在上皮膜蛋白1 (Emp1)高表达的细胞中表达tdTomato报告基因的结直肠癌类器官被植入小鼠盲肠以产生原发肿瘤。几周后,我们对整个肝脏进行切片,并进行tdTomato(红色)和E-Cadherin(灰色)染色,以寻找转移起始细胞。在图中可以观察到CRC播散的肿瘤细胞如何表达高水平的Emp1,这是我们所描述的高复发细胞(HRC)群体的标记基因。资料来源:IRB Barcelona

结肠癌是世界上第三大常见癌症,每年约有200万新发病例。大多数患者在肿瘤仍位于结肠或直肠时被诊断出来。这些肿瘤通过手术切除,在许多情况下,通过化疗来防止复发。然而,20%至35%的患者,癌症会以其他重要器官转移的形式再次出现。这是由手术时隐藏的残留肿瘤细胞引起的。转移是几乎所有类型癌症(包括结肠癌)的主要死亡原因。

大多数结直肠癌的研究都集中在原发疾病上。近年来,在转移性疾病出现后的特征描述方面也取得了重要进展。然而,到目前为止,还不可能研究这一小部分传播的人群在临床上使用的诊断技术是不可见的细胞。这种知识的缺乏导致了有效的治疗方法的缺乏,以消除残余疾病和预防转移性复发,这具有不良的预后。

现在,由ICREA研究员和癌症CIBER网络(CIBERONC)小组负责人Eduard Batlle博士领导的生物医学研究所(IRB Barcelona)的科学家们首次确定了隐藏在肝脏和肺部的残余肿瘤细胞,并描述了它们如何进化以引起这些器官转移的出现。他们的研究发表在自然

“了解和避免术后复发现象是一个尚未解决的医疗需求。经过多年的调查在美国,我们已经采取了第一步,以防止出现局部疾病的患者转移,”巴塞罗那研究所结直肠癌实验室负责人Batlle博士解释说。

结肠癌复发是如何发生的?

科学家们开发了一种新的实验小鼠模型,可以重现复发患者所经历的过程。这通常会经历诊断、治疗性手术和随后复发的阶段。与此同时,他们还发明了一种技术,可以分离出隐藏在肝脏中的弥散性肿瘤细胞的一小部分。

“该模型与转移性结肠癌患者的进展非常相似,它使我们能够详细描述残余疾病的动态。我们已经研究了从微尺度的3或4个细胞到中型甚至更大的转移,并详细说明了它们在疾病进展过程中是如何演变的,”Adrià Cañellas-Socias博士评论道,他是由Batlle博士领导的实验室的研究人员,也是该研究的第一作者。

定义高复发细胞

多年来,科学家们已经知道,结肠癌由不同类型的肿瘤细胞组成,这些细胞在疾病发展过程中发挥着不同的功能。在导致结肠癌的多种细胞类型的混合物中,巴特列博士领导的研究人员发现了一种他们称之为HRCs(高复发细胞)的细胞群。

这些细胞几乎没有增殖活性,不促进原发肿瘤的生长。然而,HRCs群集能够从主要肿瘤分离,迁移到血流中,到达肝脏,并在手术后隐藏一段时间。在结肠癌患者的样本中,研究人员已经能够在那些治疗后复发风险最大的个体中验证这些相同的细胞的存在。

研究人员还证实,通过遗传技术消除这些细胞足以防止转移的形成;也就是说,患有结肠癌的小鼠在切除原发肿瘤后仍然没有疾病,并且不会经历随后的复发。Batlle博士的团队还开发了一种治疗策略,专门根除残留疾病并防止复发。他们已经证明,尚不可见的早期转移可以通过术前免疫治疗消除。

“我们的发现揭示了这群人是如何对复发行为和定义它们的基因负责。此外,它代表了一个概念的证明,为开发专门旨在消除残留疾病的新疗法铺平了道路,也为开发新的诊断工具以确定那些复发风险最大的患者铺平了道路。最后,我们的研究指出,在治疗这类疾病的临床指南需要修订因为在许多情况下,在手术前进行免疫治疗是明智的,”巴特利博士总结道。

这些发现为发展新的研究方向提供了可能。巴特利博士的实验室现在专注于研究到达肝脏的hrc何时被“激活”以再生肿瘤,目的是干扰这一过程并防止转移的形成。他们还试图确定影响这些细胞外观的因素,以及为什么这些细胞的数量因患者而异。

更多信息:Adrià Cañellas-Socias等,结直肠癌的转移性复发源于残留的EMP1+细胞,自然(2022)。DOI: 10.1038 / s41586 - 022 - 05402 - 9

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