Impact factor: 11.5（2023）

Published online：2024-01-25

研究背景

胰腺导管腺癌(Pancreatic cancer ，PDAC) 是一种致命的癌症，其中促纤维化hedgehog（HH）信号的旁分泌激活导致间质扩增，从而影响肿瘤药物传递、疗效和患者生存。平滑受体(SMO)抑制剂(sHHi)阻断HH介导的肿瘤间质串扰，可通过短暂增加血管通透性来增加药物递送效率，从而提高治疗效果。本研究使用究使用PDAC患者来源的异种移植模型（Patient-derived xenograft，PDX）探究sHHi对PDAC的治疗潜力。 

研究结果

1.短期sHHi治疗可以快速改变PDAC肿瘤的细胞外基质结构和通透性 

研究者使用SMO抑制剂NVP-LDE225对PDAC PDX模型进行短期治疗，发现NVP-LDE225能够增加皮下植入的PDX肿瘤的血管灌注和渗透性，增加药物在肿瘤组织中的沉积，并延缓肿瘤进展。

研究者为了调查不同组织病理学患者样本对SMO抑制剂反应的差异，选择了三种具有不同微血管密度（MVD）和基质含量的侵袭性PDAC PDX模型【PDX #18269（高MVD/高基质），#18254（低MVD/高基质），#14312（中MVD/低基质）】进行实验。使用NVP-LDE225进行短期治疗后发现，高MVD的PDAC PDX模型（#18269和#14312）对NVP-LDE225治疗有反应，NVP-LDE225治疗减少了细胞外基质（Extracellular matrix，ECM），增加了细胶原纤维的丰度和功能性MVD密度， NVP-LDE225对低MVD丰度的PDAC PDX模型（#18254）治疗无反应。

 综上，在MVD丰度高的PDAC PDX模型治疗中使用sHHi（NVP-LDE225）可以快速改变肿瘤的ECM结构和渗透性，为提高药物递送效率和治疗效果提供了可能。 

2.sHHi治疗可以增加PDAC组织的表观扩散系数和纳米颗粒的沉积 

研究者利用动态对比增强磁共振成像技术(dynamic contrast enhanced-magnetic resonance imaging,DCE-MRI)观察#18254 PDAC PDX荷瘤小鼠肿瘤血流灌注情况，用鼠源性GL261胶质瘤细胞原位模型做血流灌注对照。发现GL261细胞系荷瘤小鼠肿瘤血液供应良好，而#18254 荷瘤小鼠肿瘤血液灌注情况不佳（图A）；sHHi治疗可显著提高药物在肿瘤中的沉积，对成像增强影响可忽略不计（图B）。 

研究者使用PDAC PDX模型【PDX #18269（高MVD/高基质），#18254（低MVD/高基质），#14312（中MVD/低基质）】探究了sHHi治疗后肿瘤内部的表观扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）的变化，#18269 PDAC PDX模型在sHHi治疗第3天和第7天的ADC显著增加了（图C），#14312 PDAC PDX模型在治疗后的3天内ADC增加（图F）， #18254 PDAC PDX模型（对sHHi治疗无反应）在治疗后的ADC无显著变化（图G）。 

利用磁共振扩散张量成像技术（Diffusion Weighted Imaging，DWI）对sHHi治疗后的PDAC PDXs模型进行成像分析，发现PDX模型ADC的变化与纳米药物载体的沉积的大小呈线性相关（图H~J）。 

研究者使用三种治疗方法（sHHi、脂质体阿霉素、sHHi+脂质体阿霉素）治疗不同类型的PDAC PDXs模型，发现sHHi+脂质体阿霉素治疗方式对两列肿瘤（#18269和#18254）的治疗效果均显著（图K~N）。 

对sHHi治疗有反应的PDAC PDXs模型（#18269和#14312）在治疗后，I型胶原蛋白显著降低，且肿瘤ADC值与其I型胶原蛋白呈负相关（图A~F），肿瘤和间质细胞核的总体密度保持不变（图G），这表明sHHi介导的ADC增加和纳米粒子药物穿透的结果是ECM重塑，而不是肿瘤细胞密度的变化。

3.sHHi治疗可以促进PDAC组织上皮间质转化和局部炎症反应 

免疫组化结果显示，sHHi治疗后PDAC PDX模型肿瘤上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）标志物Vimentin阳性的肿瘤细胞数量显著增加，Ki67阳性的肿瘤细胞数目也呈上升趋势（图A、B）。表明sHHi治疗导致细胞去分化和EMT，这是肿瘤侵袭和转移的一个关键过程。  

经基因集富集分析（GSEA）发现，经sHHi处理后显著增强了EMT和炎症基因表达（图G~I）。

4.FGFR1信号在sHHi治疗的肿瘤中增加 

研究发现MAPK3/Erk1（可诱导EMT的激酶）的mRNA水平在SHHi治疗后的肿瘤中提高了（图A~C）；FGFR1蛋白（成纤维细胞生长因子受体1）的mRNA也显著升高（图D），显著改变了FGF(纤维细胞生长因子)的表达，下调肿瘤FGF2，上调间质FGF1，提示间质FGF可能激活肿瘤细胞中FGFR1信号传导（图E、F）。 

sHHi治疗后，FGFR1在PDAC PDX #18269肿瘤中的表达显著升高(图G、H)，且FGFR1表达与EMT标志物呈正相关。FGFR1的表达主要局限于肿瘤细胞的细胞质，但sHHi治疗导致肿瘤细胞核FGFR1表达增加，而基质细胞的核FGFR1表达无显著变化(图I~K)，这表明sHHi治疗对肿瘤与基质细胞会产生不同反应。通过公共开数据集分析表明，Erk-1启动子区域是FGFR1的转录靶点，核FGFR1可刺激Erk-1转录并进一步诱导EMT。

5.泛FGFR抑制剂可以逆转EMT标志物 

为研究FGFR1抑制剂对PDAC肿瘤表型的影响，研究者研究者使用FGFR1-3强抑制剂NVP-BGJ398（Infigratinib）进行试验。PDAC PDXs #18269经SHHi治疗7天后，发现腺结构发生了剧烈的重组，间质密集区突出的肿瘤细胞团明显增加（图A sHHI D8)；后续使用NVP-BGJ398单药治疗3天，显著地减少了PDX #18269中肿瘤细胞占比(图A、B)。  

sHHi-FGFRi治疗降低了单药SHHi治疗上调的EMT和增殖标志物。在PDX #18269中，与单药SHHi相比，这种双重治疗使vimentin阳性肿瘤细胞减少了3倍，Ki67阳性肿瘤细胞减少了1.3倍，并使vimentin和Ki67恢复到控制水平(图C~E)。 

6.sHHi/FGFRi治疗可以维持肿瘤的灌注和通透性 

研究发现单药FGFRi治疗没有显著改变肿瘤血管的渗透性或功能性血管的数量，且不影响纳米粒子在肿瘤中的沉积；先用sHHi治疗，再使用FGFRi治疗，可以维持甚至增加肿瘤中的功能性血管数量和大小，提高纳米药物载体的沉积，以及肿瘤的血液灌注面积（图A、B）。研究还发现，单独长期使用sHHi会导致肿瘤对药物产生耐受性，降低治疗效果，但是先用sHHi后用FGFR抑制剂的治疗序列可以防止这种情况的发生（图A~F）。 

结论

本研究发现使用sHHi对MVD丰度高的PDAC PDX肿瘤进行短期治疗，可提高肿瘤血液灌注和通透性，从而提高了纳米药物载体的沉积，但sHHi可诱导肿瘤EMT和局部炎症反应。

本研究发现SHHi治疗可导致肿瘤细胞内FGFR1表达量升高，FGFR1入核后可刺激Erk-1转录并进一步诱导EMT。研究者通过FGFRi对sHHi治疗的肿瘤进行后续治疗，可以逆转EMT，同时保持肿瘤血管的灌注和通透性，达到治疗PDAC PDX的效果。

公司简介：

南昌乐悠生物科技有限公司是一家专业从事肿瘤动物模型构建及抗癌新药临床前药效评价的国家高新技术企业，已经为包括小分子靶向药、大分子靶向药（包括ADC）、溶瘤病毒、细胞药物（TIL、γδT）等多种抗癌新药研发提供了有力的支持，其中部分药物已经进入临床试验申请(IND)阶段。 

REFERENCE：Roy Chaudhuri T, Lin Q, Stachowiak EK, Rosario SR, Spernyak JA, Ma WW, Stachowiak MK, Greene MK, Quinn GP, McDade SS, Clynes M, Scott CJ, Straubinger RM. Dual-Hit Strategy for Therapeutic Targeting of Pancreatic Cancer in Patient-Derived Xenograft Tumors. Clin Cancer Res. 2024 Apr 1;30(7):1367-1381. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-23-0131. PMID: 38270582; PMCID: PMC11019863.