在肺癌领域，出现组织学转化(HT)的患者并不是罕见个例，约3-14%的表皮生长因子受体(EGFR)突变非小细胞肺癌(NSCLC)患者在接受靶向治疗后往往会“摇身一变”，转换为侵袭性更强、恶性程度更高的小细胞肺癌(SCLC)。为明确该转变机制，来自Weill Cornell医学院的Harold Varmus教授团队在《Science》上发表了一项研究进展，通过建立ERPMT小鼠模型揭示了肺腺癌(LUAD)向SCLC转化过程中的关键分子事件。同时，来自荷兰肿瘤研究所的著名分子遗传学科学家Anton Berns 也在《Science》上对该研究发表了评论文章。

　　肺腺癌细胞通过改变致癌关键驱动因子逃避靶向治疗

　　研究背景：

　　原发性LUAD和SCLC被认为是由肺部不同的细胞类型发展而来，分别为肺泡II型(AT2)细胞和肺神经内分泌细胞(PNEC)。但有趣的是，LUAD在进行靶向治疗后可在组织学上转化为SCLC，该过程被认为是获得性耐药的脱靶形式，癌症的增殖特征不再依赖于原始的致癌驱动途径。目前对该组织学转化的过程知之甚少。因此，Harold Varmus教授团队对LUAD向SCLC转化过程中的关键分子机制进行了探索。

　　研究方法：

　　研究者创新性构建了ERPMT小鼠模型，该模型结合了Myc、rtTA3和tdTomato(lox-stop-lox等位基因)的条件性表达和抑癌基因Rb1和Trp53的缺失，以及四环素(DOX)诱导的致癌EGFR转基因。使用具有细胞类型特异性启动子的腺病毒载体进行气管内感染后，通过Cre重组酶的谱系限制性表达控制起源细胞。利用该小鼠模型，首先生成由突变激活的EGFR基因驱动的LUAD，后通过阻断其他基因将这些肿瘤转化为 SCLC，再对该过程中的细胞进行单细胞转录组分析。

　　研究结果：

　　基因工程小鼠模型形成两种组织学上不同的肺肿瘤

　　基于ERPMT模型，可观察到AT2和PNEC谱系中产生了组织学类型不同的肺肿瘤，两者对DOX的存在或缺失具有相反的依赖性。在AT2谱系中启动Cre表达且小鼠接受DOX诱导，模型发展为侵袭性LUAD;无DOX时，小鼠不患病;相反，在PNEC谱系中启动Cre表达，无DOX时小鼠发展为侵袭性SCLC，应用DOX则小鼠不患病。

　　LUAD和SCLC的肿瘤发生具有相似的浸润率和潜伏期。为比较LUAD和SCLC模型的转录特征，研究者通过单细胞RNA测序发现，这些肿瘤细胞在转录上是不同的，且与其前体细胞非常相似。该小鼠模型可以形成两种组织学不同的肺肿瘤，并通过HT过程联系在一起，这不得不让人思考LUAD肿瘤是否可以转化为SCLC。

　　EGFR的移除与神经内分泌特征的出现

　　研究者推测ERPMT模型可以用于模拟LUAD向SCLC的转化。随着晚期LUAD的发展，将小鼠分为三组，即继续接受DOX，停用DOX一个月后重新使用DOX，或在研究期间一直停用DOX。研究显示，若一直停用DOX，形成的肺肿瘤与SCLC一致;若重新使用DOX，则肿瘤与LUAD一致，但与持续使用DOX的小鼠相比，病灶更少且较大。

　　在HT过程中出现未分化的干细胞样状态

　　为创造有利于HT的条件，研究者在晚期LUAD的ERPMT小鼠中停用DOX，观察到从正常AT2细胞，到EGFR驱动的LUAD，最终向转化的SCLC的连续细胞状态转变。在该过程中，出现了既具有干细胞样特性又高度增殖的特异性转化瓶颈，表现出神经分化特征和Myc下游信号特征。

　　AT2和PNEC谱系驱动因素的差异

　　为比较AT2和PNEC细胞的SCLC转化效率，研究者应用Ad5.Spc-Cre(用于AT2)或Ad5.Cgrp-Cre(用于PNEC)等量感染ERPMT小鼠。最初，Ad5.Spc-Cre组的tdTom+细胞频率较高，但感染8周后，PNEC来源的RPMT模型中明显可见肿瘤，而对照组则无。为明确结果是否反映了细胞谱系对Myc和EGFR的不同耐受性，研究者通过他莫昔芬对神经内分泌(Ascl1CreERT2)或AT2(SpcCreERT2)谱系中的细胞特异性启动子进行控制，发现Myc导致气道Ascl1+细胞群增加，EGFR则减少该细胞群;EGFR导致AT2谱系增加，而Myc减少AT2谱系。在更大的小鼠队列中，观察到单独Ascl1+谱系的Myc表达足以产生致死性、完全外显的表型;而单独表达EGFR足以转化AT2谱系。这些结果支持细胞谱系在耐受Myc和EGFR方面存在特异性差异。

　　删除Pten可消除Myc转化的障碍

　　在ERPMT模型中，肿瘤细胞逃脱HT瓶颈时上调的基因显著与PI3K信号通路相关。因此，研究者通过删除Pten(抑癌基因)增加PI3K依赖的Akt信号观察是否能在AT2谱系中实现MycT58A驱动的转化。通过删除Pten，可观察到AT2细胞中完全浸润的Myc驱动转化。使用单细胞RNA测序，还可观察到AT2细胞中Pten缺失联合Myc的表达后，高度未分化、基础干细胞样状态显著增加。这种未分化状态的增加也与更高的Myc转录输出相关。

　　肺基底细胞有效地产生SCLC

　　HT过程中的中间状态可能是基底样细胞，且基底细胞可能是SCLC的起源细胞。研究者通过删除基底细胞的Rb1和/或Trp53发现，单纯Rb1缺失已足以使细胞向神经内分泌方向倾斜。在基底谱系中缺失Rb1和Trp53的小鼠，无论是否表达Myc，均完全发生神经内分泌肿瘤，且表达Myc的小鼠肿瘤发生潜伏期明显缩短。

　　Rb1的缺失与Myc的表达协同促进神经内分泌转化

　　AT2细胞与肺内的许多其他细胞类型一样，对致癌Myc转化具有高度抗性，但PNEC是例外。通过激活Akt信号通路(如删除Pten)可以缓解AT2细胞对Myc的不耐受。尽管这会产生一个干细胞样状态，但是转变为神经内分泌表型还需要额外缺失 Rb1。Myc 和 Rb1 均是神经内分泌组织转换的关键调节因子，两者协同促进神经内分泌转化。

　　总结

　　该研究通过建立ERPMT小鼠模型，对人类LUAD向SCLC的转换过程进行了有效模拟，并揭示了HT过程中的关键分子事件，加深了人们对突变基因引发癌症进化的理解，提出了可能更为有效的潜在靶标，对临床上开发使用靶向MYC的药物治疗肺肿瘤具有重要意义。当然，该研究也存在一定的局限性，首先ERPMT小鼠模型无法完全比拟人类肺部的细胞多样性和微环境复杂性，并不能使人们充分理解HT;其次，未在小鼠中发现的一些过程可能对HT至关重要，包括APOBEC介导的高突变作用;再者，由于技术的限制，无法在ERPMT模型中使用SpcCreERT2谱系追踪等位基因研究肿瘤发生。但该研究仍带领我们向解开组织学转化的谜题迈出了重要一步。

　　文章摘自网络，侵删

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