施奇惠團(tuán)隊(duì)與合作者在《PNAS》報(bào)道新型肺癌循環(huán)腫瘤細(xì)胞表型
?轉(zhuǎn)移是癌癥最重要的特征，也是導(dǎo)致癌癥患者死亡的最主要原因。腫瘤細(xì)胞從原位病灶脫落并播散進(jìn)入血液，形成遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移的種子，而這一事件可發(fā)生在癌癥的早期。在血液中檢出循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）具有重要的臨床價(jià)值，一方面可用于癌癥診斷，因?yàn)橥暾哪[瘤細(xì)胞是腫瘤存在的高級(jí)別證據(jù)；另一方面也提示了癌癥轉(zhuǎn)移的可能。目前唯一獲得FDA批準(zhǔn)的CTC檢測(cè)技術(shù)是CellSearch系統(tǒng)，被批準(zhǔn)用于轉(zhuǎn)移性乳腺癌、結(jié)腸癌與前列腺癌患者的CTC檢測(cè)，但其在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）中檢出率很低，這與NSCLC容易轉(zhuǎn)移的臨床經(jīng)驗(yàn)不符，提示其采用的標(biāo)志物可能無(wú)法有效檢測(cè)NSCLC的CTC。CellSearch主要采用上皮標(biāo)志物EpCAM和pan-CK（細(xì)胞角蛋白）來(lái)檢測(cè)CTC，這也是大部分CTC檢測(cè)技術(shù)所共同采用的標(biāo)志物（可能前段樣本處理與富集方法各異）。上皮標(biāo)志物主要存在兩個(gè)問(wèn)題：一是難以檢測(cè)不表達(dá)或低表達(dá)上皮標(biāo)志物的CTC（靈敏度問(wèn)題）；二是上皮標(biāo)志物非腫瘤細(xì)胞特有，而是所有上皮細(xì)胞所共有的，甚至在部分非上皮細(xì)胞中也可表達(dá)，因此難以確定檢測(cè)到是否確為腫瘤細(xì)胞（特異性問(wèn)題）。因?yàn)椋环矫嫘鑼ふ倚碌臉?biāo)志物解決NSCLC中CTC檢出率低的問(wèn)題，同時(shí)也應(yīng)通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序來(lái)驗(yàn)證所檢測(cè)到的CTC并解析其分子特征以指導(dǎo)臨床診療。
?我院施奇惠研究團(tuán)隊(duì)與美國(guó)系統(tǒng)生物學(xué)研究所魏巍團(tuán)隊(duì)以及上海市胸科醫(yī)院陸舜團(tuán)隊(duì)早在2017年就開(kāi)始使用熒光標(biāo)記的代謝標(biāo)志物檢測(cè)肺癌患者胸腔積液中的稀有腫瘤細(xì)胞，并通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序驗(yàn)證標(biāo)志物的可靠性，同時(shí)在患者層面證明其具有優(yōu)于脫落細(xì)胞學(xué)的診斷靈敏度（Tang et al., PNAS?2017, 114, 2544-2549）。這一工作被曾提出Light標(biāo)準(zhǔn)的胸腔積液專(zhuān)家Richard Light在Faculty of 1000 Prime上推薦。該合作團(tuán)隊(duì)在2019年采用兩種功能性的熒光標(biāo)記代謝探針檢測(cè)肺癌患者胸腔積液中的游離腫瘤細(xì)胞并對(duì)其分型，在基因組、轉(zhuǎn)錄組層面研究了不同代謝表型的腫瘤細(xì)胞的分子特征與臨床意義（Li et al., Nat Commun. 2019, 3856）。由于血液樣本的特殊性及保存、運(yùn)輸?shù)男枰?，常需要?duì)樣本先固定后檢測(cè)，因此團(tuán)隊(duì)引入了新的糖酵解密切相關(guān)的標(biāo)志物己糖激酶2（HK2）用于NSCLC患者外周血中CTC的檢測(cè)。這一工作以“Hexokinase 2 discerns a novel circulating tumor cell population associated with poor prognosis in lung cancer patients”為題已于近日發(fā)表于PNAS雜志上。
?HK2作為一個(gè)與腫瘤Warburg效應(yīng)密切相關(guān)的酶，可用于檢測(cè)血液中高糖酵解活性的腫瘤細(xì)胞（在一定閾值下），因此是一個(gè)與上皮標(biāo)志物相獨(dú)立的功能標(biāo)志物。這一標(biāo)志物與CK聯(lián)用可大幅提升III/IV期NSCLC患者外周血中CTC檢出率至72%，其原因在于新標(biāo)志物能夠發(fā)現(xiàn)NSCLC患者血液中廣泛存在的之前被忽略的CK陰性CTC，且在至少一半的患者中，這種CK陰性的CTC占據(jù)了主導(dǎo)地位（所有患者原位組織均為CK陽(yáng)性），這部分解釋了非小細(xì)胞肺癌CTC檢出率低的問(wèn)題。同時(shí)，這種CK陰性的脫落腫瘤細(xì)胞在NSCLC患者胸腔積液和腦脊液中也廣泛存在，但相比于CK陽(yáng)性的腫瘤細(xì)胞則占比很低，這點(diǎn)與外周血中不同。
?相比于CK+ CTC，CK－?CTC的尺寸更小、變形能力增強(qiáng)。單細(xì)胞基因組測(cè)序表明CK－CTC與CK+ CTC有相同的全基因組拷貝數(shù)變異譜，揭示了它們相同的起源。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn)CK－CTC具有與轉(zhuǎn)移、靶向藥物耐藥相關(guān)的分子特征，同時(shí)CK表達(dá)與CTC的EMT狀態(tài)并無(wú)必然關(guān)系，顛覆了傳統(tǒng)EMT理論中認(rèn)為CK為上皮型細(xì)胞特征的觀念。在未治療的肺腺癌患者中，外周血中CK－CTC占據(jù)主導(dǎo)的患者對(duì)應(yīng)了更差的療效與更短的無(wú)進(jìn)展生存期。該工作展示了NSCLC患者外周血中更全面的CTC表型，并揭示了其生物學(xué)意義和臨床意義。
?楊柳、Xiaowei Yan、陳婕、詹瓊、華螢奇為該論文的共同第一作者。復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院施奇惠研究員與美國(guó)系統(tǒng)生物學(xué)研究所魏巍、上海市胸科醫(yī)院陸舜為共同通訊作者。?
原文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2012228118
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