大麻素CB2受体驱动曲妥珠单抗耐药并预测持久抗HER2疗效

《Oncogene》：Cannabinoid CB2 receptor drives trastuzumab resistance and predicts durable anti-HER2 response

　　

摘要 在HER2阳性乳腺癌患者中，对标准HER2靶向治疗产生获得性或先天性缺乏反应仍然是一个临床问题。本研究探究了大麻素CB2受体在曲妥珠单抗耐药中的作用。在人类乳腺癌样本中，新辅助治疗后，由于CB2R下调导致的HER2-CB2R异二聚体表达减少，与不良的长期预后相关。利用多种临床前模型，研究人员证明CB2R驱动曲妥珠单抗耐药。从机制上讲，CB2R的缺失使癌细胞能够逃避抗肿瘤的干扰素-γ信号，同时促进HER2-CB2R向HER2-EGFR异二聚体的转变，从而减少对HER2的依赖，增加对EGFR介导通路的依赖。此外，抑制EGFR能够恢复曲妥珠单抗敏感性。总而言之，本研究揭示了CB2R在响应抗HER2治疗中作为致癌和免疫信号关键调控因子的前所未有的作用，及其作为治疗疗效预测性生物标志物的潜力。研究人员还提出了双重靶向HER2/EGFR以及非CB2R选择性的大麻素疗法，作为克服CB2R介导的曲妥珠单抗耐药的潜在策略。总之，这些发现将内源性大麻素系统定位为一个关键的、可干预的节点，以阐明、预测和对抗HER2靶向治疗的耐药性。

研究背景与目的

乳腺癌是女性癌症相关死亡的主要原因，其中HER2阳性亚型因HER2（人表皮生长因子受体2）过表达为特征。曲妥珠单抗作为首个获批的HER2靶向疗法，其抗肿瘤机制包括诱导HER2内化、抑制HER2驱动的促癌信号以及引发抗体依赖性细胞介导的细胞毒性。然而，尽管治疗取得进展，转移阶段常伴随获得性耐药，其机制复杂，限制了临床获益。近年研究提示内源性大麻素系统，特别是大麻素CB₂受体，在HER2阳性乳腺癌进展中起重要作用，并与HER2形成功能性异二聚体。鉴于HER2-CB₂R异二聚体在HER2阳性乳腺癌病理生理中的相关性，本研究旨在探索其在HER2靶向治疗（特别是曲妥珠单抗）耐药中的潜在作用。该研究发表于《Oncogene》期刊。

关键技术方法

研究人员主要采用了以下关键技术路径：首先，利用来自两家医院（12 de Octubre医院和Puerta de Hierro医院）的患者肿瘤组织构建了两个组织微阵列队列，样本采集自新辅助治疗前后。其次，建立了多种细胞模型，包括曲妥珠单抗敏感与耐药的BT474细胞系配对模型、CRISPR/Cas9敲除CB₂R的细胞系、CB₂R回补细胞系以及患者来源异种移植模型。核心实验技术包括：邻近连接分析用于检测受体异二聚体（如HER2-CB₂R、HER2-EGFR）；RNA测序与蛋白质组学分析以探索差异基因表达和信号通路；NanoBiT技术进行配体结合亲和力测定；以及体外共培养实验（癌细胞与NK细胞）评估抗体依赖性细胞介导的细胞毒性效应。此外，还通过异种移植小鼠模型在体内验证了治疗策略。

研究结果

1. 新辅助治疗后HER2-CB₂R表达减少与治疗耐药相关

对患者样本的分析显示，新辅助治疗后HER2-CB₂R异二聚体及CB₂R表达降低，这与较低的无病生存率（即治疗反应差或耐药性增加）相关。在匹配的样本中，治疗失败（疾病进展）的患者在新辅助治疗后一致表现出HER2-CB₂R表达下降，而治疗应答者则变化不一。该下降主要归因于CB₂R水平降低，而非HER2。结果表明，CB₂R和HER2-CB₂R可能作为长期治疗反应的新型预测因子。

2. CB₂R缺失导致曲妥珠单抗耐药

在BT474来源的细胞模型中，耐药细胞（TR）相较于敏感细胞（TS）表现出更低的HER2-CB₂R和CB₂R表达。在耐药细胞中重新表达CB₂R可恢复HER2-CB₂R水平和曲妥珠单抗敏感性；相反，在敏感细胞中敲除CB₂R会诱导耐药。在患者来源异种移植模型中也验证了这一关联。机制探索表明，耐药并非由于HER2表达、总蛋白或膜定位蛋白的改变，也非由于曲妥珠单抗对HER2-HER2同源二聚体与HER2-CB₂R异源二聚体的亲和力差异所致。

3. 与CB₂R减少相关的曲妥珠单抗耐药源于逃避抗肿瘤IFN-γ信号

蛋白质组学分析揭示了独特的HER2-CB₂R相互作用组。RNA测序和基因集富集分析表明，耐药细胞中干扰素-γ反应信号通路活性降低。尽管基础水平上IFN-γ信号通路关键组分（如受体、JAK1、JAK2、STAT1）表达无一致差异，但功能上，敏感细胞在IFN-γ刺激后能激活STAT1磷酸化及下游IRF1表达，而耐药细胞反应微弱。CB₂R的回补可恢复此通路应答。在与NK细胞的共培养中，耐药细胞表现出抗体依赖性细胞介导的细胞毒性功能缺陷和IFN-γ释放受损，这也依赖于CB₂R的表达。结论是，CB₂R缺失相关的耐药至少部分由NK细胞介导的细胞毒性受损和逃避抗肿瘤IFN-γ信号驱动。

4. CB₂R下调驱动的曲妥珠单抗耐药依赖于替代性HER2受体异二聚体的形成

耐药与HER2-IFNGR1（干扰素-γ受体1）异二聚体减少相关，且IFN-γ刺激仅能在敏感细胞中增加其形成。同时，耐药细胞出现了HER家族受体表达谱的改变，在BT474模型中表现为EGFR表达上调及HER2-EGFR异二聚体增加，在PDX模型中则为HER3上调。这种转变使癌细胞对EGFR抑制剂厄洛替尼和拉帕替尼更为敏感，而对选择性HER2抑制剂tucatinib的反应无差异。纳米生物发光互补技术分析表明，曲妥珠单抗对HER2-HER2和HER2-EGFR二聚体的亲和力相近。在患者样本中，新辅助治疗后高HER2-EGFR异二聚体负荷与较低的总生存期相关。

5. 与CB₂R减少相关的曲妥珠单抗耐药可通过靶向EGFR/HER2信号和非CB₂R选择性大麻素治疗来克服

体外实验显示，厄洛替尼与曲妥珠单抗联用可协同降低耐药细胞活力。机制上，厄洛替尼治疗恢复了耐药细胞中JAK/STAT通路对IFN-γ的响应，并上调了CB₂R表达及HER2-CB₂R异二聚体形成。体内异种移植实验证实，在耐药细胞中重新表达CB₂R可恢复曲妥珠单抗疗效；同时或序贯（厄洛替尼在先）靶向EGFR和HER2可有效逆转耐药，甚至导致肿瘤完全消退。药理学实验表明，CB₂R选择性激动剂HU308对CB₂R低表达的耐药细胞抗增殖效果减弱，但非选择性大麻素（如Δ⁹-四氢大麻酚及其提取物）仍保留一定抗肿瘤活性，提示了CB₂R非依赖途径的作用。

讨论与结论总结

本研究的讨论部分系统回顾了内源性大麻素系统在癌症中的作用，重申了HER2-CB₂R异二聚体在HER2阳性乳腺癌中的已知功能及其预后价值。研究的新颖性在于揭示了该异二聚体在调节曲妥珠单抗治疗反应中的作用。核心机制是CB₂R缺失引发了受体异二聚体重组：HER2-CB₂R和HER2-IFNGR1减少，而HER2-EGFR增加，导致癌细胞对HER2依赖性降低、对EGFR依赖性增强，并逃避IFN-γ的抗肿瘤信号和NK细胞介导的抗体依赖性细胞介导的细胞毒性。这与已知的通过受体转换（如HER2-IGF-1R）产生曲妥珠单抗耐药的机制相符。研究强调了受体异二聚体特征可能具有预测价值，并支持联合靶向策略。

研究结论（根据讨论部分及全文内容浓缩翻译）：本研究揭示了大麻素CB₂受体是驱动曲妥珠单抗耐药的关键因子，并可作为预测抗HER2治疗长期疗效的生物标志物。CB₂R的缺失导致HER2异二聚体重组，从HER2-CB₂R转向HER2-EGFR，同时损害干扰素-γ信号和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性，从而产生耐药。靶向EGFR可恢复CB₂R表达和曲妥珠单抗敏感性，因此双重抑制HER2/EGFR以及使用非CB₂R选择性大麻素是克服此类耐药的潜在策略。这些发现将内源性大麻素系统确立为阐明、预测和对抗HER2靶向治疗耐药的一个关键且可干预的节点。