Nature:剿灭癌症“变形军团”!靶向少数“高度可塑性”细胞有望破解耐药与复发难题

发布日期:2026-02-04
来源:生物谷
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当肿瘤学家与癌症缠斗时,最令人头痛的往往不是最初的肿瘤本身,而是它那近乎“妖孽”的适应与进化能力。化疗或靶向药起初可能效果显著,但一段时间后,肿瘤常常“死灰复燃”,且对先前有效的药物变得无动于衷。这种治疗耐药性是导致癌症复发和患者死亡的主要原因之一。全球每年有近千万人死于癌症,其中实体瘤的耐药与转移贡献了绝大部分“杀伤力”。 

长久以来,科学家们猜测,肿瘤内部可能存在一小撮“特别能耐”的细胞,它们如同“变形金刚”,能够改变身份,帮助肿瘤适应压力、逃避追杀。然而,如何从亿万肿瘤细胞中精准找出这些细胞,并证明它们确是“罪魁祸首”,一直是巨大挑战。 

近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“Critical role for a high-plasticity cell state in lung cancer”的研究报告中,来自纪念斯隆凯特琳癌症中心等机构的科学家们通过研究不仅在肺癌小鼠模型中成功锁定并追踪了这群被称为“高度可塑性细胞状态”(HPCS)的细胞,更证明了靶向清除它们能有效遏制肿瘤恶化、防止耐药产生,甚至让已形成的肿瘤显著缩小,这一发现可能为对抗占所有癌症80-90%的上皮来源的癌开辟全新的治疗思路。


想象一下,我们的身体组织在受伤后,会启动一套精密的修复程序。此时,局部的一些细胞会暂时进入一种“高度可塑”或“超级干细胞”状态,它们比普通干细胞更“多才多艺”,能快速分化出多种所需细胞类型来愈合伤口。这本是生命体精妙的自我保护机制。然而,癌细胞却狡猾地“盗用”了这套本该只在损伤修复时才激活的程序。问题就在于,癌细胞借用了这些通常只对干细胞开放的程序。 

研究人员发现,在肺癌发展过程中,有一小部分癌细胞会进入这种类似损伤修复的HPCS状态。它们并非启动肿瘤所必需,但却是推动肿瘤从良性向恶性演进、产生耐药性乃至可能转移的关键引擎。如果把肿瘤比作一个邪恶王国,这些高度可塑性细胞就像是潜伏的特种部队和战略参谋部,人数不多,却决定着整个王国进化的方向和抵抗外敌(治疗)的策略。

 “擒贼先擒王”:追踪与剿灭HPCS的实验证据

为了验证HPCS的核心作用,研究人员可谓使出了“十八般武艺”,他们开发了创新的小鼠肺癌模型,能特异性地标记、进行纵向谱系追踪乃至清除HPCS细胞。

(1)关键发现一:HPCS是肿瘤演进的“发动机”:通过谱系追踪,他们亲眼目睹了HPCS细胞在肿瘤内部“七十二变”:既能产生早期分化较好的肿瘤细胞,也能产生进展期的、恶性程度更高的细胞状态。更重要的是,在已建立的肿瘤中,源自HPCS的细胞比普通肿瘤细胞或其他分化状态的癌细胞生长能力更强。

(2)关键发现二:早期清除HPCS,可防癌于未然:“在我们的实验中,如果在肿瘤发生早期就杀死这些可塑性细胞,你基本上可以阻止突变细胞发展成癌症,这就像在邪恶王国刚有萌芽时,就精准消灭了它的领导核心,使其无法组织起有效的“叛乱”。

(3)关键发现三:清除已形成肿瘤中的HPCS,可大幅减瘤并防耐药:当研究人员使用“自杀基因”或能识别HPCS表面特定蛋白(uPAR)的CAR-T细胞来清除已形成肿瘤中的HPCS时,肿瘤负荷显著降低。更重要的是,HPCS细胞会衍生出耐药的细胞状态,而清除HPCS后,肿瘤对化疗和靶向治疗产生耐药的能力被极大抑制。

HPCS的“阿喀琉斯之踵”:uPAR蛋白与治疗新契机

既然HPCS如此关键,那么如何才能精准打击它们而不误伤正常细胞?研究团队找到了一个极具潜力的靶点:uPAR(尿激酶型纤溶酶原激活物受体)蛋白。这种蛋白在处于HPCS状态的细胞表面富集,而在绝大多数正常健康细胞上很少出现。研究人员设计了能识别uPAR的CAR-T细胞。实验结果令人振奋:这些“特种兵”T细胞能有效找到并杀死HPCS细胞,引发强烈的抗肿瘤反应;研究者相信这种方法可能有效,因为uPAR存在于具有这种修复样程序的细胞中,但不存在于大多数正常的健康细胞中,清除它们就切断了肿瘤适应和再生的能力。

值得关注的是,HPCS的数量随着肿瘤进展而增加:在癌前病变中约占3%,在已形成的肿瘤中升至约15%,在转移灶中甚至可高达30%。这解释了为何晚期肿瘤更难治、更易耐药—它们的“变形军团”规模更庞大了。


高可塑性细胞状态(HPCS)是体内细胞状态转换的中枢

HPCS vs 癌症干细胞:概念上的重要区分

这项研究也澄清了一个重要概念,传统“癌症干细胞”模型认为,肿瘤中存在一个罕见的、稳定的干细胞样亚群,像正常干细胞一样自我更新并持续产生其他类型的癌细胞来维持肿瘤。而这项研究揭示的HPCS则是一种癌细胞响应局部损伤样信号而获得的暂时性高可塑性状态。它更像正常组织应对损伤时激活的临时再生程序,而非稳态的干细胞。癌细胞可以进出这种状态。在这种模型中,HPCS更像是帮助肿瘤在不同阶段(从增生到腺瘤,再到腺癌)间切换的“过渡态”或“枢纽”。

尽管这项研究主要在肺腺癌模型中进行,但研究人员发现,HPCS样状态也普遍存在于其他多种组织的再生上皮和癌中。这表明,不同癌症可能“不约而同”地劫持了相似的细胞可塑性程序。这为开发针对多种上皮源性癌(癌)的广谱新疗法提供了希望。目前,研究人员正在探索多种靶向HPCS的策略,包括小分子药物、抗体偶联药物、CAR-T细胞,以及试图破坏维持这种可塑性状态本身的分子通路。同时,他们也在进一步研究这一发现在肺癌之外的其他癌中的适用性。

这项研究将长期以来关于“肿瘤异质性”和“细胞可塑性”的理论猜测,转化为了坚实的实验证据和明确的治疗靶点。它启示我们,未来的抗癌战争,或许不仅要消灭“数量庞大”的肿瘤主体部队,更要精准识别并剿灭那些驱动进化与抵抗的“精锐变形军团”。  靶向HPCS有望成为与现有疗法联合的“组合拳”,通过预先铲除耐药火种,让化疗和靶向治疗的效果更持久、更彻底,甚至为高危人群的癌症预防开辟新路径。