實體腫瘤需要在細胞死亡和增殖之間維持動態平衡以確保腫瘤的維持和持續生長，近年來許多研究表明癌細胞凋亡增加與腫瘤微環境中細胞的旁分泌啟用相關，但是人們仍不清楚死亡的癌細胞對周圍腫瘤上皮細胞的直接影響，以及這一旁分泌效應是否是導致治療耐藥性的原因之一。

2022年11月16日，來自德國法蘭克福大學的Florian R。 Greten研究團隊在Nature（《自然》雜誌）上發表題為“Colon tumour cell death causes mTOR dependence by paracrine P2X4 stimulation”的文章，發現化療誘導的結直腸腫瘤細胞死亡會釋放ATP啟用P2X4，導致mTOR啟用，促進周圍腫瘤細胞的存活，抑制P2X4或者抑制mTOR與化療結合可以顯著抑制腫瘤。

德國法蘭克福大學Florian R。 Greten研究團隊在《自然》雜誌的文章。BioArt微信公眾號供圖

為了研究腫瘤細胞死亡對於周圍上皮細胞的影響，他們使用人類結直腸癌（hCRC）病人來源的腫瘤類器官（PDTOs），用化療藥物5-FU處理，4小時內就可以顯著觀察到細胞死亡，然後為了研究在存活的腫瘤類器官中啟用的訊號通路，他們檢測了激酶的活性，發現兩個參與mTORC1調控的激酶活性較高。

於是他們想知道mTOR啟用是否是導致PDTO化療抗藥性的原因，他們發現5-FU或mTOR抑制劑雷帕黴素單獨使用時，對腫瘤影響較小，而當結合使用時顯著抑制腫瘤，並且敲降mTOR訊號通路組分raptor也可以顯著加強腫瘤對5-FU的敏感性，說明hCRC PDTOs對5-FU的耐藥性依賴於mTOR的啟用。

為了研究細胞死亡誘導的mTOR啟用是否是以一種旁分泌的方式發生的，他們利用Lgr5eGFP-DTR+小鼠進行研究，該小鼠可以在白喉毒素（DT）處理下特異性殺死上皮腫瘤細胞，因此他們可以對存活的未表達轉基因的周圍細胞類群進行研究。他們首先用AOM-DSS誘導小鼠產生腫瘤，驗證了DT處理殺死腫瘤細胞後mTOR的啟用。由於Lgr5陽性細胞死亡後會啟用腫瘤穩態，因此並不會導致腫瘤類器官顯著的形態或生長速率變化，但是他們發現DT結合雷帕黴素處理可以導致顯著的細胞死亡，抑制腫瘤，而且敲除raptor也有類似的表型。因此，死亡的腫瘤細胞會以一種旁分泌的方式啟用mTOR訊號促進周圍細胞存活。

細胞死亡會導致損傷相關分子模式（DAMPs）的釋放，包括各種生長因子、炎症因子、線粒體DNA、活性氧（ROS）和代謝物等。他們發現並不是mtDNA導致了mTOR的啟用，而是細胞外ATP水平的上升導致的。細胞外ATP可以被腫瘤微環境中的ATP水解酶水解，產生ADP和腺苷，腺苷可以作為嘌呤受體（P2R）和腺苷受體（P1R）的配體，他們發現其中P2X4在結腸類器官或hCRC類器官中表達量較高，選擇性抑制P2X4可以抑制ATP誘導的mTOR啟用，並且和5-FU結合時可以顯著抑制腫瘤。因此，死亡的腫瘤細胞死亡ATP透過P2X4啟用mTORC1。

以上結果說明細胞死亡誘導旁分泌ATP促進存活的腫瘤細胞中P2X4介導的mTORC1啟用。值得注意的是，在誘導細胞凋亡之前，存活的腫瘤細胞並不依賴mTOR，因為單獨抑制mTOR並不會造成顯著的腫瘤抑制，於是他們推測死亡的腫瘤細胞還會誘導另一種促凋亡訊號通路，而啟用mTORC1可以抑制該通路。他們分別抑制了ROS、mtDNA、HMGB1、TNF、IL-1α通路，發現只有清除ROS可以抑制5-FU和雷帕黴素結合處理導致的腫瘤類器官存活下降。因此，清除ROS可以抑制腫瘤細胞死亡導致的mTOR依賴。

腫瘤細胞死亡透過旁分泌啟用P2X4誘導mTOR依賴。BioArt微信公眾號 供圖

總的來說，這項研究發現了一種腫瘤中響應周圍細胞死亡的複雜訊號通路，腫瘤細胞死亡釋放ATP啟用P2X4，導致mTOR依賴，促進周圍細胞存活，同時還會釋放ROS促進周圍細胞死亡。未來將化療與雷帕黴素或靶向P2X4的療法結合，或許會成為臨床上治療結直腸癌的新策略。

（原標題《Nature亮點！｜結直腸癌細胞化療死亡後促進周圍腫瘤細胞存活的機制》）

原文連結：

https：//doi。org/10。1038/s41586-022-05426-1

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