肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占病例的85%。尽管治疗手段不断进步，晚期NSCLC患者的五年生存率仍低于20%。程序性死亡受体1（PD-1）及其配体（PD-L1）抑制剂的出现改变了治疗格局，但仅有不到40%的NSCLC患者能够获得持久疗效，这凸显了克服免疫耐药问题的紧迫性。
铁死亡（Ferroptosis）是一种铁依赖性的细胞死亡形式，由脂质过氧化驱动，近年来被视为有潜力的免疫治疗佐剂。铁死亡诱导剂（如Erastin、RSL3）不仅能直接抑制肿瘤，还能通过释放损伤相关分子模式（DAMPs）和激活CD8+T细胞来增强肿瘤免疫原性。然而，铁死亡诱导剂可能通过激活缺氧诱导因子1α（HIF-1α）等促生存通路，上调PD-L1表达，从而潜在地促进肿瘤免疫逃逸。这种矛盾的交联作用使得阐明铁死亡、缺氧适应与免疫检查点调控之间的分子网络至关重要。
在这项发表于《Translational Oncology》的研究中，研究人员旨在揭示铁死亡诱导剂如何调节NSCLC中HIF-1α/PD-L1轴，并探究其与抗PD-1疗法联合的潜力，以开发能够规避补偿性耐药通路的协同治疗方案。
研究人员综合运用了多种关键技术方法。他们回顾性分析了162例接受免疫治疗的NSCLC患者的临床数据，评估PD-L1表达与无进展生存期（PFS）的相关性。在体外实验中，利用A549和H1299 NSCLC细胞系，通过CCK-8法、流式细胞术、qPCR和蛋白质印迹法（Western blotting）检测了铁死亡诱导剂对细胞活力、活性氧（ROS）水平及PD-L1/HIF-1α表达的影响，并使用铁螯合剂（DFO, Ferrostatin-1）验证铁死亡特异性效应。在体内，建立了C57BL/6小鼠LLC细胞皮下移植瘤模型，评估了铁死亡诱导剂（IKE）单用或与抗PD-1抗体联用的疗效。机制上，通过染色质免疫共沉淀（ChIP）验证了HIF-1α与PD-L1启动子的结合，并利用转录组测序和KEGG富集分析探索了相关信号通路。
1. PD-L1高表达与NSCLC患者更好的免疫治疗结局和铁死亡水平相关
对162例接受免疫治疗的NSCLC患者的回顾性分析显示，无论鳞癌还是腺癌，PD-L1高表达患者的PFS均显著延长。多变量Cox回归分析进一步证实低PD-L1表达是PFS的不良预后因素。免疫组化分析发现，铁死亡生物标志物4-HNE高表达的样本中，PD-L1表达显著增加，并伴有明显的CD8+T细胞浸润，提示铁死亡可能影响肿瘤微环境进而影响临床疗效。
2. 铁死亡诱导剂引起细胞死亡并影响PD-L1表达，铁螯合剂可抑制此效应
体外实验表明，铁死亡诱导剂Erastin和RSL3能以剂量依赖性方式诱导A549和H1299细胞死亡和ROS积累，并上调PD-L1表达，而这些效应可被铁螯合剂（DFO, Ferrostatin-1）逆转。遗传学上，敲低关键铁死亡调控因子GPX4可增强细胞对低剂量Erastin诱导的PD-L1上调的敏感性，证实PD-L1调控由铁死亡过程介导。
3. 铁死亡在体内抑制NSCLC生长并增强免疫治疗疗效，改变免疫微环境
在LLC小鼠模型中，铁死亡诱导剂IKE与抗PD-1抗体联合治疗显示出最强的肿瘤生长抑制效果。IHC分析显示IKE单药组PD-L1表达显著上调，而联合治疗组则表现出最显著的CD8+T细胞浸润增加、Granzyme B+CD8+T细胞（细胞毒性T细胞）比例升高以及Foxp3+Tregs（调节性T细胞）密度降低，表明联合疗法有效逆转了免疫抑制微环境。
4. 铁死亡通过HIF-1α影响PD-L1表达
转录组测序和生物信息学分析显示，Erastin处理显著上调了PD-L1和HIF-1α的表达，且两者呈强正相关。蛋白质水平验证证实HIF-1α和PD-L1表达随Erastin处理时间延长而同步增加。敲低HIF-1α可显著抑制Erastin诱导的PD-L1上调，表明铁死亡通过HIF-1α调控PD-L1表达。
5. 铁螯合剂逆转铁死亡诱导的PD-L1表达增加，HIF-1α直接结合PD-L1启动子调控其表达
机制研究表明，铁螯合剂可逆转Erastin引起的HIF-1α和PD-L1蛋白水平上调。ChIP实验证实HIF-1α可直接结合于PD-L1启动子区域。KEGG通路富集分析提示PI3K-AKT信号通路参与其中，Western blotting验证Erastin处理可显著增加p-PI3K和p-AKT水平。综上所述，铁死亡诱导剂可能通过激活PI3K-AKT-HIF-1α信号级联反应驱动PD-L1表达上调。
研究结论与讨论部分强调，铁死亡在NSCLC中具有双重作用：一方面直接诱导肿瘤细胞死亡，另一方面通过PI3K-AKT-HIF-1α通路触发PD-L1依赖性免疫逃逸。然而，将铁死亡诱导剂与抗PD-1抗体联合应用，能够在保留铁死亡抗肿瘤效果的同时，通过阻断PD-L1通路来克服免疫逃逸。这项工作不仅阐明了铁死亡调节肿瘤免疫微环境的新机制——HIF-1α/PD-L1轴，更重要的是提出了铁死亡诱导剂与免疫检查点抑制剂联用的协同治疗策略，为改善NSCLC免疫治疗疗效提供了新的思路和实验依据。未来研究可着眼于优化联合治疗方案，以更精准地调控肿瘤微环境，克服耐药，最终提升患者获益。
