Nature 重磅:癌细胞的“致命共谋者”竟是周围正常组织!癌前微环境才是肿瘤存活的关键

发布日期:2026-03-11
来源:生物谷
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这听起来像惊悚小说的开场,却是被科学证实的事实:随着年岁渐长,我们体内正常细胞的 DNA 会不断累积基因突变,这些携带突变的细胞偶尔会脱离调控、加速增殖,成为肿瘤的雏形。但令人困惑的是,很多健康老年人的组织中同样存在这类突变细胞,却一生都未患癌;那些刚冒头的微小肿瘤,有的会悄无声息地消失,有的却能扎根生长,最终发展为致命癌症。究竟是什么决定了早期肿瘤的生死?

日前,发表在国际顶级期刊Nature上、题为 “Precancerous niche remodelling dictates nascent tumour persistence” 的重磅研究,为我们揭开了答案——来自剑桥大学等机构的科学家们发现,决定早期肿瘤命运的远不止基因突变本身,还有一个隐藏的关键 “共谋者”:肿瘤周围被重塑的正常组织微环境。这项以小鼠上消化道鳞状上皮肿瘤为模型的研究,还在人类早期食管癌组织中完成了验证,为我们理解癌症发生的最早阶段,打开了一扇全新的大门。


食管癌是一种极具侵袭性的恶性肿瘤,全球每年约有 50 万人因此丧生,而中国的食管癌发病率和死亡率均居世界前列,约占全球病例的一半以上。更棘手的是,食管癌早期症状极其隐匿,多数患者确诊时已处于中晚期,错失了最佳治疗时机。

因此,厘清食管癌 “从无到有” 的早期发生机制,找到能实现早期干预的关键靶点,对降低其死亡率具有至关重要的意义。

为了模拟人类接触致癌物诱发肿瘤的真实场景,研究人员用烟草烟雾中含有的诱变剂二乙基亚硝胺(DEN)处理小鼠,使其上消化道(食管和前胃)上皮细胞发生基因突变,形成仅有十几个细胞的微小早期肿瘤,并借助高分辨率显微镜、单细胞 RNA 测序、谱系追踪等尖端技术,从肿瘤最早期开始持续追踪,观察其长达一年多的发展过程。

研究人员发现,那些能成功存活并长期发展的早期肿瘤,都有一个共同的核心特征:它们会向周围的正常组织发出 “求救信号”,诱导形成一个能为其提供保护的癌前生态位。

具体来说,处于癌变初期的肿瘤细胞会因遗传应激产生应激反应,向其下方基质中的成纤维细胞传递信号;这些成纤维细胞本是组织的 “后勤保障部队”,负责伤口愈合和组织修复,接收到信号后会误判为组织受损,随即启动类伤口愈合的反应,激活自身的纤维化程序,在肿瘤周围大量分泌纤维连接蛋白等细胞外基质成分,搭建起一个富含纤维连接蛋白的纤维化支架,这就是研究中定义的癌前生态位。这个特殊的支架会像一个 “保护舱” 一样将早期肿瘤包裹起来,不仅能帮助肿瘤抵御身体的清除机制,还能为其持续增殖提供营养和支撑,直接决定了上皮病变的长期发展结果。



癌前生境重塑与肿瘤的长期存在密切相关

更令人震惊的发现是,癌前生态位本身就具备强大的促癌能力。研究人员通过功能性异质性 3D 培养实验和体内移植实验,将无致癌物暴露的健康上皮细胞与肿瘤来源的基质(即癌前生态位)共同培养或移植到免疫缺陷小鼠体内,结果发现,原本安分守己、无任何基因突变的健康上皮细胞,竟然也表现出了肿瘤的特征,不仅形成了类似肿瘤的形态,还出现了高度增殖的现象。

这一结果彻底颠覆了传统认知:过去我们始终将目光锁定在突变细胞本身,认为基因突变是癌症发生的唯一始作俑者,但这项研究明确证实,即便没有基因突变,一个被重塑的畸形微环境,本身就足以 “教唆” 正常细胞走上癌变之路。肿瘤的命运从来都不是突变细胞的 “独角戏”,而是突变细胞与周围正常组织的 “双向奔赴”——突变细胞是开启癌变的主角,但周围正常组织的反应,是围剿清除还是纵容庇护,直接决定了早期肿瘤能否存活并发展。

为了进一步厘清癌前生态位的形成机制,研究人员对其细胞组成和调控通路进行了深入解析。

结果发现,构成癌前生态位的核心细胞是黏膜固有层中的 PDGFRαⁿᵒʷ成纤维细胞,这类细胞在接收到肿瘤细胞的信号后会发生克隆扩增,且在肿瘤早期阶段,这些成纤维细胞并未表现出完整的癌症相关成纤维细胞(CAF)表型,仅处于前 CAF 的过渡状态,这也意味着癌前生态位的形成是肿瘤发生的极早期事件。

同时,研究还发现,免疫细胞和内皮细胞在肿瘤早期的生态位中几乎不存在,也不会对 Niche+(有生态位)和 Niche-(无生态位)肿瘤产生选择性作用,说明免疫反应并非早期肿瘤存活的关键因素。而在分子调控层面,研究人员鉴定出了调控癌前生态位形成的核心信号轴——EGF–SOX9–FN1 轴:早期肿瘤中高表达 SOX9 的上皮细胞,会通过分泌 EGF 家族配体(如 AREG)激活下方成纤维细胞的 EGFR 信号,诱导成纤维细胞向肿瘤迁移并大量分泌纤维连接蛋白(FN1),进而形成纤维化的癌前生态位;而这个生态位又会反过来通过细胞外基质的相互作用,持续促进肿瘤细胞的增殖,形成一个促癌的正反馈循环。

当研究人员通过实验阻断这一核心信号轴时,癌前生态位的形成被显著抑制:使用吉非替尼抑制 EGFR 信号,或用 FUD 肽抑制纤维连接蛋白的纤丝形成,都能让小鼠体内的 Niche+ 肿瘤数量大幅减少,绝大多数早期肿瘤因失去保护而无法存活,整体肿瘤负荷也显著降低。这一结果为癌症的早期干预提供了全新的思路:不必等到肿瘤发生基因突变或进展到中晚期,只需干扰肿瘤细胞与周围成纤维细胞之间的 “秘密对话”,阻断癌前生态位的形成,就能在癌症真正扎根之前,将其扼杀在摇篮里。而这一发现对于食管癌这类早期诊断困难的癌症来说,更是具有划时代的意义。

研究团队还在人类早期食管癌样本中完成了关键验证,无论是未经化疗的早期食管鳞状细胞癌(Tis、T1a、T1b),还是化疗后残留的异型增生组织,都观察到了与小鼠模型一致的特征:肿瘤细胞中存在异质性表达的 SOX9 和 AREG,且这些细胞周围有 PDGFRα+ 成纤维细胞的聚集和纤维连接蛋白的大量沉积,形成了与小鼠模型相似的癌前生态位。这一结果证实,癌前生态位的重塑并非小鼠模型中的特殊现象,而是人类食管癌早期发生的普遍机制,也为人类食管癌的早期诊断提供了潜在的生物标志物,为开发针对性的早期干预药物奠定了基础。

这项研究让我们重新认识了癌症发生的早期过程:正常组织并非被动等待癌细胞侵犯的受害者,从肿瘤刚刚冒头的那一刻起,它们就通过与突变细胞的相互作用,成为了癌症命运的共同书写者。这也解释了为什么有些人体内携带致癌突变,却能终生不患癌——他们的正常组织并未对突变细胞产生 “纵容”,没有形成促癌的癌前生态位,突变细胞最终被身体的正常调控机制清除。而研究发现的 EGF–SOX9–FN1 信号轴,以及癌前生态位这一全新靶点,为癌症的早期预防和干预开辟了新的方向。

目前,这项研究的临床转化虽仍处于早期阶段,但它已经为我们描绘了一幅全新的防癌图景:对抗癌症,不必等到它攻城略地,只需在它刚刚冒头、还在向周围组织 “求救” 的那一刻,切断它的信号传递,破坏它的 “保护舱”,就能从源头上阻止癌症的发生。这一发现不仅为食管癌,也为其他上皮源性肿瘤的早期研究和干预,提供了全新的范式和思路。