染色质介导的癌症细胞可逆性耐药

在以前的研究中发现，肿瘤干细胞可加快各种药物的外排；另外一些研究表明获得性的肿瘤耐药性细胞是表观基因改变造成的，并无稳定的基因突变。例如表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitors，TKIs）在非小细胞肺癌治疗初期显示出较好的疗效，但随后逐渐失效；在经过一个“服药暂停期”之后又显示出较好的疗效。其他的一些药物也经历过类似的过程。由此，能够解释这种现象的原因只能是细胞经历过一个获得性的可逆的药物耐受期。而且尽管某些肿瘤细胞存在基因变异，但非变异因素和变异因素究竟各以多大的程度在耐药性机理中起作用还是不明确的。

研究者在那些对化疗敏感的细胞进行建模时发现，尽管大多数的细胞被杀死，但总存在一些对化疗不那么敏感的细胞。这些基因表型细胞在细胞总数增大后并不增加数量，在总数减少时数目也维持恒定，它们似乎是由整个肿瘤细胞群落所决定的。这些现象说明肿瘤群落为了应对致命的变化维持了一定量的“耐药性”细胞亚群，以防止整个群落在变化中“全军覆没”。

确定耐药性细胞亚群

在非小细胞肺癌细胞株PC9中，研究者给予半数致死剂量（IC50）100倍的EGFR TKI，这样可以清除较为敏感的细胞。剩余的细胞约为总数的0.3%，称为“持续耐药细胞”（drug-tolerant persisters，DTPs），以这些细胞为对象进行随后的研究。尽管大多数DTPs细胞处于静息期，约有20%的细胞即便在药物存在的情况下也保持正常的增殖。这些细胞随后扩增为“耐药增殖细胞”（drug-tolerant expanded persisters，DTEPs）。研究者发现这些DTEPs细胞对TKI的敏感性约为原细胞PC9的500分之1。TKI对DTEP的EGFR的确有抑制作用，但并不影响DTEPs的增殖。更重要的是这些细胞并不依赖EGFR T790M突变，而该突变被认为是耐药性所必需的。DTEPs细胞对其他药物的敏感性同样降低，提示耐药性的获得并不是信号特异性的。

耐药与肿瘤细胞的异质性有关

研究者为了弄清楚耐药亚群与“肿瘤干细胞”之间的关系和区别，检测了几种“干细胞”标志，如CD44和CD133。所有的肿瘤干细胞均表达CD133，但仅有2%的DTEPs细胞表达了此种蛋白；CD44则在两种细胞中都有表达。DTEPs表达的表面受体与原细胞PC9已经完全不同，研究者认为这可能是DTEP形成时造成的。

耐药性基因型在初始就形成而且是可逆的

将PC9细胞进行单细胞培养并与未克隆的PC9细胞相比较可以发现两种细胞产生耐药性亚群（DTPs 、DTEPs）的速度相同，这意味着耐药PC9细胞亚群从开始就在整个细胞群中形成，而且是自发形成的。DTPs在没有药物的培养基中培养后，重新获得了对EGFR TKIs的敏感性，说明这个过程是非突变的、可逆的。并且耐药性的丧失都是在30代左右突然出现的，说明这种耐药性的解除是瞬时性的，一旦耐药性解除，DTEPs与PC9有着相似的药物敏感性。

耐药性的产生依赖组蛋白去甲基化酶KDM5A/RBP2/Jarid1A

对PC9原细胞与其衍生DTPs以及DTEPs细胞进行的基因组比较，发现这三种细胞系基因表达谱有很大的不同，而且染色体上基因表达的差别不是随机的，这就提示全基因组染色体的改变。三种细胞系的染色体对核酸酶的敏感性也有很大的差别，进一步提示染色体的改变。分析表明，在DTPs与DTEPs中表达最多的是染色体调节基因KDM5A/RBP2/Jarid1A。随后研究人员将此段基因从PC9细胞上敲除，结果发现虽然敲除后的细胞在增值方面无显著变化，但酪氨酸激酶抑制剂的效果降低。

发现了KDM5A的特性为治疗化疗不敏感的癌症或者易复发的癌症提供了新的可能，研究者们认为此酶为组蛋白去甲基化酶，故trichostatin A (TSA)，一种组蛋白去甲基化酶抑制剂应该起到一些帮助。研究者们发现，DTEPs细胞对此药物表现较为敏感，在其他不同的研究中，此药物对其他各种对酪氨酸激酶抑制剂不敏感的细胞效果非常好。在接下来的研究中将数种组蛋白去甲基化酶抑制剂分别联合TKI制剂治疗PC9，实验表明持续联合两种酶的抑制剂可大大降低肿瘤细胞重新生长的速率。其中，仅有一种选择性的胰岛素受体拮抗剂（IGF-1R）AEW541可完全防止DTEP的产生。在此前的一些研究中IGF-1R的激活与肿瘤的预后不良或药物抵抗有关。在此次研究中证实该IGF-1R的激活可向上调节KDM5A的活性。（编译：李秋实）

参考文献：《Cell》2010;141:69-80