肠癌是全球发病率和致死率最高的癌症之一。
在肠癌中，促癌的MAPK信号通路激活突变非常常见，其中KRAS突变频率为40–50%，BRAF突变率为10%。
当前，靶向MAPK信号通路的药物，例如KRAS抑制剂和BRAF抑制剂等已被用来治疗肠癌。然而，许多肠癌患者在治疗初期反应良好，但肿瘤很快会卷土重来，对药物不再敏感。不难看出，揭示肠癌对靶向治疗耐药的机制，对于改善患者预后至关重要。
今天，由英国癌症研究中心苏格兰研究所Owen J. Sansom和Andrew D. Campbell联合领衔的研究团队，在顶级期刊Nature上以“加速预览”的形式发表了一篇重要研究论文。
他们发现，在使用药物阻断MAPK信号通路之后，肠癌细胞会启动转录重编程，导致细胞身份发生转变，从依赖于MAPK信号通路的再生/复苏干细胞样群体（RSC），转换成依赖于WNT信号通路的经典干细胞表型，继续促进癌细胞的生长。
据了解，这也是科学家首次证实肠癌可以借助于上皮细胞的可塑性对MAPK靶向治疗产生耐药，为我们理解和克服肠癌耐药性提供了的新思路。
近年来，围绕早期肠癌的研究发现，肠癌的启动有两种方式：一种是通过LGR5阳性经典干细胞中激活的WNT信号通路（WNT高表达型，常与抑癌蛋白APC突变相关），另一种则起源于携带BRAF/KRAS突变（MAPK信号通路激活）的锯齿状病变（再生/化生型）。值得注意的是，肠癌中往往包含上述两个细胞亚群。有研究人员推测，肠癌上皮细胞的可塑性，可能是肠癌对靶向治疗耐药的一种机制。
在这个研究中，研究人员先探索了在抑癌蛋白APC功能丧失（70%到80%的散发性肠癌携带）的背景下，KRAS突变对肠癌上皮细胞特性的影响。正如前文所言，APC功能丧失会引发持续激活的WNT信号，表现出经典的肠道干细胞——隐窝基部柱状细胞（CBC）转录特征；而KRAS突变驱动的是再生/复苏干细胞样（RSC）特征。
他们发现，与APC功能丧失的肠癌细胞相比，APC和KRAS均突变的肠癌细胞（AKG12D），MAPK信号“凌驾”于WNT信号之上，将癌细胞的命运由经典肠道干细胞CBC推向另一种状态：再生/复苏干细胞样亚型（RSC）。从转录组上看，富集RSC特征的细胞群体由MAPK相关程序驱动，并可根据WNT通路的激活状态进一步区分，分别为MAPK高表达和WNT/MAPK均高表达两个亚型。
鉴于KRAS突变对肠癌细胞表型有显著影响，研究人员接下来探究了治疗压力对肠癌细胞命运的作用。他们注意到，AKG12D肠癌小鼠模型接受KRAS抑制剂MRTX1133治疗后，WNT/MAPK均高表达细胞群体受到抑制，而WNT高表达细胞群体则被富集，导致细胞状态与APC型肿瘤相似。
考虑到上述变化在治疗仅4天后即已出现，研究人员认为上皮细胞可塑性是治疗过程中一种内在的适应性反应，而非获得性耐药的结果，后续转录组分析也支持上述推测。简单来说，KRAS突变和KRAS抑制剂带来的上皮细胞表型转变，是癌细胞耐药的机制。
研究人员在开展空间转录组学研究后发现，AKG12D肿瘤在接受KRAS抑制剂治疗后，形态学特征和组织结构未发生改变，这再次表明KRAS抑制剂的影响仅限于细胞可塑性层面，并未影响肿瘤整体的组织结构。
值得注意的是，研究人员在研究肠癌的肝转移时，发现转移灶在形成异质性之前均经历了单一的上皮细胞状态，这提示存在一个治疗干预的“时间窗口”，在此期间抑制MAPK通路产生了一定的治疗效果。研究人员认为，这些数据表明肠癌的早期肝转移存在治疗弱点，可能为微小残留病灶或新辅助治疗场景提供临床干预机会。
除了KRAS之外，下游的BRAF突变（发生率为10%）也会激活MAPK信号通路，按理说也会导致与KRAS突变类似的上皮细胞表型变化。果不其然，在研究人员构建的模拟BRAF突变癌症患者肿瘤特征的癌细胞系中，也发现CBC特征的明显抑制和RSC特征的富集。不过，由于肠癌中BRAF突变一般不伴随APC突变发生，因此这个模型缺乏WNT通路激活。这也意味着在治疗压力下，这些肿瘤可能无法迅速转变为另一种富含WNT活性的细胞表型。
事实确实如此，虽然与BRAF抑制剂单药治疗相比，BRAF抑制剂联合EGFR抑制剂，使无瘤生存期延长了一倍；但是小鼠模型最终仍出现耐药。那些疑似耐药的癌细胞仍保留侵袭特性，但表现出上皮细胞中MAPK活性降低，而WNT高表达和WNT/MAPK均高表达的细胞群则明显扩增。这表明，虽然BRAF突变肿瘤缺乏WNT通路突变，其上皮细胞仍能通过表型转换（从依赖MAPK信号的状态转向WNT通路激活状态）对抗靶向治疗，以维持肿瘤细胞的存活、生长和进展。
在之前的很多研究中，科学家都注意到，RNF43的功能缺失突变在人类BRAF突变型结直肠癌中常见，并且预示着对BRAF联合EGFR抑制治疗具有极佳的疗效。在这个研究中，研究人员也注意到，BRAF突变驱动的肿瘤在获得对BRAF抑制剂联合EGFR抑制剂靶向治疗的耐药性后，RNF43显著上调。这提示RNF43可能会影响肠癌细胞的可塑性。在完成一些列研究之后，研究人员确认，RNF43的缺失限制了肿瘤上皮细胞在应对MAPK靶向治疗时的内在可塑性，而正是这种限制促进了治疗反应的发生。
总的来说，英国癌症研究中心苏格兰研究所的研究人员确定了肠癌对MAPK通路抑制剂耐药的新机制——上皮细胞可塑性。这一发现丰富了我们对肠癌耐药的认知，之前认为主要是MAPK通路再激活导致耐药，由于过程复杂难以干预。这一发现提示，未来的联合治疗可能需要同时靶向MAPK通路和WNT通路（例如RNF43等），以锁死癌细胞的所有逃生出口。
参考文献：
[1].White, M., Mills, M.L., Millett, L.M. et al. MAPK-driven epithelial cell plasticity drives colorectal cancer therapeutic resistance. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09916-w
本文作者丨BioTalker