近日,德国查理特大学医学院肿瘤免疫学教授Clemens A. Schmitt带领的研究团队在《自然》杂志上发表了一项重磅研究。他们发现,某些化疗药物在诱导癌细胞进入衰老状态的同时,也会激活癌细胞的干细胞相关基因,使其获得更强的增殖和侵袭能力。一旦这些细胞突破衰老障碍,极少量即可在小鼠体内快速形成完整肿瘤。这一现象在小鼠和人体试验中均得到证实。
细胞衰老是机体维持稳态的重要机制。当细胞遭受严重损伤(如大量DNA损伤)时,会启动基因重编程进入衰老状态,停止分裂,防止有害细胞增殖。许多化疗药物正是通过诱导癌细胞衰老来发挥疗效。然而,此前研究发现,与细胞衰老相关的基因(如p53)在干细胞活性调控中同样关键。衰老细胞分泌的细胞因子还能促进周围肿瘤细胞获得干细胞特性。Schmitt教授因此猜想:化疗诱导的衰老是否也会直接赋予癌细胞干细胞活性?
研究团队首先将淋巴瘤小鼠模型中的癌细胞与化疗药物阿霉素共培养,获得衰老癌细胞和耐药癌细胞,并进行基因富集分析(GSEA)。结果显示,衰老癌细胞显著表达干细胞相关基因,而耐药癌细胞则无此特征。类似结果在B细胞慢性白血病、黑色素瘤、结肠癌和乳腺癌等多种人类癌细胞中也得到验证。这表明,无论小鼠还是人类癌细胞,进入衰老状态后均会获得干细胞活性。
进一步实验发现,解除淋巴瘤细胞的衰老状态后,这些“绝处逢生”的癌细胞增殖能力是耐药癌细胞的2倍,且可持续100天。将100个这样的癌细胞注入小鼠体内即可形成肿瘤,而耐药癌细胞至少需要1000个。机制研究表明,衰老相关基因重编程通过激活Wnt信号通路(进而激活Notch通路)赋予癌细胞干细胞活性。使用Wnt抑制剂可抵消这一效应。在环磷酰胺化疗后复发的淋巴瘤患者肿瘤组织中,也观察到癌症干细胞数量增加和Wnt通路激活。
这一发现提示,化疗在杀伤癌细胞的同时,可能通过诱导衰老促进肿瘤复发和转移。Schmitt教授表示,下一步将开发针对这一机制的治疗方案。目前,化疗仍是癌症治疗的主要手段,患者应在医生指导下合理使用。