欢迎关注类器官前言（沿）进展，第一时间了解类器官领域（生物学、人工智能、材料学、仿生学）的新进展
本文由英国剑桥癌症研究中心的科研人员10月30日在线发表于Nature 杂志。原文衔接请点击文章最后的阅读原文。
多克隆性克服了 Apc 驱动的肿瘤发生中的适应性障碍
类器官在本研究中的应用
1. 在受控环境中模拟克隆多样性：本研究使用类器官重现多克隆肿瘤中观察到的不同 Apc 突变。通过在类器官中创建一系列同源 Apc 截断，他们可以评估不同的 Apc 突变如何影响基因表达，特别是 Wnt 拮抗剂 NOTUM 的表达。这使他们能够模拟在多克隆肿瘤中观察到的多样化突变景观，并分离特定 Apc 突变对细胞行为的影响。
2. 了解NOTUM表达差异：在多克隆肿瘤中，作者观察到不同的克隆具有不同的 NOTUM 表达水平，这会影响周围的细胞。类器官模型有助于证实 NOTUM 的表达依赖于突变。通过分离具有不同 Apc 突变的类器官，研究人员发现特定的截断会上调或下调 NOTUM，从而支持他们的假设，即 Apc 突变异质性导致肿瘤内克隆相互作用的功能差异。
3. 测试肿瘤发生中的协同行为：类器官提供了一个简化的三维模型，该模型保留了组织结构的各个方面，并允许观察单个克隆或突变如何影响细胞相互作用。通过检查具有各种 Apc 突变的类器官，作者可以测试某些突变是否会促进“超竞争”行为，从而影响邻近细胞的命运和功能。这支持了他们更广泛的发现，即多克隆性通过克隆之间的协同信号传导增强肿瘤生长。
4. 潜在的治疗见解：来自各种 Apc 突变类型的类器官也为测试靶向疗法提供了平台。如果不同的 Apc 突变赋予对信号通路抑制剂的不同敏感性，类器官可以提供哪些药物可能破坏多克隆肿瘤中的克隆合作或生长的见解。
总之，类器官对于通过实验验证多克隆肿瘤中的特定 Apc 突变会导致不同的通路激活和 NOTUM 表达至关重要。类器官的这种使用强化了该研究关于突变依赖性相互作用作用的发现，并为进一步探索针对癌症多克隆性的治疗策略提供了基础工具。
文章创新点
1. 关注多克隆性：传统的肿瘤发生模型强调单克隆起源，其中单个突变克隆胜过周围细胞。然而，这项研究通过表明许多肠道肿瘤具有多祖先或多克隆起源来挑战这一观点。这种多克隆性意味着肿瘤是由具有不同 Apc 突变的多个克隆形成的，它们一起进化并表现出不同的转录状态。
2. 克隆间相互作用的详细分析：该研究表明，不同 Apc 突变克隆之间的克隆间相互作用比单克隆驱动的过程更有效地驱动肿瘤发生。这些克隆通过非细胞自主途径相互作用，受致癌途径（特别是 KRAS 和 MYC 信号传导）的差异激活影响。这种途径相互作用表明多克隆肿瘤可以利用集体生长优势。
3. 对肿瘤生长动力学和侵袭性的影响：研究人员发现，多克隆肿瘤不仅生长速度更快，而且往往比单克隆肿瘤更大。这种加速生长动态表明，多克隆性可能是促进肿瘤进展的重要因素，为肿瘤如何向恶性肿瘤发展提供了新的理解。
4. 化学诱变和 Confetti 报告系统的使用：在小鼠模型中，化学诱变方法（使用 ENU）和 Confetti 荧光标记的组合是独一无二的。这种技术使作者能够直观地跟踪同一肿瘤内的不同克隆，并以高分辨率分析它们独特的突变谱和转录组行为，这是以前的研究所缺乏的。
总的来说，这项研究提供了一个新的框架来理解多克隆性和克隆合作如何影响肿瘤进化，并强调了多克隆肿瘤可能因其复杂性和合作生长动态而带来独特的治疗挑战的可能性。
文章解析
背景
结直肠癌 (CRC) 通常由肿瘤抑制基因 Apc 的突变引发，Apc 是 Wnt 信号通路的关键调节剂。Apc 突变干细胞通常通过分泌 Wnt 拮抗剂来胜过其野生型邻居，从而使这些突变细胞能够克隆扩增并启动肿瘤形成。这种克隆优势与长期以来肿瘤主要起源于单克隆的模型相一致。然而，在人类和小鼠模型中都观察到了多克隆肿瘤（来自多个不同克隆的肿瘤）的存在，这引发了人们对克隆相互作用在 CRC 发展中的作用的疑问。本研究探讨了 Apc 驱动的肿瘤发生中多克隆性的性质，并研究了不同突变克隆之间的相互作用如何促进肿瘤的生长和进展。
实验方法和技术
本研究利用了 Apc 条件性敲除小鼠模型，该模型与多色谱系追踪系统 (Confetti 报告基因) 杂交，使研究人员能够用不同的颜色标记不同的克隆。研究人员将该模型与化学诱变相结合，使用 N-乙基-N-亚硝脲 (ENU) 诱导突变。这种方法使肠道肿瘤的多克隆性质可视化和分析成为可能，检查不同克隆如何共存、扩增和相互作用。此外，还使用靶向 DNA 测序、RNA 转录分析和通路富集分析来表征这些多克隆肿瘤的突变和信号传导情况。
结果讨论
肿瘤中的多克隆性：研究发现，相当一部分肠道肿瘤表现出多克隆起源。模型中约 40% 的肿瘤表现出 Confetti 颜色的异型 (混合) 表达，表明它们由多个 Apc 突变克隆组成。
克隆合作和差异通路激活：多克隆肿瘤在其组成克隆内表现出不同的转录状态，这是由 KRAS 和 MYC 信号通路的差异激活驱动的。主要克隆表现出增强的 KRAS 信号，而次要克隆表现出升高的 MYC 活性。克隆之间的这种信号互惠表明，它们的相互作用比单克隆驱动的生长更有效地促进肿瘤生长。
多克隆肿瘤的加速生长动力学：与单克隆肿瘤相比，多克隆肿瘤显示出更快的生长速度并达到更大的尺寸，这表明多克隆性可能在肿瘤进展中具有优势。这些发现意味着克隆间合作可以增强肿瘤的侵袭性和生长，可能影响 CRC 结果。
结果支持理解 CRC 起始和进展的范式转变，挑战了肿瘤大多起源于单克隆的传统观点。这项研究提出，多克隆性通过不同克隆之间的合作相互作用，可以提供加速肿瘤发生的生长优势。研究人员认为，针对克隆间通讯或相互信号通路的疗法可能是减缓 CRC 患者肿瘤进展的有效策略。
研究的局限性
1. 模型特定发现：该研究依赖于 Apc 驱动的化学诱变肿瘤发生的小鼠模型，可能无法完全复制人类 CRC 自发且通常更复杂的突变景观。
2. 人类样本分析有限：虽然该研究提供了对多克隆性的基础见解，但缺乏全面的人类数据来验证研究结果。未来的研究可以证实人类 CRC 中多克隆性的普遍性和影响。
3. 克隆间动力学的潜在变异性：该研究观察到多克隆肿瘤内相互的 KRAS 和 MYC 信号传导模式；然而，这种特定的克隆间动力学模式是否普遍适用于不同的 CRC 亚型或患者群体仍不确定。
这项研究强调了了解肿瘤克隆结构的重要性，并表明针对多克隆相互作用可能代表一种新的 CRC 治疗方法。
微信交流群（请扫描群主二维码，经验证后邀请入群，添加时请注明单位姓名等信息）
星球号二维码
