{jz:field.toptypename/}

雷同的致癌基因变异，为什么在不同器官中会激励迥然相异的效果？为什么有的组织速即堕入癌变的山地，而有的组织却能经久保持千里默？

一直以来，癌症基因组测序为咱们形容了不同癌症类型的突变图谱，但荫藏在这些突变背后的演化律例却遥远灰暗不解。

2月25日，《Nature》的商议报谈“A disease model resource reveals core principles of tissue-specific cancer evolution”，为咱们揭开了这一谜题的一角。

该商议通过构建一个浩瀚的疾病模子库，不仅往时所未有的分辨率重构了癌症演化的时刻线，更向咱们展示了一个令东谈主深想的形势：癌症的演化并非绝对立地的“掷骰子”，而是受到组织原有的表不雅遗传景色、细胞发育层级以及突变基因剂量效应的严格制约。这场发生在细胞深处的微不雅博弈，其底层逻辑比咱们设想的更为严谨和细目。

构建全景视角：五百九十个微不雅人命的拼图

要探究不同组织中癌症演化的大齐规矩，仅靠单一的模子或零散的细胞系是远远不够的。商议东谈主员开启了一项浩瀚的工程，构建了包含五百九十个细胞系的“小鼠癌症细胞系图谱” (Mouse Cancer Cell line Atlas， MCCA)。这个图谱涵盖了二十二个细胞谱系和四十六种疾病亚型，包含了八十一个不同的工程化等位基因 (Alleles) 或外源性致癌触发因素。

这毫不单是是一个简略的细胞相聚库。商议东谈主员对这些模子进行了多维度的深度测序与形容，包括基因组学 (Genomics)、转录组学 (Transcriptomics) 以及详备的临床元数据 (Clinical metadata)。更为高明的是，为了让这些细胞系能够在免疫功能健全的小鼠宿主中阐发最大价值，商议东谈主员配置了一套基于基因组测序推断免疫表型 (Immunophenotyping) 的有计划器用。

通过索求来自小鼠基因组有计划中二十九个近交品系的21，923，209个单核苷酸多态性 (Single-nucleotide polymorphisms， SNPs) 数据，他们有计划了品系间SNP模式的皮尔逊相干性，最终界说了十五个系统发育相干的品系群。这使得他们能够精确锁定1，097，314个“特征性SNP” (Signature SNPs)。与此同期，为了精确界定主要组织相容性复合体 (Major histocompatibility complex， MHC) 单倍型，他们将MHC基因座永别为六个基因簇（H2-K、A、E、D、Q、T），并愚弄375，097个MHC相干的SNP，最终细目了44，219个特征性SNP用于单倍型分类。

这些浩瀚的数字背后，是极高的精确度。数据标明，在进行MHC匹配的移植试验中，当供体与受体之间的SNP错配率高达42%和45%时，肿瘤细胞无法定植助长；而当错配率低于12%时，肿瘤细胞则能终了谨慎的定植。

更引东谈主深想的是，这种遗传配景的各异被高明地转换为探索肿瘤免疫的器用。举例，在绝对匹配的受体（如C57BL/6;129-F1杂交小鼠）中，仅有肿瘤的体细胞突变会产生免疫原性，其卵白质调动的肿瘤突变负荷 (Protein-altering tumor mutational burden， pTMB) 仅为0.4个/Mb。但是，如果将相通的细胞系移植到C57BL/6受体中，那些源自129品系的特异性生殖细胞系变异就会行为新抗原暴清楚来，使得“灵验”pTMB跃升至1.4个/Mb，这与东谈主类高突变负荷的癌症特征高度吻合。这种对模子遗传配景的精确掌控，为后续的机制探索奠定了坚实的基础。

剂量的权益：突变等位基因失衡的隐藏时刻线

在癌症基因组学中，致癌基因（如KRAS）的突变不时被视为一个“非黑即白”的二元事件。但是，致癌信号的真是强度，往往取决于突变基因的剂量。商议东谈主员通过整合单核苷酸变异 (Single-nucleotide variant， SNV) 和拷贝数变异 (Copy-number variation， CNV) 数据，将KRAS突变 (KRASMUT) 的等位基因景色精确永别为三种：基因剂量裁汰 (dGD)、杂合景色 (HET)和基因剂量增多 (iGD)。

数据呈现出高度的一致性：在所有这个词被分析的组织（胰腺、肺、肠谈）中，不管是在小鼠细胞系照旧东谈主类癌症部队中，dGD的发生率险些为0%。相背，KRASMUT-iGD极为大齐。这意味着，增多突变基因的剂量在演化历程中受到了激烈的正向聘用。更伏击的是，在东谈主类癌症部队（如ICGC-PanCuRx胰腺癌部队、TCGA-LUAD肺癌部队和TCGA-COAD肠癌部队）中，佩戴KRASMUT-iGD的患者，其疾病特异性糊口率均出现了显赫下落（胰腺癌P=0.0207，肺癌P=0.0065，肠癌P=0.0284）。

但是，着实拉开组织特异性各异序幕的，是KRASMUT-iGD获取的时刻节点。

在胰腺癌模子中，商议东谈主员通过激显豁微切割 (Laser microdissection) 时刻索求了极轻飘的胰腺上皮内瘤变 (PanIN) 细胞，并愚弄TaqMan qPCR时刻减去基质细胞混浊的干扰，最终收复了洁白的肿瘤细胞突变等位基因频率 (Variant allele frequency， VAF)。限度自大，在极早期的PanIN病变阶段，KRASMUT剂量增多就照旧发生。

相背，在肺部，针对Trp53野生型小鼠的早期肺腺瘤和晚期肺癌进行的对比分析标明，KRASMUT-iGD在早期的腺瘤中少量出现，而是在进展为癌症阶段才被无为不雅察到。

肠谈的情况则更为相当。通过对从极早期增生、腺瘤到晚期癌症及移动灶的六十三个类器官 (Organoids) 进行时序分析，商议东谈主员发现，在增生和腺瘤阶段，险些检测不到KRASMUT-iGD；唯有在演化至癌症及移动阶段时，KRASMUT-iGD的比例才大幅攀升。功能性移植试验进一步证据了这一丝：当把佩戴不同亚克隆KRASMUT-iGD比例的肠谈腺瘤类器官移植到小鼠体内时，它们的定植才调与移植时的KRASMUT-iGD水平呈激烈的正相干，而与举座的SNV或CNV负荷无关。

这引出了一个要津问题：为什么同为KRAS突变，胰腺急于在早期就增多它的剂量，而肺和肠谈却显得“不紧不慢”？

逆转人命时钟：去分化风暴的引擎

为了探寻背后的机制，商议东谈主员愚弄多西环素 (Doxycycline) 可调控的慢病毒载体系统，在未发生转换的时常东谈主类胰腺、肺和肠谈细胞中，引入了不同抒发水平的KRASG12D。为了最真是地模拟体内环境，他们将细胞置于三维 (3D) 基质胶中进行培养。

转录组主因素分析 (Principal component analysis， PCA) 揭示了一个惊东谈主的事实：跟着多西环素浓度的增多（即KRASG12D抒发量高潮），所有这个词细胞系的转录组变化齐在主因素1 (PC1) 上发生了显赫位移。PC1轴拿获了高达64%到89%的转录组方差，这说明基因剂量的调动是驱动细胞里面景色重塑的最中枢力量。

但是，沿着PC1轴，不同组织走向了不同的庆幸。基因集富集分析 (Gene set enrichment analysis， GSEA) 自大，在胰腺和肺细胞中，高剂量的KRASG12D激烈激活了与侵袭（上皮间质转换 EMT、粘附斑）和胎儿样貌再激活（内胚层分化/酿成）相干的基因抒发谱。在显微镜下不雅察3D球状体，也能直不雅地看到细胞从紧密的“粘附”景色革新为松散侵袭的“非粘附”景色。相背，在肠谈细胞中，高剂量KRAS触发的主若是细胞周期和DNA复制等增殖信号，并未出现显赫的组织解离形势。

对于胰腺而言，这种“去分化” (De-differentiation) 尤为要津。胰腺癌发源于高度分化的腺泡细胞或导管细胞。商议东谈主员将东谈主类胰腺导管上皮 (HPDE) 细胞在不同KRASG12D剂量下的转录组，与体外干细胞向导管细胞分化序列的特定时刻点基因特征进行了比对。限度自大，唯有在“高剂量”的KRASG12D作用下，细胞才会透澈袪除闇练导管细胞的特征（第30、45、59天象征），转而发达出早期胰腺祖细胞的特征（第3、13、20天象征）。

在小鼠腺泡细胞模子 (266-6) 中，雷同不雅察到了剂量依赖性的去分化：跟着突变剂量的增多，腺泡细胞闇练秀美物（如Cpa2、Prss1、Ptf1a）抒发骤降，而导管前体秀美物（如Sox9）则急剧攀升。

更令东谈主惊奇的是，细胞并非只是依靠被迫的基因组扩增来增多KRAS剂量。在腺泡细胞向导管细胞化生 (Acinar-to-ductal metaplasia， ADM) 的离体试验中，其时常的腺泡细胞在体外自觉转分化为导管样细胞的24小时内，即使莫得外源性突变，其内源性Kras的抒发量也飙升了5.7倍。这意味着，在胰腺演化的极早期，细胞景色的革新（去分化）自己就和会过非遗传机制极地面放大内源性KRAS的信号。

这等于为什么胰腺癌在早期阶段就需要KRASMUT-iGD的原因——它是初始去分化风暴，龙套最后分化细胞身份锁链的必要引擎。如果在成年小鼠的腺泡细胞中，愚弄scAAV8载体寄递sgRNA敲除守护腺泡细胞特征的Tgfbr2基因，东谈主为教导去分化，那么细胞对早期获取KRASMUT-iGD的聘用压力就会大幅裁汰。

增殖与分化的博弈：肠谈解围的相当入场券

与胰腺的宁静不同，肠谈上皮是哺乳动物体内更新最快的组织之一。这里的细胞处于不时的增殖和剥落之中。在这么的环境中，单凭一个KRAS突变，天然能引起细胞的过度增殖（酿成增生），但突变细胞很快就会跟着上皮的快速零碎而被冲刷出肠谈。

既然KRAS剂量增多无法在肠谈中触发雷同胰腺的“去分化”来锁定细胞景色，那么肠谈肿瘤是怎么获取存身之地的？

谜底是：阻断分化 (Block of differentiation)。

商议东谈主员对处于不同演化阶段的肠谈类器官进行了基因组测序，限度发现，在从增生走向腺瘤的要津节点，有48%的样本蓦地获取了WNT通路要津基因（Apc或Ctnnb1）的体细胞突变。不仅如斯，转录组数据自大，尊龙国际官网不管是否佩戴可检测到的突变，所有这个词的腺瘤组织齐发达出WNT信号通路的激烈上调。

这一发现揭示了肠谈癌症演化中一个极其伏击的步调律例：在KRAS突变激励的锯齿状肿瘤发生旅途中，必须当先通过WNT通路的至极激活来阻断肠谈干细胞/前体细胞的时常分化旅途。唯有当分化被阻断，细胞免于被推向肠谈绒毛尖端并零碎的庆幸后，KRASMUT-iGD所赋予的竞争性助长上风，才能着实在癌变阶段转换为不成逆的克隆延迟。

这证明了为什么在肠谈中，KRASMUT-iGD老是缓不应急——在莫得获取这相当的“入场券”（WNT通路至极）之前，任何试图提前增多KRAS剂量的细胞，齐不外是肠谈快速更替中的急促过客。

染色质的挂念：抑癌基因的镣铐与反击

在致癌基因放纵踩下油门的同期，细胞内的抑癌基因 (Tumor suppressor genes， TSGs) 毫不会坐以待毙。其中，CDKN2A行为搪塞至极增殖信号的中枢刹车系统，其与KRAS的博弈成为了决定演化走向的要津。

商议东谈主员在微切割的小鼠肿瘤组织中发现了一个极其悬殊的比例：在KRAS突变的胰腺癌中，Cdkn2a的双等位基因纯合缺失 (Homozygous loss) 发生率高达82%；而在肺癌和肠癌中，这一比例仅为5%和11%。东谈主类癌症部队的数据也印证了这一范围：东谈主类胰腺癌中CDKN2A失活率为64%，肺癌为15%，肠癌仅为2%。

为什么雷同是面对KRAS的失控，不同组织对CDKN2A的依赖程度和袪除意愿各异如斯巨大？

印迹深藏在表不雅基因组 (Epigenome) 的折叠花式中。通过挖掘ROADMAP和ENCODE数据库中的表不雅遗传数据，商议东谈主员相比了健康东谈主类胰腺、肺和肠谈组织中CDKN2A基因座位的染色质景色。

在胰腺中，CDKN2A的转录肇始位点被高水平的组卵白H3K4me3修饰占据。这是一种代表染色质处于“通达”和“活跃转录”景色的表不雅遗传象征。此时的CDKN2A就像一位全副武装、时刻保持警惕的守卫。

而在肠谈中，情况则绝对相背。肠谈细胞的CDKN2A基因座位上，隐敝着邃密的H3K27me3修饰。这是一种由多梳扼制复合物 (Polycomb repressive complexes， PRCs) 催化的扼制性象征，它将CDKN2A牢牢锁死在千里默景色。肺部组织则处于一种中间地带，发达为活跃与扼制象征并存的“二价” (Bivalent) 景色。

通过分析单细胞RNA测序 (scRNA-seq) 数据，商议东谈主员证据，行为癌症假设细胞起首的胰腺腺泡细胞和导管细胞中，CDKN2A本底抒发彰着；而在肺肺泡细胞和肠谈干细胞中，其抒发极低致使短缺。

这种原生的染色质挂念，顺利决定了细胞在遇到KRAS突变时的反馈机制。

在体外试验中，当愚弄小分子扼制剂（A-395和UNC1999）同期扼制PRC2复合物的活性，阻断H3K27me3的重塑时，肠谈类器官中被锁死的Cdkn2a被瞬息叫醒，抒发量激增，导致细胞堕入严重的助长停滞。如果提前在肠谈细胞中敲除Cdkn2a基因，这种由PRC2扼制剂引起的助长停滞就能被绝对转圜。而在胰腺细胞中，由于Cdkn2a原来就处于通达景色，PRC2扼制剂并莫得激励彰着的稀奇效应。

回到体内的演化现场，表不雅遗传的各异带来了迥然相异的表型。在佩戴KRASG12D的小鼠模子中，商议东谈主员进行了虚弱相干的β-半乳糖苷酶 (SA-βGal) 染色。限度自大，胰腺的早期病变（ADM和PanIN）区域呈现出大面积的强阳性染色，这标明通达的CDKN2A机敏地捕捉到了至极的KRAS信号，并告成触发了强盛的细胞虚弱（一种强力的抑癌机制）。相背，在肺部和肠谈的早期病变中，虚弱细胞险些难觅踪迹，新瓶旧酒的是高度活跃的细胞增殖（Ki-67染色强阳性）。

为了量化这种不同组织中失活Cdkn2a所带来的“演化收益”，商议东谈主员愚弄piggyBac转座子系统在小鼠体内进行了正向遗传学筛选。转座子不错在基因组中立地插入，如果它浮松了某个抑癌基因，获取了糊口上风的细胞就会放纵扩增。通过对肿瘤样本进行插入位点深度测序比肩序，数据自大，在胰腺癌中，高达44%的Cdkn2a转座子插入在所有这个词突变中排行前十，这意味着浮松Cdkn2a赋予了胰腺细胞极大的糊口竞争上风；而在肠癌中，这个数字仅为9%（新瓶旧酒的是WNT通路基因的插入经常上榜）。

胰腺细胞因为具备活跃的CDKN2A，能够告成对早期致癌信号进行阻难；但这同期也意味着，肿瘤如果想要连接发展，就濒临着极高的聘用压力去浮松这个防地。而肠谈细胞本就因无为分裂的生理需求而关闭了CDKN2A，因此对失去它并不敏锐。

演化的定数：基因调动的先来后到

当咱们将基因剂量效应（KRASMUT-iGD）与抑癌基因的阻难机制（CDKN2AHOM，即双等位基因纯合丢失）鸠合在一谈闇练时，一个对于癌症演化时序的昭着律例浮出水面。

商议东谈主员对小鼠的原发灶和移动灶进行了淡雅的系统发育分析，通过相比配对样本中Cdkn2a和Kras的拷贝数变异 (CNV) 和杂合性缺失 (LOH) 模式，重构了时刻线。

在胰腺中，所有这个词的笔据齐指向了一个不成超越的秩序：Cdkn2a的纯合失活，势必发生在KRASMUT-iGD之前。这就像是必须先撤销刹车系统，才能猛踩油门。事实上，在保留了Cdkn2a功能的小鼠PanIN病变中，KRASMUT-iGD的发生率极低（3.8%）；而一朝敲除Cdkn2a，PanIN中KRASMUT-iGD的发生率速即飙升至30.8%。在分析东谈主类胰腺癌部队（鸠合COMPASS和TCGA-PAAD）时，这一铁律雷同适用：在那些CDKN2A和TP53均保持竣工的胰腺癌样本中，KRASMUT-iGD的发生率为0（0/16）。莫得撤销路障，KRAS的扩增就不会被允许。

但是，在肺和肠谈中，时序被倒置了。系统发育树自大，肺癌和肠癌不错在保留部分或全部Cdkn2a功能的情况下，率先获取KRASG12D-iGD。Cdkn2a的透澈丢失（如果发生的话），往往出当今演化的晚期。为什么肺癌晚期仍然会聘用丢失CDKN2A？对东谈主类肺腺癌 (LUCA) 的分析给出了谜底：佩戴CDKN2AHOM的肺癌患者，其转录组自大出更强的KRAS信号激活，且患者糊口期更差。这意味着，天然在肺部前期无需撤销刹车也能加快，但在后期，透澈摘除刹车能够换来更极致的增殖上风。

为了考证这种“表不雅遗传景色决定突变压力”的逻辑是否具有普适性，商议东谈主员将成见投向了涵盖一万多个东谈主类样本、三十三种癌症类型的TCGA泛癌数据集。他们挑选了膀胱癌、直肠癌、胃癌和子宫癌等常发生KRAS突变的癌症。

数据竣工契合了模子臆想。通过单细胞测序数据分析健康组织的基线景色，商议东谈主员发现：膀胱上皮细胞具有极高的基线CDKN2A转录活性，与此对应，在KRAS突变的膀胱癌中，出现CDKN2AHOM的比例高达50%，而况无为陪同KRASMUT-iGD。相背，在基线CDKN2A活性极低的直肠癌和子宫癌中，CDKN2AHOM的发生率均为0%。胃癌则处于中间景色，发生率为12%。

这就证明了为什么雷同的突变会在不同器官中缓助不同的疾病程度。小鼠肺部的致癌历程无为是速即且多灶性的（因为刹车机制原来就不彊）；而在小鼠胰腺中，由于强盛的CDKN2A防地，无为需要漫长的时刻才能解围，且往往只酿成单发性肿瘤。

这份基于浩瀚疾病模子资源的商议，为咱们形容了一幅令东谈主震荡的微不雅生态图景。它告诉咱们，癌症基因组图谱上那些看似纷纷复杂、致使充满立地性的突变频率、纯合或杂合景色，其实齐是受到底层规矩严格抵制的势必限度。

这些底层规矩，根植于细胞的谱系身份之中。胰腺等增殖静止器官，需要致癌基因以高剂量强制拉动“去分化”，这势必会叫醒活跃的抑癌基因，从而酿成了一套必须按特定步调破解的“密码”。而像肠谈这么高度增殖、不停更新的器官，其紧要任务不是去分化，而是通过WNT通路阻断分化并幸免零碎；由于其相当的生理功能，它自带对部分抑癌基因的免疫（通过多梳复合物压缩染色质），从而演化出了迥然相异的突变轨迹。

这种将抑癌基因视为一个具有“流畅谱”功能的流畅统模子 (Continuum model)，以及在不同组织配景下基因剂量效应展现出的巨大各异，不仅解答了基础生物学中的深切疑问，更为畴昔的癌症防治提供了极具启发的想路。当咱们在临床上遇到特定的共突变模式或基因拷贝数调动时，咱们梗概能够通过解读其背后的演化律例，更精确地臆想肿瘤的耐药机制，并找到干涉的黄金窗口。在这场隐藏的微不雅演化史中，走漏了人命的底层规矩，咱们才能着实把抓住反抗疾病的先机。

参考文件

Mueller， S.， de Andrade Krätzig， N.， Tschurtschenthaler， M. et al. A disease model resource reveals core principles of tissue-specific cancer evolution. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10187-2

• 癌症
• 组织
• Nature
• 尊龙app下载
• 特异性