近年来，肿瘤免疫治疗虽然取得了显著进展，但原发性及获得性耐药依然是临床上面临的巨大挑战。在这一背景下，一项由中国科学院上海药物研究所与盐城市第一人民医院团队联合发表在《Science Translational Medicine》上的研究，为癌症患者带来了新的希望。该研究首次揭示了经典药物甲氨蝶呤（Methotrexate，简称MTX）在肿瘤免疫中的全新作用机制，有望显著提升免疫治疗和放疗对实体瘤的疗效。
突破性发现：甲氨蝶呤（MTX）的“双重免疫激活”机制
这项创新性研究借助先进的人工智能（AI）技术，精准预测并实验证实了甲氨蝶呤（MTX）对肿瘤微环境中特定靶点ENPP1的抑制作用。这一发现为“老药新用”开辟了一条创新路径，旨在推动肿瘤免疫治疗的升级。研究表明，低剂量的甲氨蝶呤（MTX）在小鼠模型和临床患者中均展现出显著增强免疫检查点抑制剂（ICB）和放射治疗（RT）抗肿瘤效果的潜力，为优化临床肿瘤治疗方案提供了坚实的理论基础和实践支持。
AI赋能老药新用：精准靶向ENPP1
免疫疗法通过激活免疫系统来识别并清除癌细胞，其中cGAS-STING信号通路扮演着关键角色。然而，直接激活STING通路存在免疫毒性风险。研究发现，电喷雾酶-磷酸酯酶1（ENPP1）作为cGAMP的水解酶，在多种肿瘤中过表达，会负向调控STING信号，从而限制抗肿瘤免疫反应。因此，特异性抑制ENPP1，有望在肿瘤微环境中选择性激活STING通路，兼顾疗效与安全性。
此前，研究团队基于微扰转录组数据，构建了孪生谱图卷积网络（SSGCN）人工智能模型，预示甲氨蝶呤（MTX）可能具备ENPP1抑制活性。作为一种经典的叶酸拮抗剂，甲氨蝶呤（MTX）长期用于治疗肿瘤和类风湿性关节炎。本研究正是基于AI预测，深入探讨了甲氨蝶呤（MTX）在肿瘤微环境中的免疫激活作用，首次发现其兼具诱导肿瘤细胞cGAMP生成和抑制ENPP1介导cGAMP水解的双重免疫调节功能。
核心机制揭秘：MTX如何激活抗癌免疫
- 甲氨蝶呤（MTX）展现ENPP1抑制活性： 体外酶学测试显示，甲氨蝶呤（MTX）对人源和鼠源ENPP1均有显著抑制能力，其IC50值甚至优于商用ENPP1抑制剂。蛋白质稳定性和核磁共振分析证实，甲氨蝶呤（MTX）能直接与ENPP1结合，且结合具有剂量依赖性。
- 竞争性结合ENPP1底物口袋： 研究通过多种技术证实，甲氨蝶呤（MTX）以竞争性方式结合ENPP1底物结合口袋，并对其具有高度选择性，对同源蛋白ENPP2/3无抑制活性。
- 抑制胞外cGAMP水解，增强STING信号： 细胞实验表明，甲氨蝶呤（MTX）有效阻止ENPP1介导的胞外cGAMP降解，显著提升细胞内cGAMP水平，进而激活STING通路，促进I型干扰素及炎症因子表达。
- 诱导肿瘤细胞DNA损伤激活cGAS-STING信号： 甲氨蝶呤（MTX）能引发肿瘤细胞DNA损伤，导致胞质双链DNA积累，激活肿瘤细胞cGAS-STING通路，促进炎症基因表达。在肿瘤细胞与免疫细胞共培养时，甲氨蝶呤（MTX）通过肿瘤细胞cGAMP诱导激活免疫细胞STING信号，促进免疫启动。
- 抑制胞外腺苷生成，阻断肿瘤转移： 甲氨蝶呤（MTX）通过阻断ENPP1水解cGAMP及ATP生成AMP的过程，降低肿瘤微环境中的腺苷水平，从而抑制肿瘤细胞迁移。动物实验也证实，低剂量甲氨蝶呤（MTX）能显著抑制肺转移形成。
临床前景广阔：MTX联合治疗的显著疗效
增强放疗抗肿瘤免疫反应
在4T1原位乳腺癌模型中，甲氨蝶呤（MTX）与放疗联合治疗显著抑制了肿瘤生长并延长了生存期。机制研究显示，甲氨蝶呤（MTX）放大了放疗诱导的cGAMP积累，促进了CD3+、CD8+ T细胞和树突状细胞的浸润，从而激活了细胞免疫应答。
提升免疫检查点抑制剂疗效，攻克耐药
MC38及4T1肿瘤模型研究表明，甲氨蝶呤（MTX）联合抗PD-1抗体治疗显著缩小了肿瘤体积、延长了生存期，并增强了CD8+ T细胞效应，同时减少了免疫抑制性调节性T细胞（Tregs）的比例。这些结果提示，甲氨蝶呤（MTX）有望成为克服肿瘤免疫治疗耐药的有效策略。
临床验证：实体瘤患者的积极反馈
在晚期转移性食管鳞癌患者中进行的II期临床试验进一步验证了甲氨蝶呤（MTX）联合PD-1抗体和放疗的显著疗效。该联合治疗方案的客观缓解率高达77.1%，显著优于历史数据。治疗组患者外周血干扰素水平升高，肿瘤组织蛋白质组分析也显示干扰素相关通路被激活。更重要的是，甲氨蝶呤（MTX）的安全性良好，并未显著增加传统治疗的毒性。
靶向药与仿制药新机遇：甲氨蝶呤的价值再发现
这项研究不仅为甲氨蝶呤（MTX）在肿瘤免疫治疗中开辟了全新用途，也为靶向ENPP1/DNA损伤双通路协同激活STING的新型抗肿瘤药物开发提供了理论依据，具有重大的临床转化潜力。对于广大癌症患者而言，这意味着未来可能拥有更多、更有效的治疗选择，尤其是在面对免疫治疗耐药的挑战时。
值得注意的是，本研究中的甲氨蝶呤（MTX）采用的是低剂量用法，这巧妙地避免了高剂量时可能出现的免疫抑制作用，从而达到了免疫激活与安全性的理想平衡。鉴于ENPP1在多种实体瘤中的高表达，甲氨蝶呤（MTX）这一“老药新用”的模式有望广泛应用于不同肿瘤类型，包括乳腺癌、食管鳞癌等。未来，通过精准检测ENPP1表达水平及cGAS-STING状态，进行患者分层筛选，将进一步提升治疗的精准性和个体化。
对于正在寻找靶向药或关注仿制药的患者及家属来说，甲氨蝶呤（MTX）的这一新发现无疑带来了新的希望。作为一款已广泛应用且相对成熟的药物，其潜在的免疫增强作用和良好的安全性，使其在联合治疗中展现出独特的优势。这不仅可能降低治疗成本，也为那些对现有免疫疗法响应不佳或产生耐药的患者提供了新的治疗方向。
研究结论与展望
本研究首次证明了甲氨蝶呤（MTX）在肿瘤微环境中具备“双重免疫激活”功能：一方面通过诱导肿瘤细胞DNA损伤促进cGAMP生成，激活cGAS-STING信号；另一方面抑制肿瘤细胞表面ENPP1催化活性，减缓胞外cGAMP水解，进而增强肿瘤免疫环境中STING通路活性，促进树突状细胞和效应T细胞浸润及功能激活。同时，甲氨蝶呤（MTX）通过减少腺苷水解产物，抑制肿瘤免疫抑制微环境，阻断肿瘤转移。应用低剂量甲氨蝶呤（MTX）联合放疗及免疫检查点阻断治疗，显著增强了抗肿瘤效果，并在临床试验中表现出安全性和有效性。
这一突破性成果不仅为甲氨蝶呤（MTX）在肿瘤免疫治疗中开辟了全新用途，也为靶向ENPP1/DNA损伤双通路协同激活STING的新型抗肿瘤药物开发提供了理论依据，具有重大临床转化潜力。我们期待未来能有更多多中心大样本临床验证，以及甲氨蝶呤（MTX）与其他免疫药物的联合策略优化，共同推动肿瘤免疫治疗临床实践的革新升级。
参考文献：
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原文链接：
Ruirui Yang, Bei Wang et al. Methotrexate exerts antitumor immune activity and improves the clinical efficacy of immunotherapy in patients with solid tumors. Sci. Transl. Med. 2025; 17: eadn6921. DOI:10.1126/scitranslmed.adn6921.
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.adn6921
