冬眠是一种常见的生物学现象,在自然界中,许多动物都会通过冬眠的方式来熬过漫长的冬季,以在来年的春天复苏,开启下一轮春秋。在冬眠时,动物会保持着一种极端但可被调节的体温、代谢和其它生理活动的下降,减少自身的能量消耗。除了我们熟知的动物,在更广阔的生物界中,还有许多物种都可以以休眠的方式应对极端环境变化,例如,轮虫的休眠卵、植物的隐芽。
值得注意的是,越来越多的研究事实表明,癌细胞也会有类似的休眠现象,尤其是在面对化疗等癌症治疗时。2021年1月7日,加拿大多伦多大学玛格丽特公主癌症中心等研究机构组成的联合团队在Cell上发表题为:Colorectal Cancer Cells Enter a Diapause-like DTP State to Survive Chemotherapy的研究论文。
这项引人注目的新研究表明,所有的癌细胞都可能有能力进入休眠状态,并以此作为一种生存机制,避免化疗等癌症治疗方法的破坏。更有趣的是,这些癌细胞形成的休眠机制与冬眠动物的过程非常相似。
癌症复发一直是癌症治疗中的难题。因此,即使是在最成功的癌症治疗之后,医生们也不敢使用“治愈”这个词。并且,不同类型的癌症会有不同的复发率,许多癌症可以安静地潜伏多年,然后再次出现并最终导致癌症复发。更关键的是,对于肿瘤学家来说,仍不清楚这些癌细胞是如何休眠并在患者体内隐藏多年。
如今,在Catherine O'Brien教授领导的这项新研究中,研究人员将结直肠癌(CRC)患者衍生模型、高复杂性慢病毒条形码、下一代测序(NGS)技术以及数学建模结合起来,以识别和描述化疗反应中的耐药持久性(DTP)状态。研究人员在细胞培养皿中培养人类结直肠癌细胞,并对其进行化疗处理。他们发现,在化疗之后,所有的癌细胞处于缓慢分裂状态,在这种状态下,它们的代谢几乎停止,不需要营养也能存活。
通过扫描和识别这些细胞条形码,研究人员发现,进入DTP状态并在治疗停止后复发的肿瘤没有丧失克隆复杂性。这意味着,所有的癌细胞都具有进入DTP状态的能力,而不仅仅是此前所认为的一个小的、具有耐药性基因的癌细胞亚群。总而言之,这项研究表明:在受到生存威胁时,例如面对化疗,所有的癌细胞——而不仅仅是某个或一部分癌细胞——都可以进入缓慢代谢和缓慢分裂的状态(DTP),从而应对不利环境。
然后,在威胁过去之后,它们会醒来,开始快速增殖。通过以这种协调的方式进入和离开休眠状态,癌细胞可以扛过一轮化疗,并获得足够的时间来获得对额外化疗的耐药性。与此同时,这也提示了一个新的癌症治疗策略,阻止癌细胞进入DTP状态,将它们一网打尽!