非遗传机制最近已成为抗癌药物耐药性的重要驱动因素。其中，耐药持久性（DTP）细胞表型吸引了越来越多的关注，并在癌症治疗耐药性中发挥着主要的非遗传作用。今天，小编要和大家分享一篇2024年8月发表在signal transduction and targeted therapy（IF：40.8）上的文章，全面概述了DTP细胞的形成特征和潜在的耐药机制，基于不同的药物模型研究了DTP的潜在药物，并探讨了DTP细胞的潜在耐药机制。
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一、背景介绍
DTP 细胞是指能够抵抗最初的抗癌治疗的癌细胞亚群。与特定或特征性癌细胞不同，DTP细胞在抗癌药物环境中持续存在，在细胞周期、微环境调节和代谢等方面与典型癌细胞表现出显着差异。这些差异赋予它们耐受并随后导致癌症复发和转移的能力。目前，对DTP形成和耐药机制的研究主要通过细胞试验、动物试验和数学模型进行。一些研究同样提到了抗DTP治疗的潜力，然而，尚无临床研究证实DTP 细胞的存在或人类抗癌治疗后抗 DTP 治疗的有效性。
二、DTP细胞研究进展的演变
1.DTP细胞的历史研究
DTP概念从产生到目前可以粗略分为五个阶段。最初，抗生素的发现和耐药现象是人类认知抵抗的第一个关键时期（第一阶段）。在认识到癌症和传统化学疗法之后，治疗效果常常有限，这使得研究人员观察到抗癌药物治疗中普遍存在的耐药性问题（第二阶段）。新开发的靶向治疗也存在抗癌治疗中的耐药问题，进一步加深了对癌症耐药性根源的思考（第三阶段）。随着非小细胞肺癌靶向治疗中染色质介导的可逆耐药状态的初步观察，DTP的概念被提出，并初步验证了其可能性（第四阶段）。此后，越来越多的研究者利用DTP细胞的概念，对其作用机制和治疗进行了多项研究相关的分析以及各种不同的机制和可能的解决方案（第五阶段）。
2.DTP 细胞转变的最新见解
许多研究对DTP细胞的两种可能的起源或转化机制进行了讨论。第一个机制是克隆选择机制假说，与原发性癌症抵抗有关。第二种机制，即药物诱导机制假说，与继发性癌症耐药性有关。这两种机制并不相互排斥或矛盾；然而，它们的侧重点不同，因此在各种研究中引导不同的观察路线。
克隆选择机制
在克隆选择的假说中，具有天然基因突变、受体/配体变化和效应子异常的原发性耐药细胞存在于正常癌细胞内，并在外部抗癌药物治疗期间导致癌症复发。而且，由于癌细胞的基因组不稳定性，它们可能对药物作用表现出不同的敏感性。
药物诱导机制
在药物诱导假说中，最初的药物不敏感细胞是由抗癌药物的诱导作用产生的，在长期的药物维持过程中导致特征性的DTP细胞，最终重新激活和增殖。无论该假设的起源如何，DTP细胞最终都会抵抗药物引导的癌症复发。
非遗传机制值得更多关注
本综述中讨论的DTP细胞是一小部分在肿瘤治疗期间对先前的治疗产生耐药性，同时表现出类似的表型或特征的癌细胞亚群。
图1. 关于DTP细胞的起源或转化机制以及抗癌药物耐药性的两种主要假设三、以特性变化为导向探索DTP细胞的形成
1.DTP细胞形成后显着特征总结
DTP细胞的生物学特征包括细胞周期限制、胚胎样休眠/滞育停滞、干细胞样表型和可塑性以及状态可逆性。这些特征不同于转化前的普通癌细胞，对于塑造 DTP 细胞的性质和行为至关重要。
图2. DTP 细胞转化的显着特征2.DTP的形成是对抗癌疗法的一种惰性特化反应
DTP细胞表现出复杂的形成机制，其特征是对治疗刺激的惰性特化。这个过程涉及细胞周期限制、滞育、干细胞性和可逆性，这些是与某些其他专门癌细胞共有的特征。但值得注意的是，DTP细胞的本质与其他癌细胞并不完全一致。DTP与癌症干细胞或休眠癌细胞之间的主要区别是它们对外部药物刺激的抵抗力增强。此外，它们的起源、存在阶段、增殖能力和分化倾向，也各不相同。
例如，DTP细胞进入滞育状态，导致在药物反应方面出现更普遍、更广谱的耐药现象，而不是耐药癌细胞中看到的特异性耐药反应。再者，DTP细胞和肿瘤干细胞在干性、可塑性和一些表面抗原分子方面具有相似性，但肿瘤干细胞主要充当癌细胞内多向分化的储备亚群，而DTP更多的是对外界药物刺激的抵抗力的以生存为目的的细胞亚群。
3.DTP细胞形成后观察到的记忆效应
此外，DTP细胞表现出一种产生和可逆恢复后的记忆效应。例如，肺癌抗EGFR 治疗过程中出现的DTP 细胞表现出显着的恢复能力，使细胞能够高度稳定地维持反应，这是由胰岛素受体底物IRS1的磷酸化实现的。磷酸化状态赋予修饰后的DTP 细胞各种长期表观遗传记忆，使它们能够在治疗中断后重新引入相关药物时呈现可遗传的成分。
四、正在探索的DTP：DTP细胞形成和耐药性的可能机制
阐述DTP形成的机制涉及两个方面：1） 在纵向水平上，DTP细胞具有独特的特征，使它们很容易与形成前的亲本癌细胞和复苏后的子代癌细胞区分开来；2） 在横向水平上，各种癌症 DTP 细胞都存在普遍的平行特征，表明不同癌症类型的DTP转化过程存在共性。
本综述概述了产生DTP细胞的主要机制（图4）：分子修饰调控、信号通路和转录调控、肿瘤微环境转化调控、代谢转变调控和氧化还原调节。这些机制不是孤立存在的，而是多种机制协同作用，一种机制增强另一种机制，使DTP 细胞耐药性持续存在，并且难以治疗和消除。
图3. DTP 抗性的多机制分析1.分子修饰和表观遗传重编程的调控
癌症中频繁发生的分子修饰涉及DNA或 RNA启动子区域的改变、组蛋白乙酰化、甲基化或重复元件表达的变化。DTP也可能采用类似的非遗传分子修饰来启动表观遗传重编程，从而导致其耐药性的出现。
例如，在EGFR突变肺癌细胞中DTP细胞形成过程中，表观遗传调节剂组蛋白 H3K4去甲基化酶KDM5A被激活；Osimertinib治疗NSCLC后，DTP细胞表现出YAP1和TEAD基因的上调。
2.信号通路和转录的调节
癌细胞的特点是存在许多特定的信号传导途径和失调的转录因子，这些因子在驱动其异常增殖和生长方面发挥着关键作用。研究人员正在通过仔细检查和比较典型癌细胞与DTP细胞的信号通路和转录因子来研究DTP细胞中信号通路和转录变化之间的潜在机制联系，从而阐明两者之间的差异。
例如，YAP可以通过增加生物合成限制酶胆碱乙酰转移酶ChAT的表达来介导 Ach代谢，以响应EGFR TKI；奥西替尼治疗可上调DTP细胞中的Notch通路；
图4. DTP 细胞经历了大量的基因和信号通路修饰3.肿瘤微环境转化的调控
在癌细胞向DTP细胞转变的过程中，微环境的组成和内容物经历了转变，因为癌细胞和癌症相关成纤维细胞（CAF）直接或间接地影响它，以适应相应的变化和要求。
微环境转变包括上皮间质转化（EMT）、上皮细胞发育、囊泡介导的运输、药物代谢和胆固醇稳态。这些转变与DTP细胞发育过程中的分子修饰和信号传导途径的改变相关。此外，与细胞外基质（ECM）分泌、EMT、TGF-β/SMAD信号通路和其他过程相关的微环境变化也很明显。另外，还涉及高间充质状态的微环境状态的改变。
4.代谢重编程的调节
能量代谢的改变是癌细胞的一个显着标志，其特征是癌细胞倾向于利用无氧糖酵解作为其获取能量的主要途径，然而，DTP细胞表现出利用线粒体呼吸和电子传递链来获取能量的偏好。例如，乙醛脱氢酶ALDH 水平升高可能表明癌细胞转化为DTP细胞，具体体现在高ALDH表达的细胞表现出基础耗氧率OCR的增加，以及线粒体呼吸和ROS产生的增加；在BRAF突变的黑色素瘤中，阻断慢细胞周期 JARID1Bhigh细胞（现在称为 DTP 细胞）的线粒体呼吸链，已被证明可以有效抑制其耐药行为.
5.氧化还原系统的调节
癌细胞形成了复杂的解毒机制，包括产生具有强还原性的分子，例如半胱氨酸和谷胱甘肽，以应对细胞代谢和其他细胞活动中氧化代谢物的产生引起的有毒副产物的积累。然而，这些机制的保护能力是有限的，抗肿瘤药物等外部因素会破坏正常癌细胞维持的氧化还原保护机制与外部因素引起的氧化损伤之间的平衡，因此DTP细胞调整和重建了氧化还原调节机制并有效应对药物治疗的负面影响。
例如，DTP细胞对GPX4抑制表现出更高的敏感性；在DTP细胞的维持中，ALDH的表达被认为是必不可少的；亚致死线粒体外膜透化（MOMP）和细胞色素 C相关氧化还原调节也参与了DTP细胞的转化。
图5. DTP 细胞中的氧化还原调节五、抗DTP治疗临床研究进展和挑战
1.抗DTP治疗概述
目前，抗DTP治疗的主要策略可概括为以下几个部分：（1）靶向分子修饰，阻止正常癌细胞转化为DTP细胞；（2）靶向信号通路抑制DTP细胞的形成；（3）针对DTP细胞存在的肿瘤微环境，减弱环境耐药性或增强其敏感性；（4）针对DTP细胞形成的循环滞后，唤醒休眠的癌细胞；（5）针对DTP细胞耐受环境应激所必需的内在条件稳态。
从临床角度来看，尽管从研究和探索的角度来看，通过相应的机制来研究靶向药物是一个合适的方向，但必须考虑药物在人体这个复杂系统中的整体作用。因此，存在三种不同的治疗倾向：（a）实验医学模式、（b）传统医学模式和（c）中医辅助模式。
2.抗DTP治疗的挑战和前景
尽管缺乏抗DTP疗法的广泛临床数据，但体外实验和类器官模型的见解表明，其具有抑制癌细胞耐药性发展的潜力。然而，DTP针对普通癌细胞形成的间接长期治疗方案在长期疗效方面存在隐患。这是因为当DTP转化为再生细胞时，可能会产生耐药性，从而增加复发的风险。
抗DTP治疗的另一个观点涉及改变现有抗癌联合治疗后的长期维持治疗。这种转变将重点从针对扩大的MRD转移到针对其潜在来源- DTP细胞。
药物的剂量规划也是一个需要探索的方向。过去，足够的剂量以及定期和长期的抗癌治疗被认为是最好的治疗方案。然而，DTP细胞的发现削弱了药物剂量与癌症耐药性之间已建立的联系，同时引起了人们对副作用风险增加而耐药性却没有相应降低的担忧。因此，对抗DTP和抗癌联合治疗后药物剂量的最佳规划进行研究具有重大前景。
图6. 抗癌治疗的长期观点六、总结
简而言之，本综述涵盖了DTP的概念、DTP潜在转化过程以及耐药综合机制，并强调了各种相关抗癌细胞与DTP细胞的旧概念的本质区别，展现了响应外部刺激的可逆惰性特化。
