基因突变是癌症发生与发展的重要驱动力，目前已经找到了对细胞癌化以及癌症进展来讲十分重要的突变类型以及相应蛋白产物的活性瞬时变化特征，但导致基因组稳定性下降的分子机制尚不明确。 近日，一项发表在 《Science》 杂志上的来自意大利坎迪奥洛癌症研究所的 Alberto Bardelli 团队的研究揭示了靶向表皮生长因子受体（EGFR）或 BRAF 信号的药物会导致结直肠癌（CRC）细胞的基因组稳定性下降以及遗传异质性的升高，从而推动了癌细胞耐药性的产生。
图片来源：Science
研究者首先使用抗 EGFR（表皮生长因子受体）抗体西妥昔单抗（CTX），或采用西妥昔单抗联合 BRAF 抑制剂达布拉非尼（DAB）治疗人源大肠癌细胞。结果显示，对于野生型且对 EGFR 阻断敏感的大肠癌细胞（DiFi）来说，单独 CTX 治疗能够起到显著的杀伤效果，对于携带 BRAFp.V600E 突变的细胞（WiDr）而言，联合用药也能够起到杀伤效果。
在开始治疗的几周内，会有少量抵抗性细胞的存活，而在去除药物压力之后，细胞开始快速增长，并在群体水平重新恢复对药物的敏感性。这些结果表明上述治疗产生的细胞耐受性特征是可逆的。然而，在接受了较长时间的治疗之后，会有永久性耐药细胞亚群的产生，这些细胞在去除环境中的药物压力后并没有重新变得敏感。以上结果表明，长时间药物刺激会导致细胞产生永久性的耐药特征，也反映了药物刺激与耐药性性状产生之间的潜在的因果关系。
研究者继而比较了大肠癌细胞在不同的刺激条件下内部 DNA 修复基因的表达情况。转录组结果显示：药物刺激会下调与 DNA 突变修复（MMR）相关基因的表达，例如 MLH1, MSH2, MSH6。
为了验证靶向疗法是否影响 CRC 细胞中的 DNA 修复能力，研究者使用了基于荧光的多重宿主细胞激活（FM-HCR）分析方法。结果显示，在用靶向药物处理过的 CRC 细胞中，MMR 活性（MMRp）显著降低。
接下来，研究者通过向 CRC 细胞中转染 pDRGFP /pCBASce-I 分析了 DSB 绿色荧光信号的产生情况。结果表明，靶向药物治疗后，DiFi 细胞和 WiDr 细胞的同源重组能力均明显降低。
为了在患者样本中验证上述结果，研究者收集了接受药物治疗后的患者肿瘤组织样本，并且分析了不同阶段相关蛋白的表达情况。结果表明，当癌细胞对药物治疗整体上表现出最高程度的敏感性时，其癌变组织内部 MLH1 以及 MSH2 的表达量相比对照组发生明显下降。
研究者对 H2AX193 位丝氨酸的磷酸化（一种指征 DNA 损伤的常见标志物）进行了检测。结果表明，靶向药物治疗触发了癌细胞从高保真修复向易错性 DNA 损伤修复的转变，从而潜在地增加了耐药性突变发生的几率。
为了揭示癌细胞诱变的内在机制，研究者分别探究了细胞周期破坏、DNA 损伤、以及主动压力反应等可能。实验结果表明mTOR 本身并不足以解释癌细胞压力反应的产生，源于 mTOR 活性的抑制并不能够影响 DNA 修复蛋白 H2AX 的表达水平，因此，可能还有别的因子参与了癌细胞的压力反应信号调节过程。
研究者继续检测了在药物刺激下 MLH1 缺失癌细胞以及野生型癌细胞内部 DNA 突变率的差异。结果表明，在 MLH1 缺失的情况下，癌细胞 DNA 的突变率显著上升。
最后，研究者比较了产生耐药性前后各癌细胞株的基因组稳定性情况，结果表明：相比对照组细胞，在产生耐药性的细胞株中基因组微卫星区域发生改变的比例明显升高，表明基因组稳定性相应更低。
在这项研究中，作者揭示了靶向疗法过程中癌细胞产生的适应性突变的内在机制，将其与 DNA 损伤修复错误率升高，基因组稳定性下降之间建立了联系。
对于单细胞生物来说，外界压力刺激下会导致快速突变的发生，从而快速增加其遗传多样性。这一生物特性有利于物种在遇到不利生存环境时保持群体数量。
从这一角度出发，癌细胞虽然源自于多细胞生物，但其特征与单细胞生物十分相似。利用这一规律，我们或许可以仿照抗生素的开发思路寻找新的靶向疗法。这不仅有助于我们对癌细胞适应性突变的理解，而且有助于患者的临床治疗。
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Science | 靶向疗法导致癌细胞耐药性产生的根本原因新发现！
发布时间：2019-12-23 15:17 文章来源：未知 作者：百替生物
基因突变是癌症发生与发展的重要驱动力，目前已经找到了对细胞癌化以及癌症进展来讲十分重要的突变类型以及相应蛋白产物的活性瞬时变化特征，但导致基因组稳定性下降的分子机制尚不明确。
近日，一项发表在 《Science》 杂志上的来自意大利坎迪奥洛癌症研究所的 Alberto Bardelli 团队的研究揭示了靶向表皮生长因子受体（EGFR）或 BRAF 信号的药物会导致结直肠癌（CRC）细胞的基因组稳定性下降以及遗传异质性的升高，从而推动了癌细胞耐药性的产生。
图片来源：Science
研究者首先使用抗 EGFR（表皮生长因子受体）抗体西妥昔单抗（CTX），或采用西妥昔单抗联合 BRAF 抑制剂达布拉非尼（DAB）治疗人源大肠癌细胞。结果显示，对于野生型且对 EGFR 阻断敏感的大肠癌细胞（DiFi）来说，单独 CTX 治疗能够起到显著的杀伤效果，对于携带 BRAFp.V600E 突变的细胞（WiDr）而言，联合用药也能够起到杀伤效果。
图片来源：Science
在开始治疗的几周内，会有少量抵抗性细胞的存活，而在去除药物压力之后，细胞开始快速增长，并在群体水平重新恢复对药物的敏感性。这些结果表明上述治疗产生的细胞耐受性特征是可逆的。然而，在接受了较长时间的治疗之后，会有永久性耐药细胞亚群的产生，这些细胞在去除环境中的药物压力后并没有重新变得敏感。以上结果表明，长时间药物刺激会导致细胞产生永久性的耐药特征，也反映了药物刺激与耐药性性状产生之间的潜在的因果关系。
图片来源：Science
研究者继而比较了大肠癌细胞在不同的刺激条件下内部 DNA 修复基因的表达情况。转录组结果显示：药物刺激会下调与 DNA 突变修复（MMR）相关基因的表达，例如 MLH1, MSH2, MSH6。
图片来源：Science
为了验证靶向疗法是否影响 CRC 细胞中的 DNA 修复能力，研究者使用了基于荧光的多重宿主细胞激活（FM-HCR）分析方法。结果显示，在用靶向药物处理过的 CRC 细胞中，MMR 活性（MMRp）显著降低。
图片来源：Science
接下来，研究者通过向 CRC 细胞中转染 pDRGFP /pCBASce-I 分析了 DSB 绿色荧光信号的产生情况。结果表明，靶向药物治疗后，DiFi 细胞和 WiDr 细胞的同源重组能力均明显降低。
图片来源：Science
为了在患者样本中验证上述结果，研究者收集了接受药物治疗后的患者肿瘤组织样本，并且分析了不同阶段相关蛋白的表达情况。结果表明，当癌细胞对药物治疗整体上表现出最高程度的敏感性时，其癌变组织内部 MLH1 以及 MSH2 的表达量相比对照组发生明显下降。
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研究者对 H2AX193 位丝氨酸的磷酸化（一种指征 DNA 损伤的常见标志物）进行了检测。结果表明，靶向药物治疗触发了癌细胞从高保真修复向易错性 DNA 损伤修复的转变，从而潜在地增加了耐药性突变发生的几率。
图片来源：Science
为了揭示癌细胞诱变的内在机制，研究者分别探究了细胞周期破坏、DNA 损伤、以及主动压力反应等可能。实验结果表明mTOR 本身并不足以解释癌细胞压力反应的产生，源于 mTOR 活性的抑制并不能够影响 DNA 修复蛋白 H2AX 的表达水平，因此，可能还有别的因子参与了癌细胞的压力反应信号调节过程。
图片来源：Science
研究者继续检测了在药物刺激下 MLH1 缺失癌细胞以及野生型癌细胞内部 DNA 突变率的差异。结果表明，在 MLH1 缺失的情况下，癌细胞 DNA 的突变率显著上升。
图片来源：Science
最后，研究者比较了产生耐药性前后各癌细胞株的基因组稳定性情况，结果表明：相比对照组细胞，在产生耐药性的细胞株中基因组微卫星区域发生改变的比例明显升高，表明基因组稳定性相应更低。
图片来源：Science
在这项研究中，作者揭示了靶向疗法过程中癌细胞产生的适应性突变的内在机制，将其与 DNA 损伤修复错误率升高，基因组稳定性下降之间建立了联系。
对于单细胞生物来说，外界压力刺激下会导致快速突变的发生，从而快速增加其遗传多样性。这一生物特性有利于物种在遇到不利生存环境时保持群体数量。
从这一角度出发，癌细胞虽然源自于多细胞生物，但其特征与单细胞生物十分相似。利用这一规律，我们或许可以仿照抗生素的开发思路寻找新的靶向疗法。这不仅有助于我们对癌细胞适应性突变的理解，而且有助于患者的临床治疗。