腸道上皮干細胞中有一種復活腸道干細胞(revCSC)，負責再組織損傷后填補失去的成體干細胞。這種干細胞似也參與結直腸癌的發(fā)生，存在于部分患者中，還與耐藥有關。英國倫敦大學和耶魯大學研究者發(fā)表研究，對revCSC進行了探討。研究者設計了一種全新的基于樹結構的治療效果分析方法Trellis，對超過2500萬個單細胞進行了分析，意外發(fā)現(xiàn)腫瘤相關成纖維細胞(CAF)可將腸道干細胞極化為revCSC。由于revCSC細胞周期較為緩慢，可保護腫瘤細胞免遭化療殺傷。第二項研究中，研究者對revCSC極化過程中的分子水平改變進行了探討。(Cell. 2023,186: 5606-5619; Cell. 2023, 186:5554-5568.)

研究者選用患者來源的類器官(PDO)來模擬個性化治療反應，因當前的篩選方法很難完整揭示過程中的藥物反應機制和其中腫瘤微環(huán)境的影響，研究者開發(fā)了一個全新的篩選系統(tǒng)。首先是一個由十個PDO組成的高通量3D類器官共培養(yǎng)系統(tǒng)，包括PDO的單獨培養(yǎng)和與CAF的共培養(yǎng)，測試藥物包括臨床常見的5-氟尿嘧啶(5-FU)、SN-38(伊立替康活性代謝物)、奧沙利鉑、西妥昔單抗，以及實驗性藥物PORCN抑制劑LGK974、ATR抑制劑Berzosertib等。藥物反應完成后，每個培養(yǎng)物被固定并解離成單個細胞，使用質譜流式細胞術分析。

總計2520個3D培養(yǎng)物中，研究者分析得到了3360個細胞類型特異性單細胞轉錄后翻譯修飾信號轉導數(shù)據(jù)集，包括超過1000萬個PDO細胞和超過1500萬個CAF細胞。研究者以隨機決策樹為基礎，開發(fā)了Trellis來自動評估細胞群，從而完成同組細胞中數(shù)千個樣本的內部對比。

Trellis分析可將藥物對PDO的治療效果可視化。與研究者的預料不同，PDO治療效果并不取決于藥物類型，而是由患者特異性決定。比如，對5-FU、SN-38、奧沙利鉑這三種化療藥物，PDO反應可分為四組：PDO21和75，廣泛化療敏感、高細胞凋亡;PDO23和27，廣泛化療敏感、細胞凋亡和強DNA損傷反應;PDO99和109，僅對特定化療藥物敏感;PDO05/11/141/216，化療耐藥、低細胞凋亡、低DNA損傷反應。治療反應與PDO的微衛(wèi)星穩(wěn)定狀態(tài)、臨床分期、解剖位置或KRAS/APC基因型無關。研究者發(fā)現(xiàn)，CAF可以保護一些PDO使其對化療耐藥。

研究者再次對PDO和其與CAF的共培養(yǎng)物進行了平行Trellis分析，發(fā)現(xiàn)CAF能以患者和藥物特異性的方式提供不同程度的化療耐藥分型?；熋舾械腜DO21/75能在CAF作用下完全免受SN-38、5-FU和奧沙利鉑誘導的細胞凋亡。研究者發(fā)現(xiàn)，PDO21/75在單獨培養(yǎng)時增殖水平非常高，但在與CAF共培養(yǎng)后，細胞周期活性降低。PDO的MAPK和PI3K信號下降，TGF-β、JNK和NK-κB信號上調，減緩進入細胞周期S期。

第二項研究中，研究者對這一極化過程的分子改變進行了分析。proCSC具有高PI3K和MAPK信號通量，而revCSC具有低PI3K活性，并且依賴于CAF來源的TGF-β驅動的YAP信號轉導。CAF提供的化療保護罩，正是通過推動proCSC到revCSC的轉變實現(xiàn)的。

研究者在PDO和CAF的共培養(yǎng)物中加入了YAP-TEAD復合物抑制劑維替泊芬，成功將revCSC重新極化回proCSC，使其對化療誘導的細胞凋亡再次敏感。這或可帶來新的治療思路。

(編譯 張佳音)