放射治疗通过降低DNMT1的水平并解除STING信号通路的抑制作用，从而破坏了LKB1缺陷型肺肿瘤对铁死亡（ferroptosis）的耐受性

《Free Radical Biology and Medicine》：Radiotherapy disrupts ferroptosis tolerance by reducing DNMT1 levels and uncouples STING silencing in LKB1-deficient lung tumors

研究揭示LKB1缺陷通过失调铁死亡途径导致肺癌免疫治疗耐药，放疗通过DNMT1-OSGIN1轴增强铁死亡敏感性并激活STING通路逆转耐药，为联合治疗提供新策略。

　　

张艳佩|吴菲菲|吴泽楠|李燕|陈嘉琪|蔡晓婷|权新怡|荣子轩|郭泽琴|段志娇|董仲毅|苟兰英|郑大勇|吴德华

南方医科大学第八附属医院（佛山市顺德区第一人民医院）肿瘤科，中国顺德528333

摘要

肝激酶B1（LKB1）的缺失会导致非小细胞肺癌对免疫检查点抑制剂（ICIs）产生原发性耐药性；然而，其背后的机制尚未完全明了。通过对经过基因工程改造的Kras^G12D/+驱动、具有条件性Lkb1敲除的小鼠模型进行单细胞RNA测序分析，我们发现LKB1缺失的肿瘤表现出铁死亡（ferroptosis）通路的失调。对多个临床队列的分析显示，LKB1缺失的肺肿瘤具有较高的铁死亡耐药性评分，这导致了免疫治疗的失败。后续的体外和体内实验表明，LKB1的缺失会降低细胞对铁死亡的敏感性，而这种状况可以通过放疗来纠正，放疗通过DNMT1依赖的OSGIN1下调来发挥作用。同时，放疗还能重新激活干扰素基因刺激因子（STING）的表达，从而在LKB1缺失的肺肿瘤中触发免疫微环境的激活。在LKB1缺失的小鼠模型中，放疗与抗PD-1抗体的联合使用是一种有效且个性化的治疗策略，能够通过铁死亡依赖的机制显著抑制肿瘤生长。总体而言，这些发现表明LKB1的缺失促进了肺癌细胞的铁死亡耐药性。放疗同时通过DNMT1-OSGIN1轴破坏了对铁死亡的耐受性，并激活了STING通路，有效逆转了LKB1缺失肺肿瘤对ICIs的耐药性。

引言

LKB1，也称为丝氨酸/苏氨酸激酶11（STK11），是一种关键的肿瘤抑制因子，参与细胞极性、代谢重编程[1]和肿瘤进展[2]。在非小细胞肺癌（NSCLC）中，15%-35%的病例存在LKB1突变，其失活突变定义了一种预后不良且对传统治疗具有耐药性的NSCLC亚型[3],[4]。尽管TP53/KRAS突变已被报道可以显著增强免疫检查点抑制剂（ICIs）的疗效[5]，但LKB1突变会导致对ICIs的耐药性，无论是否存在同时的KRAS突变[6]。这表明LKB1突变可能是肺癌免疫治疗原发性耐药性的关键因素，构成了一个亟待解决的临床挑战。

LKB1缺失的肺癌表现出强烈的免疫治疗耐药性；然而，其背后的机制仍不清楚。从根本上说，有效的抗肿瘤免疫依赖于两个相互关联的支柱：癌细胞经历免疫原性细胞死亡的能力（内在因素）以及肿瘤微环境引发有效先天性和适应性免疫反应的功能能力（外在因素）[7],[8],[9]。耐药性通常源于对免疫原性细胞死亡程序的内在不敏感性和由先天免疫感知受损以及T细胞浸润或功能受限所形成的外在免疫抑制环境[11]。这两种耐药性因素的协同作用形成了治疗疗效的巨大障碍。鉴于现有疗法很少能同时破坏这些相互交织的机制，因此设计针对这两种耐药性因素的联合治疗策略对于这种难治性恶性肿瘤至关重要。

在这项研究中，我们整合了自发LKB1缺失小鼠肿瘤的单细胞RNA测序、多个临床队列以及多维度实验，证明了LKB1缺失的肺肿瘤表现出显著的铁死亡耐受性，这是导致其免疫治疗耐药性的原因。研究发现，放疗可以增强这些肿瘤对铁死亡的敏感性，同时逆转STING通路的抑制，从而激活免疫微环境。在LKB1缺失的小鼠模型中，放疗与抗PD-1疗法的联合使用通过铁死亡依赖的机制显著抑制了肿瘤生长。

部分内容

细胞系

人类肺癌细胞（A549、H460细胞）来自广东肺癌研究所。Lewis肺癌细胞系（LLC1）购自广州Jennio Biotech有限公司，该公司从ATCC获得了该细胞系。

动物

雌性C57BL/6小鼠（5-8周龄，体重18-22克）购自南方医科大学实验动物中心（广州），并在标准无病原体条件下饲养。Kras^G12D/+小鼠由陈亮教授提供。

scRNA-seq揭示了LKB1缺失肿瘤中异常的铁死亡通路与免疫抑制状态的相关性

为了深入了解LKB1缺失肿瘤，我们通过鼻内给予慢病毒在Kras^G12D/+（KL）小鼠中敲除了Lkb1，建立了KL驱动的肺腺癌模型。收集了KL小鼠的肺肿瘤样本进行单细胞RNA测序（scRNA-seq，10X Genomics），并与GEO数据库（GSE133604）中的KP（Kras^G12D/Trp53^-/-）小鼠肺肿瘤数据进行了整合，以进行进一步分析（图1A）。这种整合是基于生物学考虑的。

讨论

LKB1突变会导致NSCLC对ICIs的耐药性，从而导致临床疗效不佳。阐明免疫治疗耐药性的机制并提高免疫治疗效果仍然是重要的临床挑战。基于LKB1缺失自发肺癌小鼠模型的scRNA-seq数据，我们发现LKB1缺失肿瘤中存在异常的铁死亡通路。在多个临床队列中，LKB1缺失肿瘤的铁死亡耐药性评分较高。

结论

总之，LKB1突变导致肺癌细胞对铁死亡的耐药性，这可能是LKB1缺失肺癌免疫抵抗的原因。放疗可以通过DNMT1依赖的OSGIN1下调来逆转LKB1缺失肿瘤细胞的铁死亡耐药性，并激活STING通路以克服免疫治疗耐药性。这些结果为LKB1缺失肺癌的免疫治疗耐药性和抗肿瘤免疫敏感性机制提供了新的见解。

CRediT作者贡献声明

段志娇：资金获取。郭泽琴：资源提供、实验设计、数据分析。荣子轩：实验设计、原始稿撰写、方法学研究。权新怡：原始稿撰写、方法学研究、概念构思。蔡晓婷：原始稿撰写、方法学研究、实验设计、概念构思。陈嘉琪：原始稿撰写、方法学研究、数据分析、概念构思。李燕：方法学研究。吴德华：项目监督、概念构思。吴泽楠：原始稿撰写、实验设计、数据分析。

伦理审批和参与同意

本研究中的所有动物实验均获得了南方医科大学南方医院实验动物伦理委员会的批准（编号#SMUL2022189）。

出版同意

所有参与者均同意发表。

数据和材料的可用性

研究中呈现的所有数据均包含在手稿和补充文件中。如需进一步查询数据集，可向相应作者提出合理请求。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（批准号：82473357、82272820、82503766、82503896）、中国博士后科学基金（批准号：2024M761360、2025M772034）、南方医科大学南方医院优秀青年人才培养计划（批准号：2023J002）、2023年珠江医院基金会、南方医科大学（批准号：yzjj2023qn27）、广东省基础与应用基础研究基金（批准号：2021A1515110997）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

不适用。