胰腺导管腺癌（PDAC）是致死率最高的实体肿瘤之一，确诊后五年内死亡率接近85%。其难治的关键之一在于癌细胞具有高度的可塑性，能够在侵袭性较弱与较强的状态之间切换，而此前的批量测序研究始终无法解释这种转变的驱动机制。纽约大学朗格尼健康中心及其Perlmutter癌症中心领衔的一项研究，首次在单细胞与克隆层面描绘了这一演化过程，相关成果发表于《Nature Genetics》。
过去的研究通常将肿瘤组织整体打碎后测量基因活性的平均升降，据此把PDAC分为经典型（较温和）与基底型（更具侵袭性）两个亚型。然而，批量测量掩盖了细胞间的差异，无法回答“细胞如何在两种状态间切换”这一核心问题。为突破这一局限，研究团队采用单细胞转录组学技术，对来自56名PDAC患者的62个肿瘤样本、共计443,451个单细胞进行了基因表达谱分析。其中6名患者提供了化疗前后的配对样本，使研究者得以观察治疗压力下的克隆动态变化。
克隆异质性：单个肿瘤内部的多线演化
分析显示，每个肿瘤内部平均存在2至11个遗传背景相似的细胞克隆，且经典型与基底型细胞在不同克隆中混合共存。这些克隆在演化中表现出截然不同的行为：部分克隆逐渐获得治疗耐药性，另一些则获得了快速转移的能力。研究第一作者、NYU Grossman医学院博士后研究员Despoina Kalfakakou指出：“我们的研究提供了迄今最精细的PDAC视图，揭示了持续的遗传重塑如何在疾病进程中驱动肿瘤演化。”
为追溯克隆的遗传来源，团队利用基因活性模式，将DNA拷贝数变异与每个肿瘤的细胞组成联系起来，从而识别出在疾病不同阶段最为活跃的基因。其中，MYC基因在侵袭性肿瘤细胞群体中的活性显著升高，成为与肿瘤演化密切相关的关键变化之一。在针对基底型胰腺癌细胞的后续实验中，阻断MYC活性不仅使细胞回归侵袭性较低的经典型，还使其暴露于更多免疫细胞面前，潜在增强了对免疫攻击的敏感性。Kalfakakou表示：“这些发现提示，靶向包括MYC在内的肿瘤演化机制，可能有助于遏制癌症的快速进展。”
TIGIT上调与PD1受抑：免疫治疗耐药的克隆线索
克隆间的其他差异为解释PDAC为何对免疫治疗不敏感提供了线索。部分克隆中TIGIT基因活性升高，其编码蛋白帮助癌细胞逃避免疫识别；而在这些同一批细胞中，PD1基因的活性受到抑制，这或许能解释为何部分靶向PD1的免疫疗法对该病几乎无效。共同资深作者、NYU Grossman医学院医学与病理学教授Aristotelis Tsirigos评论道：“更广泛地说，我们的结果凸显了克隆多样性、遗传可塑性以及与肿瘤微环境的相互作用在塑造人类PDAC生物学中的关键作用。”
据Tsirigos介绍，针对MYC抑制剂或TIGIT抑制剂的PDAC及其他癌症临床试验正在进行中。他强调，这些发现应推动更大规模的研究，以探索癌细胞可能占据的不同状态以及治疗如何靶向这些状态。该研究由美国国立卫生研究院R01CA245005项目及Sky Foundation种子基金资助。