Cancer Cell | 缺氧：肾癌靶向联合免疫治疗成功与失败的共同密码

解读丨eternallj

透明细胞肾癌（ clear cell renal cell carcinoma ，ccRCC）是肾癌中最常见的病理类型。近年来， VEGFR-TKI 联合 PD-1 抑制剂逐渐成为晚期肾癌的一线标准治疗方案。与双免疫方案相比，这类治疗往往能够带来更高的客观缓解率和更快的肿瘤缩小速度。然而，临床随访发现， TKI 联合免疫治疗获得的缓解往往难以长期维持，其持久获益仍逊于双免疫治疗。为什么同样获得初始应答的患者最终会出现截然不同的结局？这一问题始终缺乏机制层面的解释。

近日 ，来自美国纪念斯隆凯特琳癌症中心（ MSKCC ）的Lynda Vuong、A. Ari Hakimi团队在Cancer Cell发表题为Hypoxia shapes both therapeutic response and resistance in metastatic clear cell renal cell carcinoma的研究论文。研究者通过基因工程小鼠模型、单细胞转录组测序、空间组学、多重影像质谱以及多个大型临床试验队列分析，系统描绘了TKI联合免疫治疗过程中肿瘤微环境的动态变化，并提出了一个新的概念——“缺氧悖论（ Hypoxia Paradox ） ” 。

长期以来，人们普遍认为透明细胞肾癌是一种天然缺氧的肿瘤。由于绝大多数患者存在 VHL 基因失活， HIF 信号持续激活，从而驱动 VEGF 表达和肿瘤 血管生成，因此 “ 缺氧 -HIF-VEGF” 被视为透明细胞肾癌最经典的生物学特征。然而作者首先提出一个关键问题： VHL 失活导致的 HIF 激活，究竟代表真正的组织缺氧，还是仅仅是一种缺氧信号通路的异常激活？为了回答这一问题，研究团队首先建立了携带 Vhl 、 Trp53 和 Rb1 缺失的 KVpR 基因工程小鼠模型。该模型能够高度模拟侵袭性透明细胞肾癌的发生发展过程。随后，研究者利用 Pimonidazole （ Hypoxyprobe ）对肿瘤组织进行染色，这是目前公认检测真实组织缺氧状态的金标准方法。同时结合免疫荧光染色、血管灌注实验以及组织病理学分析，对肿瘤血管结构和氧供状态进行系统评估。

结果 提示，尽管肿瘤细胞内HIF信号高度活跃，但未经治疗的肿瘤实际上拥有丰富且功能相对完整的血管网络，真正缺氧区域十分有限。作者据此提出，透明细胞肾癌基线状态更多表现为由VHL失活导致的“假性缺氧（ pseudohypoxia ） ” ，而不是真实的组织缺氧。

在明确这一 结果 后，作者进一步关注 TKI 治疗究竟如何改变肿瘤微环境。他们分别给予小鼠 PD-1 抗体、仑伐替尼（ Lenvatinib ）以及联合治疗，并通过 MRI 动态监测肿瘤生长。与此同时，对治疗前后肿瘤组织进行单细胞 RNA 测序，共获得超过 23 万个细胞的转录组数据，从而系统分析治疗过程中各种细胞群体的变化。 新的结果提示 ，仑伐替尼治疗后并没有出现传统理论所认为的 “ 血管正常化 ” 。相反，肿瘤血管迅速减少，大量血管结构发生塌陷，组织内出现广泛而持续的缺氧和坏死区域。停药后血管重新恢复，肿瘤也随之快速生长。这提示在透明细胞肾癌中，VEGFR-TKI发挥作用的机制更接近于血管消融（ vascular ablation ），而非血管正常化。

单细胞测序进一步揭示了缺氧环境下免疫细胞的重塑过程。研究者在肿瘤相关巨噬细胞（ tumor-associated macrophages ，TAMs ）中鉴定出多个不同亚群。其中一类细胞高表达 Selenop 和 MHC-II 相关分子，具有较强的抗原呈递能力；另一类细胞则高表达 SPP1 、 GPNMB 和 ARG1 ，表现出明显的缺氧相关特征。进一步分析发现， SPP1+ TAM 几乎只出现在 TKI 治疗后形成的缺氧区域，并与坏死区域高度共定位。

为了验证这种现象是否由真实缺氧驱动，研究者 又在体外培养体系中分别模拟 VHL 缺失和低氧环境。结果发现，仅激活HIF信号并不足以诱导SPP1表达，而真实低氧条件能够显著促进巨噬细胞向SPP1+表型转化。这说明SPP1+ TAM并不是假性缺氧的产物，而是真实组织缺氧的重要标志物。

随后，研究者 将目光转向临床样本。他们利用单细胞测序获得的巨噬细胞特征基因集，在 JAVELIN Renal 101 、 IMmotion150 、 IMmotion151 以及 MSKCC 真实世界队列中进行了验证。研究团队构建了一个反映缺氧与免疫平衡状态的 mM1-mM0 Difference Signature ，其中 mM1 代表 SPP1+ 缺氧相关巨噬细胞特征，而 mM0 则代表具有抗原呈递功能的巨噬细胞特征。分析结果显示，在治疗过程中出现 SPP1+ TAM 往往伴随着肿瘤坏死和良好的治疗应答；但如果患者在治疗开始前就已经表现出较高的 mM1-mM0 评分，则预示着更差的无进展生存期和总生存期。这一结果构成了整篇文章最重要的发现。

研究者 将这种现象称为 “ 缺氧悖论 ” ：治疗诱导的缺氧意味着肿瘤血管被破坏，肿瘤细胞正在死亡，因此是治疗有效的标志；而治疗前已经存在的缺氧，则反映肿瘤长期处于快速增殖和免疫排斥状态，往往提示较差预后。同样是缺氧，却对应着完全不同的生物学背景和临床意义。

研究并未止步于此。为了探索长期缺氧是否会影响疾病进展，作者进一步构建了两个具有转移能力的同系肾癌模型 LVRCC67 和 LVRCC88 。结果发现，虽然仑伐替尼能够暂时抑制原发灶生长，但长期治疗后肺和肝转移负荷明显增加。进一步的单细胞分析和通路富集分析显示，持续缺氧激活了 TGF-β 信号、细胞外基质重塑以及上皮 - 间质转化（ EMT ）程序，使部分肿瘤细胞逐渐获得更强的侵袭和转移能力。这些结果提示，抗血管生成治疗所造成的缺氧环境可能是一把“双刃剑”。短期内，它能够通过破坏血管促进肿瘤坏死；长期来看，却可能为耐药克隆和转移细胞提供选择压力，从而推动肿瘤进化。

总体而言，这项研究最大的贡献在于重新定义了透明细胞肾癌中的缺氧。作者证明，透明细胞肾癌基线状态并非真正缺氧，而TKI治疗反而会主动制造缺氧。治疗诱导的缺氧与疗效相关，而持续存在的缺氧则与耐药和转移相关。这一“缺氧悖论”不仅为TKI联合免疫治疗疗效有限提供了新的解释，也为未来生物标志物开发和患者精准分层提供了重要依据。未来，如何利用缺氧相关标志物筛选获益人群，以及如何避免长期缺氧导致的耐药进化，或许将成为肾癌治疗领域新的研究方向。

图文解读： Vuong 等通过对 VEGFR-TKI 和免疫检查点抑制剂治疗后的小鼠及人类透明细胞肾癌肿瘤微环境进行全面分析，发现 SPP1 ⁺ 肿瘤相关巨噬细胞的富集是肿瘤真实缺氧状态的标志，并可作为治疗应答的潜在生物标志物。同时，研究显示长期治疗可促进小鼠肿瘤转移，提示持续缺氧在发挥抗肿瘤作用的同时，也可能驱动肿瘤进化和转移。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2026.05.007

制版人： 十一

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