免疫治疗已革新了非小细胞肺癌（NSCLC）的治疗格局，但由于耐药机制尚未阐明，大多数患者仍无法从中获益。

铁死亡是一种依赖铁离子和脂质过氧化的程序性细胞死亡方式，铁死亡耐受与多种恶性肿瘤的发生发展，放化疗耐药密切相关，同时铁死亡和肿瘤免疫微环境存在双向调控关系，一方面，活化的CD8+T细胞可以诱导肿瘤发生铁死亡；另一方面，铁死亡肿瘤释放的脂质过氧化脂质及损伤相关的分子模式可能促进树突状细胞成熟和抗原呈递，从而增强抗肿瘤免疫。

然而过度脂质过氧化也可能损伤T细胞功能，铁死亡和免疫应答之间存在双向调节的动态平衡，在NSCLC中，铁死亡程序如何被肿瘤细胞调控，其与ICB治疗应答之间的关系仍不清楚。

近日，四川大学华西医院呼吸和共病研究院吉桂宜、甘佳娣在Advanced Science在线发表了题为Single-cell reveal GALNT7-dependent ferroptosis suppression as a mechanism of immunotherapy resistance in non-small cell lung cancer的论文，借助单细胞转录组和空间转录组等多组学技术，揭示GALNT7是连接铁死亡与抗肿瘤免疫的重要调控分子。

阐明了GALNT7在 NSCLC 免疫治疗耐药中的表达特征及其通过抑制铁死亡介导免疫逃逸的分子机制。为基于铁死亡诱导实现非小细胞肺癌 ICB 治疗增敏提供了机制依据。

主要研究内容

1.不应答患者肿瘤微环境呈现“免疫抑制型”生态

本研究对来自23名接受免疫检查点抑制剂治疗的NSCLC患者23个肿瘤样本进行了单细胞转录组测序，其中1例还进行了空间转录组分析，共获得应答组24361个细胞和不应答组77188个细胞，通过降维、 聚类分析鉴定出11类细胞谱系：应答患者肿瘤微环境呈现“免疫验证型”，CD8+T细胞、NK细胞及B/浆细胞相对富集，而不应答患者中更多的表现为髓系细胞和肿瘤细胞占优势，为“免疫抑制型”生态。

2.GALNT7高表达和铁死亡抑制共同定义免疫治疗抵抗肿瘤细胞状态

GALNT7在免疫治疗无应答NSCLC的恶性上皮细胞中显著升高，并与铁死亡活性下降密切相关。通过对比应答和无应答患者的细胞组成、代谢通路等，GALNT7主要表达在肿瘤上皮细胞，TCGA数据提示其高表达与较差的总生存相关；伪时序分析，肿瘤细胞沿着应答到非应答状态逐渐演进，在此过程中GALNT7表达持续升高；空间转录分析发现，GALNT7高表达区域与铁死亡低活性区域及高肿瘤细胞密度区域共定位。上述结果表明，GALNT7高表达和铁死亡抑制共同构成了免疫治疗抵抗性肿瘤细胞状态的重要特征。

3.构建免疫治疗后免疫细胞图谱，揭示应答组有更抗肿瘤细胞的免疫状态

应答组功能性T细胞亚群占比和细胞毒性潜能更高，和更有利的细胞通讯格局。

研究对肿瘤浸润淋巴细胞和NK细胞进行在聚类，鉴定出13个亚群。 通过cytotoxicity、exhaustion和proliferation三维评分发现，相比于不应答组，应答组CD8+T细胞核CD4+T细胞整体细胞毒性更强。细胞通讯分析显示，不应答组的肿瘤上皮细胞具有更强的向外信号输出，主要作用于成纤维细胞、髓系细胞、内皮细胞和中性粒细胞，提示肿瘤主导的异质性旁分泌网络更强；应答组表现为髓系和CD8+T细胞相关信号占比增加，提示更有利于抗肿瘤免疫的通讯交互。

4.GALNT7 敲除显著抑制细胞增殖并诱导凋亡，并激活铁死亡

在 NSCLC 细胞中敲除GALNT7 可抑制细胞增殖、诱导凋亡，并触发铁死亡性细胞死亡。

转录组分析显示，GALNT7 敲除后差异基因显著富集于铁死亡、脂质代谢、 氧化应激和凋亡等通路。蛋白检测进一步发现，GALNT7 敲除后铁死亡激活分子ACSL4上调，而铁死亡抑制分子GPX4和SLC7A11下调。透射电镜显示线粒体缩小、 膜致密度增加、嵴断裂等典型铁死亡超微结构改变。线粒体靶向抗氧化剂MitoTEMPO可明显缓解该表型，说明GALNT7敲除通过促进线粒体氧化应激和脂质过氧化，诱导NSCLC细胞发生铁死亡。

在皮下移植瘤模型中，GALNT7敲除显著抑制肿瘤体积和重量增长，肿瘤组织中ACSL4 上调、GPX4/SLC7A11下调。免疫组化显示Ki-67、PD-L1和PD-1表达下降，而CD8染色增强；说明抑制GALNT7不仅直接抑瘤，还能通过诱导铁死亡改善肿瘤免疫微环境、增强CD8+T细胞抗肿瘤活性。综上，GALNT7敲除显著抑制细胞增殖并诱导凋亡，并激活铁死亡。

5.GALNT7 敲除联合 PD-1 阻断可实现强效的协同抑瘤效应

分别将各组处理过的肿瘤细胞与CD8+T细胞体外共培养，来源于shGALNT7肿瘤小鼠CD8+T细胞产生的IFN-γ明显增强，而铁死亡抑制剂Ferrostatin-1可显著逆转这一效应。进一步设置shNC+Iso、shNC+anti-PD-1、shGALNT7+Iso、shGALNT7+anti-PD-1和shGALNT7+anti-PD-1+Fer-1五组，结果发现：GALNT7敲除或PD-1阻断单独均可抑制肿瘤，而两者联合产生最强的抑瘤效果；加入Fer-1后，该协同效应被部分削弱。

流式分析进一步显示，联合组肿瘤中CD3 + CD8 + T细胞浸润和IFN-γ 水平均达到最高。

说明GALNT7 敲除能够通过激活铁死亡与PD-1阻断形成协同，显著增强抗肿瘤免疫。

结语

GALNT7在免疫治疗无应答NSCLC的恶性上皮细胞中显著升高，并与铁死亡活性下降密切相关；体内外功能实验进一步证实，GALNT7下调可诱导典型铁死亡表型，表现为脂质ROS显著累积、ACSL4上调、SLC7A11/GPX4下调，并抑制肿瘤细胞增殖、促进凋亡及肿瘤生长受阻；在免疫层面，GALNT7抑制可增强CD8+T细胞浸润和 IFN-γ 产生，并与PD-1阻断产生 协同抗肿瘤效应，提示其是连接铁死亡与抗肿瘤免疫的重要调控分子。

综上，本研究结果揭示GALNT7是连接铁死亡与抗肿瘤免疫的重要调控分子，阐明其通过抑制铁死亡介导免疫逃逸的分子机制。为基于铁死亡诱导实现非小细胞肺癌 ICB 治疗增敏提供了机制依据。

参考消息：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.76082