空间转录组学解码HER2阳性胃癌靶向治疗耐药机制

空间转录组学在患者配对样本中揭示HER2阳性胃癌对曲妥珠单抗和T-DXd的耐药机制。

胃癌是全球第五大常见恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的重要原因。约15%–20%的胃癌存在人表皮生长因子受体2（HER2/ERBB2）的过表达或扩增，即HER2阳性胃癌[1]。曲妥珠单抗联合化疗是HER2阳性晚期胃癌的一线治疗，但多数患者在治疗1年内出现获得性耐药，中位缓解持续时间有限。曲妥珠单抗耐药后，抗体药物偶联物T-DXd作为二线治疗显示出令人鼓舞的疗效，但耐药同样不可避免。

既往关于HER2阳性胃癌耐药机制的研究多基于体外细胞模型或批量肿瘤组织分析，主要集中于HER2二次突变、受体酪氨酸激酶共扩增、下游通路再激活及表观遗传改变等。这些研究虽提供了重要线索，却存在明显局限：缺乏临床样本验证，无法解析肿瘤内空间异质性，更难以捕捉耐药过程中肿瘤微环境的动态变化。HER2阳性胃癌的瘤内异质性极为普遍，超过半数患者存在HER2表达的空间不均匀性，这可能是导致治疗抵抗和疗效差异的重要因素。此外，HER2信号对肿瘤免疫微环境的影响尚不明确，不同研究关于HER2阳性胃癌免疫细胞浸润和PD-L1表达的结论存在矛盾，部分原因可能正是源于对瘤内异质性认识的不足。

在此背景下，一项采用NanoString GeoMx数字空间分析技术的研究[2]，对30例胃癌患者的46份样本进行了空间转录组学分析，涵盖曲妥珠单抗治疗前后及T-DXd治疗后的配对样本，共计1582个感兴趣区域。该队列包括15例接受曲妥珠单抗治疗的HER2阳性转移性胃癌患者（PT1–PT15），以及15例未接受抗HER2治疗的局部晚期胃癌患者（PNT1–PNT15），其中1例PNT患者在研究过程中被识别为HER2阳性。该研究旨在从空间维度系统解析HER2阳性胃癌的瘤间和瘤内异质性，揭示曲妥珠单抗和T-DXd获得性耐药的潜在机制，为优化HER2靶向治疗策略提供依据。

研究结果

>>>> HER2阳性胃癌的PD-L1空间分布特征与HER2瘤内异质性

研究首先对比了HER2阳性与HER2阴性胃癌的空间转录组图谱。在肿瘤区域，HER2阳性胃癌的ERBB2表达及ERBB2/MAPK通路富集显著高于HER2阴性肿瘤，同时伴随其他受体酪氨酸激酶和细胞周期组分的共表达。值得注意的是，PD-L1在肿瘤区域的表达在两组间无显著差异，但在间质区域，HER2阳性胃癌的PD-L1表达显著升高。免疫组化验证显示，PD-L1主要表达于巨噬细胞和淋巴细胞，肿瘤细胞本身表达甚微。HER2阳性胃癌中PD-L1阳性（CPS≥1）的比例为73%，显著高于HER2阴性胃癌的29%。独立单细胞RNA测序数据验证了这一发现：上皮细胞中PD-L1表达在两组间相当，而非上皮细胞中HER2阳性肿瘤的PD-L1表达显著升高，主要见于巨噬细胞、肥大细胞和浆细胞，尤以巨噬细胞为著。这些结果提示，HER2阳性胃癌的免疫抑制特征主要体现在间质免疫细胞，而非肿瘤细胞本身。

空间自相关分析证实了HER2阳性胃癌中ERBB2表达的瘤内异质性。在代表性病例中，ERBB2高表达区域呈现空间聚集分布。将肿瘤区域按ERBB2表达水平分为高、中、低三组后，高表达区域中除ERBB2外，还包括GRB7、STARD3、CDK12、RPL19等17q12-21区域基因的共扩增，以及ERBB3的显著上调。通路富集分析显示，ERBB2高表达区域氧化磷酸化和干扰素通路显著富集，而上皮-间质转化（EMT）通路则显著下调。这些发现揭示了HER2阳性胃癌中瘤内异质性的分子基础及其与治疗耐药的潜在联系。原文进一步提示，CDK12和ERBB3的上调与肿瘤发生及曲妥珠单抗耐药相关，联合靶向HER3和/或CDK12可能成为曲妥珠单抗耐药的有前景策略。

>>>>曲妥珠单抗获得性耐药的两条主要路径：EMT与ERAD

对14份曲妥珠单抗治疗前和14份治疗后样本（其中13对配对）的分析显示，治疗后ERBB2表达显著下降，提示HER2丢失是耐药后的常见现象。在差异表达基因中，CLDN18.2的上调尤为引人注目——免疫组化验证显示，曲妥珠单抗治疗后CLDN18.2阳性率从16.7%上升至50%。鉴于CLDN18.2已成为胃癌治疗的重要靶点，这一发现提示曲妥珠单抗耐药后可能适合序贯CLDN18.2靶向治疗。原文同时指出，未观察到CLDN18表达与EMT评分在肿瘤区域存在相关性。

通路分析揭示了曲妥珠单抗耐药的两种截然不同的机制。约三分之一的患者（PT5、PT6、PT8、PT10）在治疗后出现EMT通路的显著激活，伴随肿瘤相关巨噬细胞和癌相关成纤维细胞特征的上调，而MYC靶点和氧化磷酸化通路则下调。利用10x Genomics Visium平台对PT8样本的验证证实，治疗后肿瘤区域EMT相关基因表达显著升高。值得注意的是，EMT并非二元状态，耐药肿瘤呈现从上皮高/间质低到上皮低/间质高的连续谱系。在EMT阳性组中，PD-1/PD-L1、TIGIT等免疫检查点及CCL2、CCL5等抑制性趋化因子的表达显著升高，提示EMT与免疫抑制微环境的形成密切相关。患者来源的异种移植模型结果提示EMT通路激活可能驱动耐药。

另约三分之二的患者虽未发生EMT，却同样出现获得性耐药。对这部分非EMT患者的分析发现，内质网相关蛋白降解（ERAD）通路显著富集，伴随mTOR信号、蛋白分泌通路及M2样巨噬细胞特征的上调，而干扰素α/γ、CCR及免疫高特征则下调。ERAD通路评分与ER应激、未折叠蛋白反应、ERBB2信号及PI3K/AKT/mTOR通路基因表达变化显著相关。在HER2阳性患者来源类器官中，曲妥珠单抗处理后ERBB2表达先降后升，第13天时RPS13、RPL13A、GOLM1、GRN、CTSA等ERAD相关基因显著上调，而EMT特征下降，进一步支持ERAD通路激活可能是部分胃癌曲妥珠单抗耐药的驱动机制。

>>>>T-DXd耐药：HLA丢失与氧化磷酸化上调

六例患者在曲妥珠单抗耐药后接受T-DXd治疗，其中两例获得部分缓解。对比治疗后进展样本，T-DXd耐药肿瘤中HLA基因签名（HLA-A、HLA-B）和TNFα/NF-κB信号通路显著下调，氧化磷酸化基因（SDHC、SDHD）和mTOR信号显著上调。与HLA下调一致，T细胞浸润签名、细胞毒性T淋巴细胞通路及CD8阳性T细胞TCR信号通路均呈下降趋势，提示免疫冷环境的形成。HLA I类抗原加工呈递的破坏是多种肿瘤免疫逃逸和靶向治疗耐药的已知机制，本研究在胃癌T-DXd耐药中提示这一现象。原文指出，抑制氧化磷酸化已逆转HER2阳性乳腺癌对HER2靶向治疗的耐药，可能成为T-DXd耐药胃癌的潜在策略，但T-DXd耐药分析仅基于三例配对样本，结论尚需更大规模队列验证。

总结

该研究通过空间转录组学系统描绘了HER2阳性胃癌在接受抗HER2治疗前后的空间分子图谱，揭示了PD-L1在间质免疫细胞的富集特征及HER2瘤内异质性的空间聚集模式。在耐药机制方面，研究明确提出了曲妥珠单抗耐药的两条主要路径——约三分之一患者通过EMT激活伴免疫检查点上调和抑制性趋化因子表达，另约三分之二患者通过ERAD通路激活，而T-DXd耐药则可能与HLA转录本丢失和氧化磷酸化上调相关。这些发现为理解HER2阳性胃癌靶向治疗耐药的异质性提供了重要框架，提示CLDN18.2、PD-L1/PD-1、ERAD通路及氧化磷酸化可能成为克服耐药的新靶点。然而，T-DXd耐药分析仅基于三例配对样本，结论尚需更大规模队列验证；EMT与免疫抑制微环境的因果关系、ERAD通路激活的具体分子机制仍有待深入探究。未来研究应聚焦于基于耐药机制的精准联合治疗策略，以期延长HER2阳性胃癌患者的生存获益。

参考文献：

[1] Valenza C, et al. Targeting HER2 heterogeneity in breast and gastrointestinal cancers. Trends Cancer. 2024 Feb;10(2):113-123.

[2] Sheng T, et al. Spatial profiling of patient-matched HER2 positive gastric cancer reveals resistance mechanisms to targeted therapy. Gut. 2026 Mar 6;75(4):733-747.

审批编号：CN-196914 有效期至：2027-10-12

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