难治性小细胞肺癌MAPK通路异常激活导致肿瘤免疫逃逸及耐药分子机制

Refractory small cell lung cancer (SCLC) is not effective to first line chemotherapy, which is a difficult point in current treatment of lung cancer. Our previous study found that abnormal activation of MAPK pathway was common in refractory SCLC, accompanied by down-regulation of MHC-I gene expression and up-regulation of PD-L1 gene expression. We speculate that the abnormal activation of MAPK pathway reversibly leads to down-regulation of MHC-I protein expression, ineffective antigen presentation, up-regulation of PD-L1 protein expression, ineffective enrichment and activation of CD8+T cells. And all of these eventually lead to tumor immune escape and drug resistance. To clarify the molecular mechanism of durg resistance in refractory SCLC, we proposed to build refractory SCLC cell lines, construct SCLC patient biopsy-derived xenografts harboring human immune system, and collect SCLC patients specimens. We will prove the molecular mechanism of drug resistance in refractory SCLC due to abnormal MAPK pathways activation mediated tumor immune state change in vivo and in vitro. We will also prove the MAPK pathway inhibitor can reverse the drug resistance of refractory SCLC , as the fundamental basis for immunotherapy of refractory SCLC.

难治性小细胞肺癌一线化疗疗效不佳，是目前肺癌治疗难点，其耐药机制尚不明确。我们前期研究发现难治性小细胞肺癌普遍存在MAPK通路异常激活，伴有MHC-I基因表达下调及PD-L1基因表达上调。我们推测由于MAPK通路异常激活可逆性导致MHC-I蛋白表达下调，抗原不能有效递呈，PD-L1蛋白表达上调，CD8+T细胞无法有效富集激活，最终导致肿瘤免疫逃逸及耐药。为阐明难治性SCLC耐药机制，我们拟构建难治性小细胞肺癌细胞株及具有人源免疫系统的小细胞肺癌移植瘤鼠模型，并收集临床患者标本，体内外实验验证难治性SCLC由于MAPK通路异常激活导致肿瘤免疫状态改变及耐药的分子机制，利用MAPK通路抑制剂可逆转难治性小细胞肺癌由于MAPK通路异常激活所导致的肿瘤免疫逃逸及耐药，为难治性小细胞肺癌免疫治疗奠定理论基础。

难治性小细胞肺癌一线化疗疗效不佳，是目前肺癌治疗难点，其耐药机制尚不明确。我们前期研究发现难治性小细胞肺癌普遍存在MAPK通路异常激活，伴有MHC-I基因表达下调及PD-L1基因表达上调。我们推测由于MAPK通路异常激活可逆性导致MHC-I蛋白表达下调，抗原不能有效递呈，PD-L1蛋白表达上调，CD8+T细胞无法有效富集激活，最终导致肿瘤免疫逃逸及耐药。为阐明难治性SCLC耐药机制，我们拟构建难治性小细胞肺癌细胞株及具有人源免疫系统的小细胞肺癌移植瘤鼠模型，并收集临床患者标本，体内外实验验证难治性SCLC由于MAPK通路异常激活导致肿瘤免疫状态改变及耐药的分子机制。通过研究，我们发现难治性 SCLC肿瘤中，相较于敏感性SCLC普遍存在MAPK 通路的异常激活，导致pERK于细胞核内阳性表达或表达上调，MHC-I于胞浆或胞膜阴性表达或表达下调，PD-L1于胞浆或胞膜阳性表达或表达上调。这种MAPK通路的异常激活所导致的MHC-I表达减低，导致肿瘤抗原无法有效递呈，CD8+T 细胞不能有效富集至SCLC肿瘤内部，同时难治性SCLC内高表达的PD-L1与T细胞表面PD-1结合发挥共同抑制信号作用，进一步抑制CD8+T 细胞的活化，因此无法激活形成杀伤性T细胞，导致IFN-γ、TNF-α、GranzymeB分泌减低，发生肿瘤免疫逃逸，迁移能力增强，并最终导致难治性SCLC耐药的发生。这种药物耐药甚至不仅仅局限于化疗，还包括了免疫治疗，因为难治性SCLC中，即使PD-1或PD-L1抑制剂应用后阻断了PD-1与PD-L1的相互作用，但是MHC-I的缺乏问题仍然存在，抗原递呈仍然不能有效进行，导致免疫治疗耐药。而这种MAPK通路的异常激活，可以通过MAPK通路抑制剂抑制，使得MHC-I表达增高，并激活抗原识别递呈系统，改善CD8+T识别激活问题，改善难治性SCLC耐药的发生。在临床标本中，我们发现通过观察MHC-I阳性表达低、MAPK通路异常激活基因所占基因背景的比列高的患者，更容易产生耐药，为难治性小细胞肺癌免疫治疗奠定理论基础。由此可预测小细胞肺癌患者初治治疗疗效，为小细胞肺癌患者精选人群，明确生物分子标志物的研究提供了良好方向。