當(dāng)了這么多年實(shí)驗(yàn)狗，咱都知道，體外實(shí)驗(yàn)得結(jié)果，到了體內(nèi)實(shí)驗(yàn)又被推翻實(shí)在太常見不過(guò)……好些癌癥新藥，臨床前研究數(shù)據(jù)多么漂亮，到臨床上還是不行，說(shuō)多了都是淚。
也沒(méi)辦法，生理病理環(huán)境確實(shí)復(fù)雜，一個(gè)小小得條件不同，敏感得癌細(xì)胞就給你玩上七十二變了。
近期，《科學(xué)·進(jìn)展》雜志發(fā)表了來(lái)自美國(guó)印第安納大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)得研究成果[1]，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，癌癥相關(guān)臨床前研究常用得21%得氧氣條件，其實(shí)會(huì)廣泛地影響癌細(xì)胞得生理特征，包括癌細(xì)胞得增殖能力、關(guān)鍵信號(hào)通路以及對(duì)靶向治療得敏感性等。
在生理?xiàng)l件下生長(zhǎng)得癌細(xì)胞，有可能會(huì)比在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下“更高更快更強(qiáng)”！
先來(lái)說(shuō)說(shuō)癌細(xì)胞得“普遍缺氧”現(xiàn)狀。21%其實(shí)就是正常環(huán)境中氧氣得濃度，但是在我們得各種器官中，氧氣濃度要低得多，通常在3%-10%[2]，腫瘤內(nèi)部氧氣就更少啦，比如說(shuō)正常乳腺中氧氣水平大約6.8%，而乳腺腫瘤中得氧氣只有1.3%。
其實(shí)科學(xué)家們也不是頭一天發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，畢竟氧是特別關(guān)鍵得一個(gè)生存因素，低氧環(huán)境會(huì)通過(guò)缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）調(diào)控細(xì)胞得生理，這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)之前就發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境氧水平下得造血干細(xì)胞（HSC）會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)得分化傾向和更低得移植能力[3]。
那么癌細(xì)胞也很可能會(huì)受到類似得影響啊！這么一想很多臨床前實(shí)驗(yàn)得結(jié)果都不靠譜了有木有~
于是今天這個(gè)研究就出現(xiàn)啦。研究方案稍微有點(diǎn)復(fù)雜，咱們配合著圖來(lái)看一下。簡(jiǎn)略地說(shuō)，研究者們選了兩種不同得乳腺癌模式小鼠，取出它們得腫瘤，在不同氧條件下暴露1小時(shí)并分析分子標(biāo)記物；為了確定環(huán)境氧水平對(duì)癌細(xì)胞影響是否持久，暴露后得癌細(xì)胞還被再一次移植、取出和分析。
實(shí)驗(yàn)流程
順便一說(shuō)，選擇1小時(shí)這個(gè)時(shí)長(zhǎng)，主要是因?yàn)橐话隳[瘤組織從手術(shù)取出、處理樣品到病理學(xué)分析，暴露在自然環(huán)境中得時(shí)間差不多是1個(gè)小時(shí)。
研究者們選了兩個(gè)標(biāo)志物，LGR5是癌癥干細(xì)胞（CSC）得功能性標(biāo)志物，可以代表干細(xì)胞得增殖和自我更新能力，以及產(chǎn)生活性氧（ROS）得潛力[4]，TSPAN8同樣是CSC標(biāo)志物[5]。
好了來(lái)看結(jié)果吧，效果非常得顯著啊，在病理環(huán)境——也就是5%氧氣生理性缺氧（physioxia）得條件下，LGR5+細(xì)胞更多！而且這種影響還不是一次性得，再次移植后（TT）依然存在。
不過(guò)TSPAN8在兩種癌細(xì)胞中均無(wú)變化
研究者們還做了進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)在缺氧條件下培養(yǎng)得癌細(xì)胞中，干細(xì)胞相關(guān)基因Bmp6、Zeb1、Gli2表達(dá)水平都更高。
更惹人得是，研究者們發(fā)現(xiàn)缺氧環(huán)境下得Her/Neu癌細(xì)胞要比自然環(huán)境下表達(dá)更多得PD-L1（CD274），PD-L1可是免疫治療得預(yù)后標(biāo)志物，臨床分析很可能因?yàn)檠跛降脝?wèn)題出差池啊。
PD-L1也會(huì)受氧水平影響
當(dāng)研究者們把這些癌細(xì)胞移植給小鼠，可以看到，在21%氧中“沐浴”過(guò)得癌細(xì)胞成瘤比例更高，生長(zhǎng)速度也更快。顯然，實(shí)驗(yàn)中曾暴露于空氣得癌細(xì)胞，很可能會(huì)影響移植實(shí)驗(yàn)里腫瘤生長(zhǎng)特征和標(biāo)志物得水平。
這還沒(méi)完，治療方面也會(huì)受影響吧？
研究者們測(cè)試了幾種抗癌劑，包括靶向PIK3CAα得BYL719（alpelisib）、EGFR抑制劑厄洛替尼、拉帕替尼及化療藥紫杉醇。缺氧條件下得癌細(xì)胞明顯比暴露于環(huán)境氧條件得更加耐藥。
缺氧環(huán)境下癌細(xì)胞在治療后生存率更高
研究者們還用結(jié)腸癌細(xì)胞和以特殊方法抽取得卵巢癌患者腹水做了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，都發(fā)現(xiàn)了氧水平對(duì)癌細(xì)胞基因組和蛋白組得廣泛影響。
不同氧環(huán)境下收集得同一患者得樣本，免疫細(xì)胞組成差異很大
如此來(lái)看癌細(xì)胞真是太“敏感”了，環(huán)境中得氧居然能造成如此多得影響，乃至于讓癌細(xì)胞表現(xiàn)出完全不同得生理特征，之前得很多研究成果恐怕還需要修正一番。
而實(shí)驗(yàn)狗此刻只想說(shuō)：實(shí)驗(yàn)越來(lái)越難做了！
參考資料：
[1] 特別science.org/doi/10.1126/sciadv.abh3375#R7
[2] S. R. McKeown, Defining normoxia, physoxia and hypoxia in tumours-implications for treatment response. Br. J. Radiol. 87, 20130676 (2014).
[3] C. R. Mantel, H. A. O’Leary, B. R. Chitteti, X. Huang, S. Cooper, G. Hangoc, N. Brustovetsky, E. F. Srour, M. R. Lee, S. Messina-Graham, D. M. Haas, N. Falah, R. Kapur, L. M. Pelus, N. Bardeesy, J. Fitamant, M. Ivan, K. S. Kim, H. E. Broxmeyer, Enhancing hematopoietic stem cell transplantation efficacy by mitigating oxygen shock. Cell 161, 1553–1565 (2015).
[4] H. Ohata, D. Shiokawa, Y. Obata, A. Sato, H. Sakai, M. Fukami, W. Hara, H. Taniguchi, M. Ono, H. Nakagama, K. Okamoto, NOX1-dependent mTORC1 activation via S100A9 oxidation in cancer stem-like cells leads to colon cancer progression. Cell Rep. 28, 1282–1295.e8 (前年).
[5] R. Zhu, O. Gires, L. Zhu, J. Liu, J. Li, H. Yang, G. Ju, J. Huang, W. Ge, Y. Chen, Z. Lu, H. Wang, TSPAN8 promotes cancer cell stemness via activation of sonic Hedgehog signaling. Nat. Commun. 10, 2863 (前年).
感謝丨代絲雨
