|
撰文 | 雪月 约30-40%的接受了原发性肿瘤根治性切除术的结直肠癌（colorectal cancer CRC）患者将在几年后发生转移。其中转移的患者中为5% 的AJCC I期患者、15%的II期CRC和40%的III期CRC患者。探索预防CRC复发的疗法仍然迫在眉睫。已经有研究表明，用来预测CRC复发的高风险基因是由肿瘤微环境中的细胞表达，如肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts CAFs）。 近日，来自西班牙巴塞罗那科技学院的Eduard Batlle 团队在Nature 上发表了题为Metastatic recurrence in colorectal cancer arises from residual EMP1+ cells 的文章。通过构建类人CRC转移复发模型以及细胞追踪系统，作者发现了一群高表达EMP1的细胞群对于CRC原位切除后转移复发起关键作用。  为了进一步探究复发CRC的细胞来源，作者首先在单细胞水平上分析了预后不良CRC转录组特征。在分析了大量原发性CRC样本转录组后，作者总共确定了2530个预测疾病复发的基因。作者又在两个独立的单细胞转录组数据中分析这些预后不良基因在肿瘤上皮以及微环境中细胞的表达情况。结果与作者之前的发现相一致，CAF、内皮细胞以及髓系细胞高表达与预后不良相关的基因。在2530个基因中，有99个基因在肿瘤上皮细胞中上调。作者在来自其他机构的样本中也验证了这99个复发相关基因（也被称为epithelial-specific high-risk gene set EpiHR）显示出肿瘤上皮细胞限制性特异性表达。分析发现EpiHR基因组和TME高风险基因组是两个独立的预后决定因素。EpiHR基因组通过肿瘤上皮细胞特异性表达谱来决定肿瘤的复发。通过UMAP分析作者将表达有EpiHR基因组的肿瘤细胞称为高复发性细胞（high-relapse cells HRCs）。对比HRC和非HRC细胞表达差异，作者发现缺氧相关基因、细胞粘附以及细胞外基质、肌动蛋白和调节细胞迁移相关基因显著在HRC细胞中富集。作者还发现HRC细胞并不是LGR5+干细胞样肿瘤细胞群。 接下来作者用先前他们开发的 Apc, Kras, Tgfbr2 and Trp53突变小鼠 (AKTP 小鼠)的LGR5+肠道干细胞构建了类人转移型CRC模型。该模型需要把AKTP小鼠肿瘤类器官（AKTP mouse tumour organoids MTOs）打入小鼠盲肠。为了分析转移细胞的变化，作者将Dual eGFP–luciferase-labelled AKTP MTOs细胞注射到盲肠，四到五周后切除原发性CRC，检测肝脏中转移细胞的变化。作者首先确认肝脏中有微转移、小转移和大转移。分析发现原位CRC和大转移的细胞群特征很相似。微转移则富集了大量的高增殖水平的HRC细胞，小转移中主要包含LGR5+干细胞样细胞。CellRank分析预测HRC细胞是AKP CRC转移的源头。 由于EMP1在HRC中显示高表达，作者接下来重点关注了EMP1在HRC中的作用。作者用caspase-9-tdTomato (iCT) cassette2来追踪EMP1的表达。EMP1编码紧密连接的一个组成部分。紧密连接和桥粒复合物的表达在HRC中上调，可以促进肿瘤细胞成簇循环，赋予更强的转移能力。追踪发现EMP1-TOM-high的细胞处于侵袭部位的前沿以及肿瘤出芽部位。对比EMP1-TOM-high以及EMP1-TOM-low和LGR5+细胞表明HRC特征基因可以赋予肿瘤细胞迁移能力并传播到其他器官，在远处细胞转移生长后会产生非HRC细胞群。为了验证EMP1+细胞的转移能力，作者利用诱导型caspase-9来特异性的剔除高表达了EMP1的肿瘤细胞。结果表明，在原发性肿瘤CRC切除后EMP1高表达HRC细胞驱动转移复发，但是其在转移定植完成后就不是必需的。HRC细胞剔除后转移数量显著减少。作者还检测了LGR5+细胞剔除后的变化，发现LGR5+细胞在转移后支持转移部位肿瘤的生长。最后作者发现如果在切除原位肿瘤之前给与PD-1和CTLA-4抗体治疗，虽然不会降低肿瘤的生长速度，但是却能在肿瘤切除后减少转移复发。主要是由于在肿瘤切除前给与治疗可以增加原位肿瘤中CD8+T细胞数量，减少HRC细胞免疫逃逸。而在肝脏这些转移器官中，在转移初期还未形成成熟的肿瘤微环境来激活抗肿瘤免疫反应。 本研究通过构建CRC类人小鼠转移复发模型，揭示了一群EMP1高表达的HRC细胞对于转移定植至关重要，而LGR5+干细胞样肿瘤细胞对于CRC转移后的生长起关键作用。这些研究成果也表明特异性靶向HRC能够有助于减少转移性复发CRC。 原文链接： https://doi.org/10.1038/s41586-022-05402-9 制版人：十一 |
