靶向高可塑性细胞状态(HPCS)——抑制肺癌进展与治疗耐药的新策略

《Nature》:Critical role for a high-plasticity cell state in lung cancer

【字体: 时间:2026年01月23日 来源:Nature 48.5

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  本综述揭示了肺腺癌(LUAD)中高可塑性细胞状态(HPCS)的关键作用。研究通过谱系示踪与细胞消融技术证实,HPCS是驱动肿瘤异质性、恶性进展及化疗/靶向治疗(如KRASG12D抑制剂MRTX1133)耐药的核心枢纽,靶向HPCS可有效抑制肿瘤生长并清除残余病灶,为肺癌治疗提供了新靶点。

  
报告基因系统构建与HPCS鉴定
研究团队开发了Slc4a11MCD/+报告系统,通过在Slc4a11基因位点敲入包含mScarlet荧光蛋白、他莫昔芬激活的Cre重组酶(creERT2)及人白喉毒素受体(DTR)的自杀基因盒(MCD盒),实现对HPCS的可视化、分离、谱系示踪与消融。在自体原发KPKrasG12D/+; Trp53-/-)肺腺癌模型中,mScarlet+细胞占肿瘤细胞的17.0±4.3%,与单细胞RNA测序(scRNA-seq)鉴定的HPCS比例高度一致。空间分析显示,HPCS细胞在肿瘤组织中呈小簇或单个分布,高表达Slc4a11与整合素α2(Itga2),并富集HPCS基因特征。
HPCS作为细胞状态转换枢纽
谱系示踪实验表明,HPCS具有极高的可塑性,能够分化为早期肿瘤性(分化)和进展期肺腺癌细胞状态。在腺瘤(6-8周)和腺癌(12-14周)模型中,HPCS来源的细胞可产生所有观察到的癌细胞状态。表型体积定量分析显示,HPCS衍生细胞的表型多样性在14天追踪期内显著增加,证实其是驱动肿瘤内异质性的关键来源。相比之下,标记AT1样细胞状态(Hopx+)的谱系示踪显示其可塑性低,细胞状态相对固定。
HPCS驱动肿瘤生长与进展
纵向谱系示踪结合分泌型荧光素酶(G-Luc/C-Luc)监测发现,HPCS来源的细胞在体内具有更高的生长潜能。在早期肿瘤形成阶段消融HPCS细胞,可阻断良性向恶性转变;在已建立的肿瘤中消融HPCS,则能显著降低肿瘤负荷。机制上,HPCS本身处于静止状态,但其衍生细胞迅速进入细胞周期并增殖,是肿瘤生长的关键驱动力。
HPCS是耐药细胞状态的起源
在化疗(顺铂)或KRASG12D靶向治疗(MRTX1133)压力下,非HPCS来源的细胞被大量清除,而HPCS来源的细胞富集于微小残留病灶(MRD),并分化为耐药细胞状态(如AT1样状态)。联合HPCS消融与标准治疗可近乎完全清除肿瘤,证明靶向HPCS能克服治疗耐药。
HPCS在多种癌种与再生上皮中的保守性
HPCS特征在结直肠癌、胰腺导管腺癌、头颈癌等多种实体瘤的scRNA-seq数据中均被检测到,且与“应激”原型状态高度相关。此外,HPCS特征在肺、胰腺、肠道及皮肤损伤后再生的上皮细胞中同样富集,提示其可能是上皮损伤应答中保守的过渡状态,在肿瘤中被劫持用于恶性进展。
治疗靶向潜力
利用uPAR(由Plaur编码)在HPCS中的高表达,研究设计了靶向uPAR的嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)。在移植瘤模型中,uPAR CAR-T能有效消融HPCS细胞并抑制肿瘤生长。这表明靶向HPCS表面标记(如uPAR)是治疗肺腺癌及其他癌种的可行策略。
总结
该研究确立了HPCS是肺腺癌进展、异质性产生和治疗耐药的关键细胞状态枢纽。靶向这一可塑性状态,为抑制肿瘤演进和根除耐药提供了新的治疗思路。
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