進奧希替尼治療后的最小殘留病灶（MRD）形成和藥物撤除后的腫瘤復發，同時腫瘤細胞線粒體損傷減輕，而CAF自身線粒體損傷加重。
細胞間納米管介導受損線粒體從肺腺癌細胞向RGS5+MYL9+CAF轉移
鑒于RGS5+MYL9+CAF的促耐藥作用依賴于直接接觸，研究者探究了細胞間隧道納米管（TNT）的作用。共培養體系的共聚焦顯微鏡成像顯示，在奧希替尼處理的肺腺癌細胞與RGS5+MYL9+CAF之間形成了大量的TNT，并且可見線粒體沿著TNT從腫瘤細胞向CAF轉移。而與其他CAF亞群共培養時，這種轉移現象極少。流式細胞術定量分析證實，與RGS5+MYL9+CAF共培養時，從腫瘤細胞轉移到CAF的線粒體數量顯著更高，且這些被轉移的線粒體具有更高的mtROS水平。使用肌動蛋白聚合抑制劑細胞松弛素D（cytochalasin D）可有效阻斷線粒體轉移，而間隙連接抑制劑18-α-GA或內吞作用抑制劑dynasore則無此效果，表明線粒體轉移主要通過TNT介導。體內小鼠模型實驗同樣觀察到，在奧希替尼治療期間，攜帶紅色熒光標記線粒體（mitoDsRed）的腫瘤細胞會將受損線粒體轉移給綠色熒光蛋白（GFP）標記的RGS5+MYL9+CAF。
mtROS上調Miro1驅動受損線粒體向CAF周邊分布
研究者進一步探索了腫瘤細胞內受損線粒體如何定向遷移至與CAF接觸的細胞周邊。線粒體Rho GTP酶1（Miro1）是調控線粒體運動的關鍵蛋白。研究發現，在奧希替尼處理下，與RGS5+MYL9+CAF共培養的腫瘤細胞內，受損線粒體逐漸從核周區域向細胞外圍（靠近CAF一側）重新分布，并且Miro1蛋白表達上調且與線粒體共定位于外圍。敲低Miro1或使用mtROS清除劑mitoTEMPO均可逆轉這種線粒體的外圍分布和Miro1的上調。這表明，奧希替尼壓力下產生的mtROS上調了Miro1的表達，從而驅動受損線粒體向腫瘤細胞-基質界面遷移，為通過TNT向CAF轉移做好了準備。
CCL11招募RGS5+MYL9+CAF至DTP生態位并激活RhoA
為了解RGS5+MYL9+CAF如何被募集至耐藥腫瘤細胞周圍，研究者進行了細胞因子陣列和酶聯免疫吸附試驗（ELISA）。發現奧希替尼處理的肺腺癌細胞分泌的趨化因子CCL11水平顯著升高。體外趨化實驗和體內小鼠模型均證實，CCL11能特異性招募RGS5+MYL9+CAF。使用CCL11中和抗體（αCCL11）可阻斷這種招募，并增強奧希替尼的療效。機制上，CCL11通過其受體CCR3激活腫瘤細胞內的Ras同源基因家族成員A（RhoA）。活化的RhoA（GTP-RhoA）進一步促進了肌動蛋白細胞骨架的重排和TNT的形成，為線粒體轉移提供了結構基礎。
靶向納米管介導的線粒體轉移克服EGFR-TKI耐藥
基于上述機制，研究評估了靶向這一通路的治療潛力。Rho激酶（ROCK）是RhoA的關鍵下游效應器。研究者使用了FDA已批準的Rho激酶抑制劑法舒地爾（fasudil）。體外實驗表明，法舒地爾能有效抑制共培養體系中TNT的形成和線粒體轉移，并恢復腫瘤細胞對奧希替尼的敏感性。在體內小鼠模型中，奧希替尼與法舒地爾的聯合治療，與單用奧希替尼相比，能更有效地抑制腫瘤生長、減少MRD形成、延緩腫瘤復發并顯著延長荷瘤小鼠的總生存期。
結論
本研究系統揭示了EGFR突變肺腺癌中一種全新的基質介導的靶向藥耐藥機制。奧希替尼治療誘導腫瘤細胞產生mtROS并分泌CCL11，后者將RGS5+MYL9+CAF募集至DTP生態位。mtROS上調Miro1，與CCL11/CCR3軸激活的RhoA協同作用，驅動腫瘤細胞形成TNT，并將受損的線粒體“垃圾”卸載給CAF。CAF通過充當“代謝垃圾桶”，幫助腫瘤細胞減輕線粒體損傷和氧化應激，從而促進其存活并進入耐藥的DTP狀態。靶向這一互作過程，特別是使用法舒地爾抑制ROCK來阻斷TNT形成和線粒體轉移，能與奧希替尼產生協同作用，為臨床克服EGFR-TKI耐藥提供了具有轉化潛力的新策略。
