Cancer Cell：张泽民院士等团队发现癌症治疗的新靶点——ADAM12

引言

对癌症免疫疗法产生耐药性的患者，其肿瘤微环境中通常遍布成纤维细胞。其中，肌成纤维细胞通过削弱免疫细胞的效力及物理上阻止其浸润等方式阻碍抗肿瘤免疫反应。这意味着，在富含肌成纤维细胞的肿瘤中，T细胞在空间上被隔离于肿瘤核心之外，这为靶向肌成纤维细胞将这些“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”提供了理论依据。

然而，采用这一策略的人体临床试验几乎全部失败，原因在于肌成纤维细胞具有功能可塑性和表型异质性，其调控网络尚不明确。因此，与其直接靶向肌成纤维细胞，一种更优的策略是鉴定并阻断分子检查点，阻止肌成纤维细胞的成熟，进而将平衡从免疫抑制转向促免疫和抗肿瘤状态。

基于这一理念，北京大学生物医学前沿创新中心/重庆医科大学张泽民院士团队、北京大学未来技术学院席建忠团队及合作者开发出基于CRISPRi和CRISPRa的Perturb-seq方法，对患者来源的成纤维细胞进行系统筛选。他们发现，I型干扰素响应程序与肌成纤维细胞活化程序之间存在拮抗关系，而ADAM12是调控此平衡的核心枢纽，其缺失可延缓肿瘤进展并增加实体瘤对免疫疗法的敏感性。这项研究成果于近日发表在Cancer Cell杂志上。

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实验过程中研究团队使用了赛业生物提供的对照小鼠品系，包含Adam12条件性基因敲除小鼠与肿瘤模型构建所需的MC38小鼠结肠癌细胞系。

研究材料与方法

在这项研究中，研究人员将计算机筛选、体外功能验证和体内模型验证相结合。他们开发出基于CRISPRi和CRISPRa的Perturb-seq方法，筛选肌成纤维细胞活化过程中的调控因子，并结合患者来源肿瘤样细胞簇（PTC）-成纤维细胞共培养体系，评估基因扰动对肿瘤生长的影响。在体内实验中，他们构建了成纤维细胞特异性的Adam12条件性基因敲除小鼠，并在多个肿瘤模型中验证ADAM12敲除的抗肿瘤效果。

技术路线

1. 通过计算机筛选和Perturb-seq方法绘制肌成纤维细胞的调控网络，并定义了五个共调控程序

2. 功能验证显示两个共调控程序ProgB与ProgC存在负相关关系，并筛选出同时调控ProgB与ProgC的分子ADAM12

3. 通过体外和体内实验评估ADAM12缺失如何影响肿瘤微环境和抗肿瘤反应

4. 评估ADAM12缺失是否可改善免疫检查点阻断疗法的效果以及ADAM12表达与患者预后的相关性

研究结果

肌成纤维细胞共调控程序的鉴定

研究人员通过整合人类癌症单细胞RNA测序数据集、GTEx正常组织表达数据和癌症基因组图谱（TCGA）数据来筛选成纤维细胞的调控因子。他们筛选出54个候选基因，其中大多数与肌成纤维细胞相关的特征呈正向表达相关性。在综合三个评估轴的排名后，他们发现ADAM12居于首位（图1），其后是FAP、NTM和HAS等已知的成纤维细胞调控因子，表明这种计算机筛选策略为下游分析提供了一份有用的参考资源。

同时，研究人员利用基于CRISPRi和CRISPRa的Perturb-seq方法来探究肌成纤维细胞活化过程中的调控网络（图1）。他们构建了直接捕获型sgRNA载体和慢病毒转导方案，实现了93%-98%的转导效率，并利用SunTag系统增强了CRISPRa系统的激活效率。他们从结直肠癌患者的肿瘤邻近区和核心区获取成纤维细胞，针对590个和265个靶点进行CRISPRi和CRISPRa筛选，首次在患者来源的成纤维细胞中系统绘制了基因型-表型的因果调控网络。

之后，研究人员通过非负矩阵分解（NMF）技术来鉴定成纤维细胞的转录基因模块（GM），并定义共调控程序。他们鉴定出13个体外GM和20个体内GM，其中9个GM在体内外高度保守。这些GM与细胞周期、IFN-I响应、细胞外基质重塑以及肌成纤维细胞活化有关。进一步分析定义了五个共调控程序：ProgA（细胞周期）、ProgB（IFN-I响应）、ProgC（myCAF样）、ProgD（金属硫蛋白高表达）和ProgE（炎症）（图1）。

图1. 计算机和体外筛选揭示了肌成纤维细胞的调控程序

ADAM12重塑了TGF-β和IFN-I信号通路的交互

研究人员在后续分析中发现，ProgB（IFN-I驱动）与ProgC（TGF-β驱动）之间存在显著的负相关关系，并且在空间上分离。在体外实验中，TGF-β增强了ProgC并削弱了ProgB，而IFN-β则表现出相反的作用，凸显了ProgC与ProgB之间的拮抗关系。功能验证结果显示，ProgChigh成纤维细胞加速PTC扩散和体内肿瘤生长，ProgBhigh成纤维细胞则抑制肿瘤生长。他们揭示了一种拮抗机制：通过增强ProgB来对抗肌成纤维细胞的特征ProgC，可在体外和体内环境下抑制CAF的促肿瘤作用。

他们随后筛选了既能增强ProgB又能抑制ProgC的调控因子。通过整合生物信息学筛选和Perturb-seq结果，最终锁定在体外分析中排名首位的ADAM12。人类结直肠癌的单细胞RNA测序结果显示，ADAM12的表达与ProgB特征呈负相关，但与ProgC呈正相关。这种金属蛋白酶特异性存在于成纤维细胞中，且在肿瘤组织中的表达高于正常组织。

ADAM12敲除显著下调了COL1A1、TAGLN和COL12A1等与ProgC相关的基因表达，却上调了包括IFIT1、IFIT2和IFIT3在内的ProgB相关基因表达；而ADAM12过表达则产生了相反的效果。这些相互对立的调控模式表明，ADAM12作为分子开关，调控着myCAF表型与IFN响应表型之间的平衡。信号通路分析显示，ADAM12发挥着双重作用：一方面增强TGF-β信号通路，另一方面抑制IFN-I信号通路。

ADAM12缺失可重塑肿瘤微环境并增强抗肿瘤免疫应答

在共培养实验中，ADAM12敲除抑制了PTC的生长，而过表达则促进了PTC生长。在小鼠实验中，ADAM12缺失导致肿瘤生长减慢。为了验证这些结果，研究人员构建了Adam12-pCKO小鼠模型，该模型可在他莫昔芬诱导下实现成纤维细胞特异性的ADAM12缺失。他们将黑色素瘤细胞B16、结肠癌细胞MC38或胰腺癌细胞KPC接种到pCKO小鼠或Adam12flox/flox小鼠（对照组，由赛业生物提供）体内。与对照组相比，三种模型中的pCKO小鼠的肿瘤生长速度明显更慢，肿瘤重量减轻，且肿瘤进展受到抑制（图2）。

图2. 在多个临床前模型中靶向ADAM12可降低肿瘤负荷

单细胞RNA测序分析显示，ADAM12敲除可重塑成纤维细胞亚群的结构，降低Lrrc15+肌成纤维细胞的比例，增加Pi16+祖细胞样群体的比例，表明ADAM12缺失会将CAF重定向至祖细胞样状态。在三种模型中，与对照组相比，Adam12-pCKO小鼠的TGF-β信号传导及其下游过程均受到抑制，而与免疫识别相关的抗原呈递机制和IFN响应基因上调（图2）。这些结果共同表明，ADAM12是基质细胞与癌细胞相互作用的调节因子。

接下来，研究人员评估了ADAM12缺失如何影响肿瘤微环境。他们重点关注了B16肿瘤（ProgB/ProgC高）和KPC肿瘤（ProgB/ProgC低）。在B16转移灶中，ADAM12缺失诱导了肿瘤微环境的转变，其特征为细胞外基质的正常化以及CD8+ T细胞浸润的增强。在KPC肿瘤中，ADAM12敲除显著增强了CD8+ T细胞浸润，且Gzmb、Ifng等效应分子表达升高（图3）。细胞相互作用分析显示，pCKO小鼠体内CD8+ T细胞与巨噬细胞之间的IFNG-IFNGR1/2轴更强，且CXCL16-CXCR6相互作用富集，这对细胞毒性T细胞在肿瘤基质中的定位至关重要。

图3. ADAM12缺失可促进抗肿瘤应答

ADAM12缺失可增强对免疫检查点阻断疗法的应答

基于上述结果，研究人员推测ADAM12缺失可以提升免疫检查点阻断疗法的效果。他们在携带皮下KPC肿瘤的Adam12-pCKO小鼠及对照小鼠中验证了这一假设。与预期一致，KPC肿瘤最初对抗PD-L1治疗无应答，但ADAM12缺失显著提升了应答率，导致肿瘤负荷明显降低。

TCGA多癌种数据分析显示，ADAM12高表达与患者不良预后显著相关，并与CD8+ T细胞浸润呈负相关。对结直肠癌和乳腺癌免疫治疗队列的单细胞RNA测序分析表明，免疫治疗应答者的成纤维细胞中ADAM12表达显著低于无应答者，且治疗后ADAM12表达下降程度与肿瘤退缩率正相关。这些分析将小鼠模型的研究结果延伸至人类癌症，表明对ADAM12的干预有望成为一种治疗策略。

结论

图4. 研究概览

这项研究通过系统性筛选和功能验证，首次确定ADAM12作为成纤维细胞表型转换的分子检查点，阐明了其通过调控TGF-β/IFN-I信号平衡调控CAF功能的分子机制（图3）。与传统的TGF-β抑制剂相比，ADAM12在正常组织中低表达，具有更高的治疗特异性，可有效降低脱靶毒性风险，为克服免疫治疗耐药以及“冷肿瘤”微环境的改造提供了全新的策略。

原文检索

Li J, Liu H, Guo Q, et al. Single-cell screens identify ADAM12 as a fibroblast checkpoint impeding anti-tumor immunity. Cancer Cell. 2026 Feb 9 ; 44(2): 424-442. e14. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.12.018