KRAS基因是结直肠癌（CRC）发生发展的关键驱动基因，约40%的结直肠癌患者携带KRAS突变。长期以来，这种突变型结直肠癌缺乏有效疗法，患者预后较差。KRAS G12C抑制剂（如sotorasib和adagrasib）联合EGFR抗体的应用显著改善了这部分患者的疗效。然而，绝大部分患者最终都会出现耐药。目前已发现多种导致KRAS/EGFR双靶治疗耐药的遗传学机制，如继发性KRAS突变、RAS上下游信号或旁路再激活等，但约1/3复发病例未检测到基因变化，提示非遗传机制同样关键。

近年来，肿瘤细胞谱系可塑性作为非遗传耐药的重要机制备受关注。既往研究表明，肿瘤细胞能通过多种不同的转分化路径进入耐药状态以逃避药物压力。结直肠上皮细胞本身具有高度可塑性，可在应激或损伤条件下去分化为干细胞样状态以完成组织的再生修复。既往研究发现，结直肠癌在化疗压力下可转变为胎儿前体样（fetal progenitor）状态并进一步分化为鳞状（squamous）或神经内分泌谱系（neuroendocrine-like state）。那么，在KRAS/EGFR双靶治疗压力下，结直肠癌细胞是否会施展这种“变身术”？ 这种由谱系转变驱动的“变身”是否直接促进了耐药？

追踪“变身”全过程：锁定“类潘氏细胞”

研究团队在iKAP基因工程小鼠模型中，诱导结直肠癌后给予KRAS/EGFR双靶治疗，发现残留病灶中潘氏细胞特征显著富集。潘氏细胞是一类位于小肠隐窝底部的分泌型上皮细胞，通过分泌Wnt3a等生长因子支持肠道干细胞功能，并分泌抗菌肽维持肠道免疫屏障。团队进一步在iKAP肿瘤、CRC细胞系3D球状体及PDO模型中均观察到潘氏细胞标志基因（DEFA5、DEFA6）在治疗后显著上调。单细胞转录组分析显示，具有潘氏特征的细胞比例随治疗进程持续上升，轨迹分析提示CRC细胞经由滞育样耐药持久细胞（Diapause-like drug-tolerant persister）中间态逐步转变为类潘氏状态。

为动态追踪这一谱系转变过程，研究团队在结直肠癌（CRC）细胞系中构建了DEFA5启动子驱动的Cre重组酶示踪系统，发现KRAS/EGFR治疗后DEFA5阳性细胞比例逐步上升。 通过在内源性DEFA5位点敲入CopGFP报告基因，实现了对类潘氏状态的实时示踪，观察到联合治疗3天后CopGFP阴性细胞开始转变为CopGFP阳性类潘氏细胞。其中，类潘氏细胞的比例随治疗时间延长而增加，且在撤药后迅速下降，表明类潘氏状态转分化是药物直接诱导的适应性反应。 进一步利用iCasp9系统定向清除类潘氏细胞后，显著增强了肿瘤对双靶治疗的敏感性，证实类潘氏细胞在耐药复发中的核心作用。

破解“变身”密码：发现关键信号轴

为解析类潘氏细胞转分化驱动KRAS/EGFR靶向治疗耐药的分子机制，研究团队基于CRC细胞3D球状体培养体系开展了转录因子文库的CRISPR/Cas9功能基因组筛选，并结合转录因子与潘氏细胞标志基因集的表达相关性分析，鉴定出SMAD1是驱动类潘氏转分化引起耐药的关键转录因子。在体内外模型中敲除SMAD1均能显著阻断肠癌细胞转分化并逆转耐药。进一步的机制研究揭示SMAD1通过结合到FGFR3的启动子区，上调其转录，从而激活FGFR3下游信号通路，促进肿瘤细胞向类潘氏状态转变；FGFR3持续激活进一步引发类潘氏细胞中MAPK信号重新活化，导致药物耐受。遗传学敲除或药物抑制FGFR3在CRC 3D球状体、iKAP及PDX模型中均可阻断类潘氏转分化并增强肠癌对于KRAS/EGFR联合治疗的敏感性，提示FGFR3信号是谱系可塑性驱动耐药的关键节点。为验证临床相关性，研究团队分析了两例KRAS G12C突变CRC患者在KRAS/EGFR治疗前后的配对活检样本，发现治疗后DEFA5阳性类潘氏细胞显著富集，从患者样本层面证实了类潘氏转分化介导的耐药机制在KRAS突变结直肠癌中的普适性。

本研究揭示了结直肠癌细胞谱系可塑性在KRAS/EGFR靶向治疗耐药中的核心作用，阐明了转录因子SMAD1通过激活FGFR3信号通路诱导肠癌细胞向类潘氏状态转分化，从而驱动双靶治疗耐药的分子机制。本研究深化了对肿瘤细胞命运重塑与治疗耐受关系的理解，并提出联合抑制FGFR3作为延缓耐药的新策略，为克服KRAS突变型结直肠癌中可塑性驱动的治疗耐受指明了新方向。

研究示意图

中山大学肿瘤防治中心高益军研究员、王峰教授、廖雯婷研究员、赵齐研究员为本文的共同通讯作者；博士生张跃桐、硕士生陈嘉颖、硕士生佘勇、浙江大学方兆元研究员为共同第一作者。本研究还得到了纪念斯隆凯特琳癌症中心Rona Yaeger，中山大学肿瘤防治中心王自峰、武远众、邓蓉、王瑞萍，华中农业大学颜彦、中科院动物所吕赫喆、西湖大学季红斌、浙江大学冯新华、生化细胞所高栋、中山大学邝栋明、华中科技大学孙书国的大力支持与帮助。

通讯作者简介：

高益军

中山大学肿瘤防治中心研究员，博士生导师，获国家海外高层次人才引进计划、国家创新研究群体项目青年项目、国家重点研发计划青年科学家项目、国自然面上等项目资助，长期致力于肺癌、结直肠癌等实体瘤的研究，聚焦于RAS/MAPK通路靶向治疗的耐药机制。课题组构建了涵盖类器官、PDX及基因工程小鼠模型的多层次研究体系，并整合功能基因组筛选与多组学分析，系统解析肿瘤谱系可塑性及肿瘤微环境重塑在治疗耐受中的关键作用，并积极探索逆转耐药的新型联合治疗策略。相关成果以通讯作者或第一作者身份发表于 Cancer Cell、Nature Medicine、Cancer Discovery（2篇）、Cell Research、Signal Transduction and Targeted Therapy 等国际高水平学术期刊。

王峰

中山大学肿瘤防治中心院长助理、内科主任、教授，华南恶性肿瘤防治全国重点实验室PI，博导。主持国家杰出青年科学基金，获科学探索奖、中国青年女科学家奖、广东青年五四奖章等。兼任中国抗癌协会青年理事会副理事长、中国临床肿瘤学会常务理事、中国临床肿瘤学会结直肠癌专委会常委等。长期致力于消化道肿瘤的精准化治疗和免疫治疗增效研究，以通讯作者或第一作者，在Nature Medicine、 Cancer Cell、Cell、Journal of Clinical Oncology、JAMA Oncology等杂志发表论文多篇。成果获国家科技进步奖二等奖（第2）、中国医学科学院“2022年度重要医学进展”奖（第1）等。作为专家组主要成员制定了ESMO泛亚洲胃癌指南、中国CSCO结直肠癌指南、卫健委结直肠癌诊疗规范等指南或规范。

廖雯婷

中山大学肿瘤防治中心、华南恶性肿瘤防治全国重点实验室PI，中山大学“百人计划”引进人才。中国抗癌协会肿瘤标志物委员会青年创新联盟（青委会）委员、广东省精准医学应用学会分子病理分会常务委员、广东省抗癌协会肿瘤转移专业委员会委员、广东省临床医学学会肿瘤免疫治疗专业委员会委员、广东省人才交流协会智库专家。专注于结直肠癌免疫治疗耐药机制和转化研究，以通讯/第一作者在Cancer Cell、Science Immunology、Nature communications等顶尖杂志发表论文30余篇，入选ESI高被引论文，H指数50。主持数项国家自然科学基金和广东省自然科学基金。Science Immunology、Nature Metabolism、Nature Communications等杂志审稿人。2022-2024连续三年上榜全球前2%顶尖科学家“年度科学影响力排行榜”。

赵齐

中山大学肿瘤防治中心研究员，博士生导师。肿瘤防治中心生物信息平台骨干，微生态研究平台负责人。主要从事消化道肿瘤基因组异常相关生物信息学研究工作，在肿瘤多组学生物信息学模型构建、算法平台开发、肿瘤基因组数据整合和分子标志物挖掘分析等方面积累了丰富的研究经验。近年来以第一/通讯作者在包括Cancer Cell、JAMA oncology、Nature Communications、Cell report Medicine、Nucleic Acid Research 等杂志上发表SCI论文40余篇。

来源：实验研究部

文：高益军、张跃桐