在癌症治疗的漫长征程中,结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC)一直是个令人头疼的难题。其中,BRAF 激活突变在约 10% 的转移性结直肠癌中出现,这些患者对标准化疗反应不佳,预后较差。BRAF
V600E突变会激活丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase,MAPK)信号通路,这也成为了靶向治疗的重点目标。目前,BRAF(恩考芬尼 encorafenib)和表皮生长因子受体(Epidermal Growth Factor Receptor,EGFR;西妥昔单抗 cetuximab)抑制剂联合治疗,是难治性转移性 BRAF
V600E结直肠癌患者的标准治疗方案,但患者的中位总生存期仅 9 个月,治疗效果并不理想。
与此同时,肿瘤细胞还会 “耍花招” 来逃避治疗。在多种癌症中,肿瘤细胞会发生细胞身份转变,产生谱系可塑性(Lineage Plasticity),比如从腺癌转变为神经内分泌癌,以此来抵抗靶向治疗。在结直肠癌中,肠道内分泌细胞(Enteroendocrine Cells,EECs)作为肠道的神经内分泌细胞,在 BRAF 突变的结直肠癌中独特存在。而且,EECs 和其他分泌细胞在肿瘤的发生发展中起着重要作用,它们分泌的因子既能促进正常结肠的伤口愈合、维持肠道完整性和调节免疫细胞,也可能成为肿瘤生长的 “帮凶”。
那么,BRAF 和 EGFR 抑制剂联合治疗,会对 BRAF 突变型结直肠癌的癌细胞类型产生怎样的影响呢?来自美国印第安纳大学等机构的研究人员 Christopher A. Ladaika、Averi Chakraborty 等针对这一问题展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Molecular Cancer》上,为结直肠癌的治疗带来了新的希望。
研究人员运用了多种技术方法来开展研究。在细胞和类器官实验方面,培养多种细胞系和类器官并进行处理;通过 RNA 分离和逆转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测基因表达;利用免疫荧光和免疫组化技术对相关蛋白进行定位和定量分析。在动物实验中,构建了多种小鼠模型,包括原位移植模型等,并对小鼠进行相应的药物处理。此外,还运用了单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)技术,对肿瘤细胞的组成和基因表达进行深入分析。同时,研究人员使用了多种患者来源的样本和数据集,如患者来源的类器官模型、公开的患者 scRNAseq 数据等。
下面来看具体的研究结果。
- 联合抑制 BRAF 和 EGFR 促进 EECs 富集:研究人员用 BRAFi(恩考芬尼)和 EGFRi(西妥昔单抗或吉非替尼)单独或联合处理 BRAFV600E突变的 CRC 细胞系 HT29 等多种模型。结果发现,联合治疗能显著降低磷酸化 EGFR(pEGFR)和磷酸化 ERK(pERK)水平,同时增加 EEC 标记基因 NGN3 和 INSM1 的表达,对杯状细胞(MUC2)或肠上皮细胞(HES1)标记基因的影响较小。在多种模型中都观察到,BRAFi 或 BRAFi + EGFRi 处理后,EECs 的标志性蛋白 βIII - tubulin 阳性细胞百分比增加。而且,敲低 NGN3 会使细胞对恩考芬尼更敏感,表明 EECs 可能促进了对该疗法的耐药性。
- 治疗后残留肿瘤细胞组成改变:研究人员将 HT29 细胞或 817 类器官原位移植到小鼠结肠,用 BRAFi 和 EGFRi 治疗后发现,治疗能抑制肿瘤生长和转移,减少 pERK 水平和 Ki67 染色。残留肿瘤出现了一些变化,如肿瘤内囊性空间增加,且富含酸性粘蛋白。通过对 817 肿瘤和 TP KO 小鼠模型肿瘤的 scRNAseq 分析发现,BRAFi + EGFRi 治疗后,EECs、分泌祖细胞等细胞群比例增加,而吸收细胞、祖细胞和干细胞等群体比例下降。
- 抑制 LSD1 减少细胞可塑性:研究人员发现,LSD1 通过与 CoREST2 相互作用,在 BRAFV600E结直肠癌中促进 EEC 分化。敲低或抑制 LSD1,如使用 LSD1/CoREST 双抑制剂 corin 或非竞争性可逆 LSD1 抑制剂 SP - 2577(seclidemstat),能减少 BRAFi + EGFRi 诱导的 EEC 标记基因表达增加,提高细胞对治疗的敏感性。SP - 2577 还能阻断 LSD1 与 CoREST2 和 STAT3 的相互作用,减少 STAT3 与染色质的结合。
- 抑制 LSD1 减弱体内治疗诱导的细胞可塑性:在体内模型中,研究人员发现编码 CoREST2 的基因 Rcor2 在 BRAFi + EGFRi 处理后的 Pre - EEC 2 和 EEC 簇中高表达。对 HT29 和 817 原位肿瘤的分析表明,BRAFi + EGFRi 治疗后,LSD1 与 STAT3 和 CoREST2 的相互作用增强,而 SP - 2577 处理能减弱这种增强作用。在小鼠实验中,添加 SP - 2577 进一步减小了肿瘤大小,减少了 Ki67 染色和肿瘤内囊性区域,降低了转移。
- 靶向治疗在部分患者中富集分泌细胞:研究人员分析了公开的 scRNAseq 数据,这些数据来自一项针对难治性转移性 BRAFV600E结直肠癌患者的 2 期临床试验,患者接受 BRAFi(达拉非尼 dabrafenib)、MEKi(曲美替尼 trametinib)和免疫疗法(抗 PD - 1,斯巴伐单抗 sparatlizumab)治疗。结果发现,治疗后样本中 EECs 和杯状细胞簇相对于治疗前样本显著富集,PROX1 在分泌细胞群体中表达最高,且治疗后表达 PROX1 的细胞数量增加。
研究结论和讨论部分意义重大。该研究表明,BRAFi + EGFRi 治疗会诱导 BRAFV600E结直肠癌发生谱系可塑性,使 EECs 富集,这可能是导致治疗耐药的重要原因。而抑制 LSD1,如使用 SP - 2577,能阻断这种谱系可塑性,为改善患者对 BRAFi + EGFRi 治疗的反应提供了新的策略。不过,目前仍有一些问题有待进一步研究,比如 BRAFi + EGFRi 诱导 LSD1 - CoREST2 - STAT3 相互作用促进 EEC 分化的具体机制,以及 LSD1 抑制对肿瘤微环境和免疫反应的影响等。未来,研究人员还需要更多的研究来深入探索这些问题,为结直肠癌的治疗开辟更有效的新途径。