MK-2206

摘要：过去20年间，人表皮生长因子受体（HER2）阳性乳腺癌（BC）的治疗管理已取得显著进展。美国食品药品监督管理局（FDA）批准了7种HER2靶向疗法用于治疗早期和/或晚期疾病。尽管肿瘤学预后持续改善，但大多数晚期HER2阳性BC患者最终仍因原发或获得性耐药而死亡，且术前系统治疗后残留浸润性病灶的HER2阳性早期BC患者发生远处复发和死亡的风险更高。治疗降阶梯与升级的概念对优化HER2阳性BC患者的治疗方案日益重要，这也是本综述的重点。本文还讨论了相关研究进展，并更新了（新）辅助治疗和转移性治疗中标准治疗的演变情况，包括新型联合疗法的应用。作者还简要探讨了HER2阳性BC治疗中持续存在的挑战（如固有与获得性耐药、预测性生物标志物的鉴定、影像学技术整合以指导临床实践），以及HER2阳性脑转移的治疗。旨在克服这些挑战的研究对于确保HER2阳性BC治疗的持续进展至关重要。 2020年，美国女性中将诊断出约276,480例浸润性乳腺癌（BCs），其中约15%至20%为人类表皮生长因子受体2（HER2）阳性。在HER2靶向单克隆抗体曲妥珠单抗问世之前，HER2阳性乳腺癌与侵袭性表型相关，复发率高且生存结局较差。到2006年底，具有里程碑意义的试验结果表明，化疗联合曲妥珠单抗显著改善了早期和晚期HER2阳性乳腺癌患者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）；因此，基于曲妥珠单抗的治疗方案成为标准治疗。尽管取得了这些进展，约16%至22%的早期乳腺癌（EBC）患者会复发，而22%至25%的HER2阳性转移性乳腺癌（MBC）患者对HER2靶向治疗表现出原发性（如新发）或继发性（如获得性）耐药。因此，研究重点转向克服HER2靶向治疗耐药性的策略，以期进一步改善患者预后。目前，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准7种HER2靶向药物用于HER2阳性乳腺癌的（新）辅助治疗和/或转移性治疗：HER1和HER2酪氨酸激酶抑制剂（TKI）拉帕替尼；泛HER TKI 来那替尼；选择性HER2靶向 TKI 图卡替尼；以及2种抗体-药物偶联物（ADC），曲妥珠单抗艾坦辛（T-DM1）和曲妥珠单抗德瑞司他（DS-8201a）珠单抗；人源化HER2靶向单克隆抗体帕妥珠单抗。 早期和晚期HER2阳性乳腺癌的标准治疗方案已在其他文献中详细描述，通常包括HER2靶向治疗或联合化疗或内分泌治疗。在具有里程碑意义的克利奥帕特拉试验（ClinicalTrials.gov 编号NCT00567190）中，HER2阳性转移性乳腺癌患者被随机分配接受多西他赛、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗或安慰剂作为一线治疗。经过99.9个月的随访，研究结束时结果显示，帕妥珠单抗组的中位总生存期为57.1个月（95% CI，50-72个月），而安慰剂组为40.8个月（95% CI，36-48个月）（风险比0.69；95% CI， 0.58-0.82）；8年里程碑总生存率帕妥珠单抗组为37%（95% CI，31%-42%），安慰剂组为23%（95% CI，19%-28%）。因此，在一线转移性乳腺癌治疗中，通常采用紫杉醇类药物联合曲妥珠单抗和帕妥珠单抗，而二线治疗则基于艾米利亚试验的结果采用T-DM1（ClinicalTrials.gov 编号 NCT00829166)）。在三线及更高级别治疗中，治疗选择较为有限，特别是考虑到最近FDA批准的奈拉替尼、图卡替尼和曲妥珠单抗德瑞司汀。总体而言，过去20年间HER2阳性乳腺癌患者的管理取得了重大进展，目前晚期HER2阳性乳腺癌患者的中位生存期已接近5年。然而，治疗标准正在迅速演变，且仍存在诸多挑战。尽管已有大量研究结合了转化科学和新型成像技术，HER2仍是唯一经过验证的预测性生物标志物，用于辅助治疗方案的个体化调整。这是一个重大问题，因为治疗升级和降级的概念在HER2阳性 EBC 的管理中日益重要；其核心理念是实现治疗个体化、最大化疗效并减少不必要的毒性。此外，HER2阳性转移性乳腺癌（MBC）目前仍无法治愈，需要新的治疗选择；近期报道的试验结果正在改变治疗范式。最后，高达50%的晚期HER2阳性乳腺癌患者会出现脑转移，这一毁灭性诊断不仅伴随显著的发病率和死亡率，还导致全身治疗选择有限。本文综述了早期和晚期HER2阳性乳腺癌治疗标准的演变，重点讨论治疗降级与升级的对比，以及近期FDA批准的改变治疗范式的新型药物。 HER2阳性早期乳腺癌治疗的进展与挑战 辅助/新辅助治疗 评估化疗联合曲妥珠单抗与单纯化疗疗效的开创性试验显示，在辅助治疗和转移性乳腺癌中，PFS 和OS均取得了前所未有的改善（复发率降低约50%，生存期提高约30%），这确立了基于曲妥珠单抗的治疗方案作为早期和晚期HER2阳性乳腺癌的标准治疗。自这些试验报告以来，曲妥珠单抗联合多药化疗一直是HER2阳性乳腺癌的标准辅助治疗。此外，评估双重HER2靶向治疗与化疗的试验表明，与单独使用化疗和HER2靶向治疗相比，辅助治疗中的肿瘤学结局更优。因此，许多HER2阳性乳腺癌的辅助治疗方案包含2或3种细胞毒性化疗药物和1至3种HER2靶向药物，疗程为1至2年。降阶梯治疗是优化治疗以减少毒性而不影响疗效的下一步合理措施，随后开展了评估HER2靶向治疗和降阶梯化疗较短疗程的研究。治疗降级的概念正变得越来越重要，因为我们试图在系统性治疗的益处与风险之间找到平衡。此外，治疗升级的概念对于识别高风险疾病患者并据此定制治疗方案也至关重要。具体来说，在新辅助化疗和HER2靶向治疗后仍有残留、浸润性、HER2阳性乳腺癌的患者，在Neo ALTTO（临床试验注册号NCT00553358）和癌症与白血病B组（CALGB）40601（ClinicalTrials.gov 注册号NCT00770809）试验中，其肿瘤学结局较差，6年和5年的复发率分别为35%和20%。由于大多数残留病灶的患者不会复发，准确识别高风险患者对于个性化治疗决策非常重要。在3期KATHERINE试验（ClinicalTrials.gov 注册号NCT01772472；n=1486）中，残留、浸润性、HER2阳性 EBC 患者以1：1的比例随机接受14个周期的新辅助T-DM1或曲妥珠单抗治疗。在3年随访时，接受T-DM1治疗的患者与仅接受曲妥珠单抗治疗的患者相比，浸润性疾病或死亡风险降低了50%（风险比0.5；95% CI， 0.39-0.64 ；P < .001）。这些显著的结果促使FDA批准了T-DM1在此类情况下的辅助治疗。 辅助治疗中的降阶梯治疗 辅助紫杉醇和曲妥珠单抗(APT)试验是一项2期、单组研究，纳入了410名切除淋巴结阴性、HER2阳性且EBC≤3cm的患者。由于可行性问题及患者与肿瘤科医师可能对排除曲妥珠单抗治疗组的纳入存在顾虑，本研究未开展前瞻性随机试验。患者接受紫杉醇联合曲妥珠单抗（TH）治疗12周后，继续完成1年曲妥珠单抗单药治疗。需注意的是，约50%患者肿瘤直径≤1厘米，仅9%肿瘤直径为2-3厘米，约65%为激素受体（HR）阳性疾病。7年无病生存率（DFS）达93.3%，7年无复发生存期为97.5%。因此，APT试验证实低解剖学风险、HER2阳性疾病的患者可进行治疗降阶梯方案，后续研究对此类治疗降阶梯方案进行了评估。 2期 ATEMPT 试验（ClinicalTrials.gov 标识符NCT01853748）将大约500名I期、HER2阳性乳腺癌患者以3：1的比例随机分配接受T-DM1或每周一次的TH治疗12周，随后完成1年的曲妥珠单抗单药治疗（即，APT regimen）。主要终点是T-DM1组的3年无病生存率和治疗组间的毒性比较；需要注意的是，该研究未对疗效进行统计学设计。在T-DM1组中，3年无病生存率（DFS）为97.7%（n = 383），而TH组为92.8%（n = 114）。临床相关毒性的发生率相当；T-DM1组的治疗中止率较高，但TH组的神经病变发生率较高。总体而言，结论认为T-DM1治疗并未反映降级治疗，且需要更长期的随访。与APT方案相比，辅助T-DM1治疗1年的经济毒性也是一个关注点。然而，对于部分切除的、HER2阳性 EBC 患者（例如，已有神经病变/对脱发有顾虑的患者），辅助T-DM1治疗1年可能是一种可接受的治疗选择。关于生活质量及患者报告结局的相关数据已单独报告。总体而言， ATEMPT 并非真正意义上的降级试验，此处讨论旨在突出该研究与APT试验之间的差异。 RESPECT（ClinicalTrials.gov 标识符NCT01-104935）是一项3期、非劣效性、随机对照试验，比较曲妥珠单抗单药治疗与曲妥珠单抗联合化疗在老年患者（年龄70-80岁）中切除的I期至 IIIA 期乳腺癌的疗效。尽管该研究效力不足，但在3年时，两组间的无病生存率无显著差异（例如，曲妥珠单抗联合化疗组为94.8%[n=131]，而曲妥珠单抗单药治疗组为89.2%[n=135]；P=0.35）。值得注意的是，大多数患者（约85%）为I期或IIA期乳腺癌（41.7%）。此外，曲妥珠单抗单药治疗组报告的健康相关生活质量指标更好。关键点在于老年患者对化疗和曲妥珠单抗反应良好。然而，由于组间差异较小，对于无法耐受或可能拒绝化疗的患者，曲妥珠单抗单药治疗是一个合理的考虑。总之，对于预后最佳或无法耐受显著治疗相关毒性的患者，继续尝试降级治疗和评估节省化疗方案是适当的。 赫赛汀的最佳疗程 曲妥珠单抗治疗的疗程在具有里程碑意义的辅助曲妥珠单抗试验中被任意定义为1年，基于既往建立的安全性和有效性数据，这仍然是公认的标准。然而，多项研究对这一治疗范式提出了挑战。在HERA试验（ClinicalTrials.gov 标识符NCT00045032）中，超过5000名已完成辅助化疗的HER2阳性 EBC 患者被随机分配至观察组或1年或2年的辅助曲妥珠单抗组。在中位随访11年时，发现2年曲妥珠单抗治疗与1年治疗相比未提供额外获益，且观察到治疗持续时间越长，心脏毒性的发生率越高。此后，Persephone（ClinicalTrials.gov 标识符NCT00712140）、Short-HER（ClinicalTrials.gov 标识符NCT00629278）、phare（ClinicalTrials.gov 标识符NCT00381901）、SOLD（ClinicalTrials.gov 标识符NCT00593697）和Hellenic Oncology Research Group试验研究了更短的辅助曲妥珠单抗疗程，除Persephone试验外，其余试验均未能证实与1年治疗相比的非劣效性。然而，这些试验结果的差异可能是由于非劣效性截断值和预设事件定义的不同所致。尽管1年治疗可能仍将是标准推荐方案，但肿瘤科医生可能会选择对某些患者（如存在基础心脏功能障碍的患者）进行缩短疗程的曲妥珠单抗治疗。鉴于持续的2019冠状病毒病（COVID-19）大流行，这种治疗策略对于特定免疫功能低下患者也可能具有合理性。 新辅助治疗降阶梯 EBC 新辅助化疗的获益已被其他研究者充分描述。此外，治疗后达到病理完全缓解（pCR）是肿瘤学结局改善的替代标志物，尤其在HER2阳性乳腺癌中。评估新辅助化疗联合或不联合曲妥珠单抗的临床试验表明，曲妥珠单抗的添加使pCR率增加超过两倍，并且与辅助试验观察到的结果一致，可获得更优的无复发生存期和无事件生存期。这些结果为术前曲妥珠单抗联合化疗的常规应用铺平了道路，特别是对于局部晚期肿瘤。后续试验评估了曲妥珠单抗联合拉帕替尼或帕妥珠单抗的双重HER2靶向治疗；与单独使用曲妥珠单抗相比，双重HER2靶向治疗的pCR率更优。NeoSphere（ClinicalTrials.gov 标识符NCT00545688）、tryphaena（ClinicalTrials.gov标识符NCT00976989）、Berenice（ClinicalTrials.gov标识符NCT02132949）和西德研究组辅助动态标记物调整的个性化治疗（adapt）（ClinicalTrials.gov 标识符NCT01817452）试验的结果为常规使用HER2双重靶向治疗pertuzumab和trastuzumab联合新辅助化疗开创了先例。2013年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了帕妥珠单抗（pertuzumab）作为新辅助治疗的加速审批，这一决定具有里程碑意义。 因为许多HER2阳性 EBC 患者在接受现代治疗后预后良好，因此正在尝试安全地降低治疗强度。新辅助治疗平台是一种根据是否达到病理完全缓解（pCR）来调整治疗方案的有效方法。CompassHER2-pCR试验（EA1181； ClinicalTrials.gov 编号NCT04266249）将测试对新辅助HER2靶向治疗反应良好的患者能否降低治疗强度。符合条件的HER2阳性 EBC 患者将接受为期12周的术前治疗，包括紫杉类药物、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗；对于达到pCR的患者，将不再给予额外化疗。CompassHER2-pCR试验将验证一个假设，即降低治疗强度后达到pCR将使3年无复发生存率≥92%。该试验的结果可能会对临床实践和未来研究产生重要影响。 加速药物开发和在新辅助治疗中定制疗法的一个重要步骤是I-SPY2（ClinicalTrials.gov 标识符NCT01042379），这是一项多中心、适应性随机试验，其中多种实验药物同时与标准治疗对比；患者根据其肿瘤的分子特征被分配到治疗组。当药物达到预定的疗效阈值时，这些药物将进入三期评估，而不太可能提高病理完全缓解率的药物将被从试验中剔除。I-SPY试验中测试的HER2靶向药物包括图卡替尼、奈拉替尼、T-DM1和帕妥珠单抗、MK-2206以及AMG 386（后两种药物在HER2阳性乳腺癌中的进一步临床开发不再进行）。该研究设计允许研究人员快速评估疗法，并在较小的患者群体中进行。目前没有新的HER2靶向药物正在评估中。 化疗方案 由于在NeoSphere和适应性试验中，分别约17%和30%的参与者在接受帕妥珠单抗和曲妥珠单抗单药治疗后达到了病理完全缓解，因此，对HER2阳性 EBC 患者进一步评估新辅助化疗方案的兴趣相当大。在3期Kristine试验（ClinicalTrials.gov 编号NCT02131064）中，II期和III期HER2阳性 EBC 患者被随机分配接受T-DM1联合帕妥珠单抗或多西他赛、卡铂和曲妥珠单抗联合帕妥珠单抗（TCHP）治疗。与T-DM1-P组相比， TCHP 组的病理完全缓解率显著更高（55.7% vs 44.4%），但 TCHP 组发生3级和4级不良事件（AEs）和严重不良事件（SAEs）的数量更多。随后有报道称，所有达到病理完全缓解的患者预后都非常良好，这表明对于选定的患者，可以考虑降低化疗强度。显然，有一部分患者可能对无化疗方案反应良好，但准确识别反应的生物标志物至关重要。在二期转化乳腺癌研究联盟（TBCRC）026研究（ClinicalTrials.gov 编号NCT01937117）中，通过[18F]氟脱氧葡萄糖-正电子发射断层扫描（FDG -PET）/计算机断层扫描（CT）测量肿瘤最大标准化摄取值并校正瘦体重，可以预测接受4个周期新辅助帕妥珠单抗和曲妥珠单抗治疗的HR阴性、HER2阳性 EBC 患者的病理完全缓解。一旦优化，该策略可能有助于在此背景下调整治疗方案。 NA-PHER2（ClinicalTrials.gov 标识符NCT02-530424）是一项关于帕博西尼、曲妥珠单抗、帕妥珠单抗和氟维司群在HR阳性、HER2阳性乳腺癌患者中新辅助治疗的II期研究。共主要终点是治疗2周后和手术时Ki67表达较基线的变化以及从基线到手术时的凋亡变化。次要终点是临床客观缓解率和病理完全缓解率。治疗2周后和手术时（Ki67水平和凋亡）均观察到Ki-67水平显著降低。在30例可评估的患者中，8例（27%）在乳腺和腋窝淋巴结中达到病理完全缓解。PALTAN（ClinicalTrials.gov 标识符NCT02907918）是一项关于帕博西尼、来曲唑和曲妥珠单抗在II期和III期雌激素受体（ER）阳性、HER2阳性乳腺癌中新辅助治疗的II期试验；预计2021年公布结果。 治疗意图情境下的阶梯式治疗——辅助治疗 尽管许多患者在接受（新）辅助HER2靶向治疗和化疗后取得了良好的肿瘤学结果，但仍有相当一部分患者面临局部和/或远处乳腺癌复发的高风险。因此，后续的临床试验集中于进一步改善高风险患者（如肿瘤较大或淋巴结阳性和/或术前全身治疗后仍有术后残留浸润性疾病的患者）的无病生存期和总生存期。评估曲妥珠单抗（HERA）、拉帕替尼（ALLTO）或贝伐珠单抗（BETH； ClinicalTrials.gov 编号NCT00625898）联合标准化疗和曲妥珠单抗延长疗程的辅助试验，并未显示出与单独化疗和曲妥珠单抗相比总生存期有统计学意义的增加。ExteNET试验（ClinicalTrials.gov 编号NCT00878709）指出，在完成化疗和辅助曲妥珠单抗后接受1年奈拉替尼辅助治疗的II期和III期HER2阳性 EBC 患者中，无病生存期优势为2.5%；DFS优势在HR阳性、HER2阳性 EBC 患者中更高（4.4%）。这些结果导致FDA在2017年批准了奈拉替尼的辅助治疗。然而，支持奈拉替尼用于术后接受帕妥珠单抗和T-DM1治疗的患者的数据有限。此外，ExteNET受试者中严重腹泻的发生率相当高（40%为3级），尽管预防性抗腹泻方案的开发减轻了这种毒性。上文描述了具有里程碑意义的katherine试验的结果，该试验导致FDA批准了T-DM1的辅助治疗。 2017年，美国食品药品监督管理局批准了帕妥珠单抗联合化疗和曲妥珠单抗用于高风险、HER2阳性 EBC（如HR阴性和/或淋巴结阳性的肿瘤）。这一批准基于亲和力试验（ClinicalTrials.gov 编号NCT01358877）的主要分析结果，该试验中约4800名切除的HER2阳性 EBC 患者被随机分配至化疗和曲妥珠单抗组，分别接受安慰剂或帕妥珠单抗治疗。尽管在新辅助和转移性治疗中，帕妥珠单抗联合化疗和曲妥珠单抗显示出显著益处，但在4年随访时，帕妥珠单抗组仅显示出1.7%的浸润性无病生存（iDFS）优势，远处复发风险降低1.1%。淋巴结阳性且HR阴性的患者获益更大，分别为 Δ3 .2%和 Δ2 .3%。亲和力试验的更新结果显示，6年后，帕妥珠单抗组的iDFS优势增加至2.8%；淋巴结阳性疾病的患者iDFS获益为4.5%。值得注意的是，HR阳性和HR阴性疾病的患者在更长时间的随访后也从辅助帕妥珠单抗中获益（DFS，3.0%）。帕妥珠单抗组3级腹泻的发生率较高（9.8% vs 3.7%），且未观察到新的心脏安全性问题。中枢神经系统（CNS）复发占复发的很大比例（范围，25%-33%），不幸的是，两个治疗组的发病率相似。因此，无论HR状态如何，淋巴结阳性患者都是化疗和曲妥珠单抗之外辅助帕妥珠单抗的候选者。然而，在2020年，大多数HER2阳性 EBC 患者接受新辅助治疗。标准的新辅助治疗方案包括帕妥珠单抗，尽管它们基于亲和力，但对临床淋巴结阴性疾病患者的好处尚不明确。潜在的优势是pCR率增加，这减少了对辅助T-DM1的需求。 新辅助治疗试验（递增） 尽管辅助性T-DM1治疗总体上改善了残留、浸润性、HER2阳性乳腺癌患者的无病生存期（iDFS），但ER阴性和/或淋巴结阳性疾病的患者iDFS结果较差，可能从评估进一步治疗递增的试验中获益。三期CompassHER2 RD试验（A011801： ClinicalTrials.gov 编号NCT04457596）旨在通过将参与者以1：1的比例随机分配接受14个周期的T-DM1和图卡替尼和/或安慰剂，进一步改善这一亚组患者的iDFS。两组治疗中乳腺癌脑转移（BCBM）的发生率将被记录；该试验将于2020年底启动。另一项试验（ClinicalTrials.gov 编号NCT04197687）是一项二期研究，旨在评估HER2阳性 EBC 患者pCR的免疫相关生物标志物。新辅助治疗后仍有残留病灶的患者将以2：1的比例随机分配接受T-DM1和多表位疫苗或T-DM1和安慰剂。主要研究终点是iDFS和安全性。 HER2阳性转移性乳腺癌治疗的进展与挑战  目前，HER2阳性转移性乳腺癌（MBC）患者的标准一线治疗方案为紫杉烷类药物、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗。经过8年随访的最终克利奥帕特拉研究结果显示，一线治疗方案（紫杉烷类、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗）具有持续疗效，联合用药组的中位总生存期（OS）为37%，而联合用药组（紫杉烷类、曲妥珠单抗和安慰剂）为23%，且长期毒性特征相似。鉴于这些结果，在治疗获得持续影像学完全缓解的情况下何时终止HER2靶向治疗是一个关键问题；需要进一步研究以确定可安全停用曲妥珠单抗的患者群体。T-DM1基于艾米利亚试验获得FDA批准，通常用于二线转移性乳腺癌治疗。在三线及更高级别治疗中，治疗方案尚未明确，包括曲妥珠单抗联合化疗、拉帕替尼联合卡培他滨、拉帕替尼联合曲妥珠单抗、曲妥珠单抗联合卡培他滨以及内分泌治疗联合HER2靶向治疗。当前治疗标准正在快速演变，美国食品药品监督管理局（FDA）近期批准了曲妥珠单抗德瑞司汀（DS-8201a）、奈拉替尼和图卡替尼；美罗妥昔单抗目前正处于FDA的审查阶段。正在评估的其他治疗方案包括与免疫疗法、CDK4/CDK6抑制剂、新型抗体药物偶联物、其他酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）以及新型HER2靶向抗体的联合用药。下文概述了上述药物（已获批及在研）的相关数据。 曲妥珠单抗德瑞司特（DS 8201A） 曲妥珠单抗德鲁司他是一种人源化、靶向HER2的IgG1单克隆抗体，与拓扑异构酶I抑制剂负载和基于四肽的可裂解连接子相连；在T-DM1耐药和HER2低表达肿瘤中观察到了临床前和临床活性。最近报告了2期Destiny-Breast01试验（临床试验.gov标识符NCT03248492）的结果，该试验评估了曲妥珠单抗德鲁司他（DS-8201a）在168例经过大量预处理的HER2阳性转移性乳腺癌患者中的疗效。所有受试者既往均接受过曲妥珠单抗和T-DM1治疗，66%曾接受过帕妥珠单抗治疗，54%接受过其他HER2靶向治疗。总体缓解率（ORR）为60.9%（95% CI， 53.4%-68.0%），疾病控制率为97.3%（95% CI， 93.8%-99.1%），中位无进展生存期（PFS）为16.4个月（95% CI，12.7个月至未 evaluated).18）。常见不良事件包括低级别血细胞减少和胃肠道毒性；值得注意的严重不良事件是间质性肺病的发生（例如，在接受FDA批准剂量5.4 mg/kg治疗的184例患者中，有25例[13.6%]发生，包括4例死亡）。因此，对提供者和患者进行仔细教育以确保对这一潜在严重不良事件的认识和适当管理至关重要。曲妥珠单抗于2019年12月获得FDA批准用于转移性HER2阳性MBC患者，这些患者在转移性环境中接受过≥2种HER2靶向治疗方案；来自destiny-Breast02（曲妥珠单抗与医生选择的治疗[三线治疗]； ClinicalTrials.gov 标识符NCT03523585）、destiny-Breast03（曲妥珠单抗与T-DM1[二线治疗]； ClinicalTrials.gov 标识符NCT03-529110）和destiny-Breast04（HER2低MBC； ClinicalTrials.gov 标识符NCT03734029）试验的结果也将具有信息性。 图卡替尼 这种口服、强效、HER2特异性 TKI 图卡替尼选择性抑制HER2，在HER2阳性小鼠异种移植模型中，包括颅内肿瘤异种移植模型，无论是单药治疗还是与化疗或曲妥珠单抗联合使用，均显示出活性。一项针对HER2阳性晚期实体瘤的图卡替尼1期研究结果（扩展队列包括43例HER2阳性转移性乳腺癌患者），显示与通常与双HER2/ EGFR 抑制剂联用相关的腹泻和皮疹发生率及严重程度相比，图卡替尼的这些不良反应更少，且在经过大量预处理的HER2阳性转移性乳腺癌患者中具有显著的抗肿瘤活性。随后，HER2CLIMB研究（ClinicalTrials.gov 编号NCT02614794）将612名患者按2：1的比例随机分配接受卡培他滨、曲妥珠单抗和图卡替尼或安慰剂治疗。所有参与者此前均接受过T-DM1、帕妥珠单抗和曲妥珠单抗治疗。近50%的患者患有 BCBM ，约40%的患者未经治疗或曾接受过治疗但病情进展，这是本试验的一个独特之处。随机分配到图卡替尼组的患者中位无进展生存期（PFS）为7.8个月，而对照组为5.6个月（风险比，0.54；P < .00001），中位总生存期（OS）为21.9个月，而对照组为17.4个月（风险比，0.66；P < .00480）。图卡替尼组中 BCBM 患者的中位 PFS 也更优（7.6个月 vs 5.4个月；风险比，0.48；P < .00001）。重要的是，图卡替尼组1年时的中位 PFS 为24.9%，而安慰剂组为0%（风险比，0.48；95% CI，0.34-0.69；P < .001）。毒性反应如预期所示，图卡替尼组中3级及以上腹泻、天冬氨酸和丙氨酸氨基转移酶水平升高以及掌跖红斑感觉异常的发生率略高。图卡替尼于2020年4月获得FDA批准，中枢神经系统特异性终点将在后续报告中公布。目前正在进行一项关于图卡替尼、曲妥珠单抗和卡培他滨治疗HER2阳性软脑膜病的试验（ClinicalTrials.gov 编号NCT03501979），正在招募参与者。 奈拉替尼 奈拉替尼是一种强效、低分子量、口服给药的泛HER TKI 抑制剂；临床前研究显示其效力优于拉帕替尼。基于ExteNet试验的结果，奈拉替尼已获准用于辅助治疗。在III期 NALA 试验（临床试验.gov标识符NCT01808573）中，621名接受过≥2线HER2靶向治疗的HER2阳性转移性乳腺癌患者被随机分为两组，分别接受奈拉替尼联合卡培他滨或拉帕替尼联合卡培他滨治疗。由于担心累积胃肠道毒性，奈拉替尼组的卡培他滨剂量较低，且患者需服用止泻预防药物。约三分之一的患者曾接受过T-DM1、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗治疗。经中心确认的无病生存期（PFS）显示奈拉替尼组更优（8.8个月 vs 6.6个月；P = .00003），总生存期结果也更优（24.0个月 vs 22.2个月；P = .2066）。奈拉替尼组还表现出脑转移干预时间延迟和累积发生率降低（总体累积发生率，22.8% vs 29.2%；P = .043）。2020年2月，奈拉替尼和卡培他滨被FDA批准用于接受过≥2线HER2靶向治疗的HER2阳性转移性乳腺癌患者。 Margetuximab  Margetuximab 是一种靶向 HER2 的抗体，具有工程化的 FCγ 结构域，旨在诱导抗体依赖性细胞毒性。体外数据表明，无论 FCγR 亚型如何，margetuximab 均通过优化与表达 HER2 的肿瘤细胞结合，增强了诱导抗体依赖性细胞毒性的能力。是一种靶向 HER2 的抗体，具有工程化的 FCγ 结构域，旨在诱导抗体依赖性细胞毒性。体外数据表明，无论 FCγR 亚型如何，margetuximab 均通过优化与表达 HER2 的肿瘤细胞结合，增强了诱导抗体依赖性细胞毒性的能力。3期SOPHIA试验(n = 536ClinicalTrials.gov标识符NCT02492711)75名招募的HER2阳性MBC患者之前接受过≥2行HER2靶向治疗（包括培妥珠单抗）。受试者以2：1的比例随机分配至margetuximab组或曲妥珠单抗组，两种药物均与医生选择的化疗方案联合使用。研究假设认为，margetuximab对携带低结合型CD16A-158F等位基因的患者（约占人群的85%）具有更大获益。第二次中期分析结果显示，margetuximab组的总生存期（OS）呈现改善趋势（21.6个月 vs 19.8个月；P=0.326）。然而，在预先设定的探索性分析中发现，接受margetuximab治疗的CD16A-158F携带者OS改善了4.3个月（23.7个月 vs 19.4个月；P=0.087）。两组毒性特征相似，但margetuximab组输注反应发生率较高。这些数据正在接受美国食品药品监督管理局（FDA）审查；未来可能考虑开展评估margetuximab联合免疫治疗的临床试验。 BCBM和软脑膜疾病  约40%至50%的晚期HER2 阳性乳腺癌患者会发展为BCBM ，这是一种毁灭性的诊断，与显著的发病率和死亡率相关，需要多学科的熟练干预。一个主要问题在于，几种针对 HER2 的治疗药物和化疗药物穿透血脑屏障（BBB）的能力不佳，以及外排泵的存在和对 HER2 靶向治疗的耐药性。尽管全身治疗总体上有所进展，但凯瑟琳试验中两组患者的 CNS 复发率相似（40% 的复发）；预防这些复发仍然是一个未满足的临床需求。然而，在已建立的 BCBM 中，药物穿透完整的 BBB 并非 CNS 活性的必要条件，因为有证据表明在这种情况下 BBB 可能受损；这可能在预防 BCBM 中更为相关。随着 HER2 阳性转移性乳腺癌的 OS 结局继续改善， BCBM 的发生率可能会增加；因此，预防和治疗 BCBM 的新策略是研究的重点。许多临床试验历史上排除了活动性（甚至稳定）BCBM 患者；HER2CLIMB研究通过在临床适宜时纳入活动性 BCBM 患者，确立了一个重要先例。HER2阳性CNS疾病的治疗通常包括孤立性病灶的手术、≤4个BCBM患者的立体定向放射外科治疗、多发性病灶的全脑放射治疗或联合治疗。在过去十年中，系统性治疗的使用越来越多，无论是作为局部治疗的替代还是辅助。 迄今为止评估的组合包括拉帕替尼和卡培他滨；奈拉替尼和卡培他滨；图卡替尼、曲妥珠单抗和卡培他滨；以及T-DM1和鞘内注射曲妥珠单抗。在接受奈拉替尼和卡培他滨治疗的 TBCRC 022（ClinicalTrials.gov 标识符NCT01494662）受试者中，观察到的最佳中枢神经系统 ORR（即体积减少）约为50%；该试验的下一队列正在评估奈拉替尼和T-DM1的组合。一个重要的信息是，考虑全身性和局部区域治疗的长期副作用非常重要，因为HER2阳性 BCBM 患者的中位生存期现在约为3年。 展望未来，当前的护理标准亟需改进。药物开发和临床试验设计的创新至关重要，包括进一步研究HER2靶向酪氨酸激酶抑制剂、优化能有效穿越血脑屏障的HER2单克隆抗体、专注于预防脑转移的试验（ClinicalTrials.gov 标识符NCT03190967）、新型临床前模型、药物组合及治疗靶点。肿瘤学家有责任招募合适的患者参与临床试验，包括那些患有进展性或未经治疗的脑转移患者。此外，经验丰富的研究人员需要精心设计试验方案，纳入适当的中枢神经系统终点和相关的患者报告结局。 HER2阳性转移性乳腺癌的新药与治疗策略 本节综述了HER2阳性转移性乳腺癌（MBC）中新兴的联合疗法，其中HER2并非靶点。现有充分的临床前依据和早期临床试验支持在该情况下研究检查点抑制剂、CDK4/CDK6抑制剂（CDK4i/CD6i）以及PIK3CA抑制剂（PIK3CAi）。 HER2富集型（HER2-E）肿瘤具有免疫原性；与管腔型肿瘤相比，其突变负荷更高，约50%为程序性死亡配体-1（PD-L1）阳性。临床前数据提示抗程序性细胞死亡蛋白1（抗PD-1）/抗PD-L1药物与曲妥珠单抗存在协同效应。因此，已开展多项研究以确定免疫疗法在HER2阳性转移性乳腺癌（MBC）中的作用。尽管研究仍在进行中，但迄今为止尚未观察到具有临床意义的肿瘤学结局改善。 帕纳西（ClinicalTrials.gov 标识符NCT02129556）是一项1b/2期临床试验，评估了帕博利珠单抗和曲妥珠单抗在HER2阳性转移性乳腺癌且接受过多次治疗的患者中的疗效。78 应答率较低；然而，在PD-L1阳性疾病（15%）的患者中， ORR 表现更优，在本试验中，定义为综合阳性分数≥1%(即PD-L1阳性细胞[肿瘤细胞、淋巴细胞和巨噬细胞]与肿瘤细胞总数的比率× 100%)。帕博利珠单抗联合曲妥珠单抗在PD-L1阳性、曲妥珠单抗耐药、HER2阳性的转移性乳腺癌患者中安全且显示出活性和持久的临床获益。因此，结论认为进一步的研究应集中在预处理较少的PD-L1阳性患者中。II期KATE2试验（ClinicalTrials.gov标识符NCT02924883）将HER2阳性转移性乳腺癌患者随机分配接受T-DM1和阿替利珠单抗或安慰剂治疗。尽管在PD-L1阳性患者中接受阿替利珠单抗治疗的患者显示出更高的 PFS 和 ORR 数值，但阿替利珠单抗和T-DM1与对照组相比并未显示出具有临床意义的 PFS 优势。尽管阿替利珠单抗组的严重不良事件发生率在数值上更高，但3至5级不良事件的发生率相似。目前，III期NRG-BR004试验（ClinicalTrials.gov 标识符NCT0319988）正在将600名新诊断的HER2阳性转移性乳腺癌患者（未针对PD-L1状态进行筛选）随机分配接受紫杉醇、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗联合阿替利珠单抗或安慰剂治疗。主要终点是 PFS ，同时还将评估多个次要和相关目标。 抗HER2-mTOR/PI3K抑制剂联合用药方案 PIK3CA突变发生于25%至30%的HER2阳性转移性乳腺癌中。既往关于mTOR抑制剂依维莫司和广谱PI3K抑制剂（PI3Ki）布帕利西的试验显示出临床获益不明确和/或不可接受的毒性。随着毒性较低、 α 特异性PI3Ki的出现，重新激发了对PI3Ki与HER2靶向治疗联合应用的兴趣。在一项1期研究中，阿帕利西与T-DM1的联合用药在曲妥珠单抗耐药、HER2阳性的转移性乳腺癌患者中耐受良好且有效， ORR 为43%（n=14），中位 PFS 为8.1个月；剂量限制性毒性为皮疹。正在进行的PI3Ki与HER2靶向治疗联合用于HER2阳性转移性乳腺癌一线治疗的试验包括2项临床试验（ClinicalTrials.gov 标识符NCT04208178和NCT04108858），这两项试验均评估了在紫杉烷类、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗诱导治疗后，维持治疗中加入PI3Ki的获益。 CDK4/CDK6抑制剂  在多种癌症中观察到CDK4/CDK6-D型-Rb通路的失调，这促使了CDK4i/CDK6i的开发，以诱导G1期阻滞和细胞凋亡。靶向HER2阳性乳腺癌中的CDK4/CDK6激酶具有吸引力，因为它们位于HER2下游，且许多促进对HER2靶向治疗耐药的过程也在此处发生。基于令人鼓舞的1期数据，HER2阳性领域的进一步临床开发随之展开。monarcHER（n = 237；ClinicalTrials.gov标识符NCT02675231）是一项随机2期试验，受试者为预先治疗、HR阳性、HER2阳性的转移性乳腺癌患者，随机分配至曲妥珠单抗联合研究者选择的化疗；曲妥珠单抗联合阿贝西利；或曲妥珠单抗、阿贝西利和氟维司群组。曲妥珠单抗、阿贝西利和氟维司群组的中位 PFS 优于曲妥珠单抗和化疗组（8.3个月 vs 5.7个月；P = .0253）。阿贝西利将在HER2阳性 EBC 和转移性乳腺癌中进一步评估（例如， ClinicalTrials.gov 标识符NCT03846583）。学术与社区癌症研究联合试验 ACCRU -BR-1801（临床试验.gov标识符NCT04351230）是一项二期研究，旨在评估 PFS 在HER2阳性转移性乳腺癌患者中的疗效，这些患者在接受紫杉类药物、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗治疗后病情进展，并被随机分配接受T-DM1联合或不联合阿贝西利治疗。帕特里夏试验（ClinicalTrials.gov 标识符NCT02448420）正在随机分配已接受1至4线HER2靶向治疗的绝经后HR阳性、HER2阳性转移性乳腺癌女性患者，接受曲妥珠单抗、帕博西尼和内分泌治疗或曲妥珠单抗联合医生选择的化疗或T-DM1。最后，三期帕蒂娜试验（ClinicalTrials.gov 标识符NCT02947685）正在研究在4至8个周期的诱导化疗和HER2靶向治疗后，将帕博西尼或安慰剂加入曲妥珠单抗、帕妥珠单抗和内分泌治疗的维持治疗中，用于一线转移性乳腺癌的治疗。 HER2靶向治疗相关挑战 HER2靶向治疗耐药机制及治疗反应预测策略 HER2靶向治疗面临的诸多挑战之一是新发或获得性耐药。HER2阳性转移性乳腺癌（MBC）的获得性耐药尤为棘手，因为肿瘤细胞在既往HER2靶向治疗后更倾向于存活。深化对耐药机制的理解，有助于研究人员为这类患者开发更优的治疗方案。识别治疗反应的预测性生物标志物，可协助肿瘤学家为患者制定精准的治疗方案。对曲妥珠单抗产生耐药机制的例子包括：HER2受体的不完全阻断，这会激活HER家族内的代偿机制（如HER3），激活替代受体酪氨酸激酶（IGF -1R，MET），HER2下游信号级联反应（PI3K/ AKT /mTOR通路）的过度激活，以及肿瘤抑制基因的抑制（PTEN)。激活其他参与肿瘤发生的下游信号级联反应包括ER和HER2之间的双向交流以及细胞周期蛋白D1-CDK4/Rb轴。对HER2导向治疗耐药相关机制的更详细讨论超出了本综述的范围，最好在其他综述中讨论。 HER2阳性晚期乳腺癌的预测性生物标志物 尽管已付出巨大努力寻找HER2导向治疗的预测性生物标志物，目前HER2状态仍是唯一确定的生物标志物。然而，HER2本身的变异，如HER2 mRNA或蛋白水平、HER2基因拷贝数，以及导致HER2导向靶点结合减少的HER2突变（例如，HER2受体p95HER2的截短），可能导致获得性耐药。此外，其他潜在的生物标志物也已被评估，包括HER2共配体（HER3、 EGFR 、 IGFR）、下游通路（PIK3CA）、基质成分（肿瘤浸润淋巴细胞[TILs]）和宿主因素（FCγR polymorphisms）。遗憾的是，这些生物标志物在帮助定制治疗方案方面的临床意义因研究规模较小而受限，需要进一步验证；因此，迄今为止大多数研究仅能生成假设。特别是，来自克利奥帕特拉、艾米莉亚和TH3RESA（ClinicalTrials.gov 标识符NCT01419197）试验等患者的生物样本回顾性分析，大多缺乏信息量，尽管这些结果应有助于未来关于预后生物标志物研究的假设生成。 Neo ALTTO（ClinicalTrials.gov 标识符NCT00553358）和德国乳腺组试验表明，不同的基因或通路水平的DNA改变可以预测对HER2导向治疗的反应。在 CALGB 40601中，整合的DNA和RNA分析得出结论，当研究人员考虑RNA表达特征亚型时，拷贝数变异与pCR率之间存在独立关联。 液体活检（如循环肿瘤DNA[ctDNA]）与肿瘤活检相比，具有以微创方式更准确地捕捉动态且异质性癌症基因组图谱的潜力。MutHER试验（ClinicalTrials.gov 编号NCT03289039）评估了奈拉替尼在16例晚期、HER2阴性乳腺癌且存在体细胞HER2突变的患者中的疗效。值得注意的是，HER2体细胞突变发生于约3%的乳腺癌中，主要见于HR阳性、HER2阴性的亚型。HER2突变代表了一个可靶向的乳腺癌亚群；对不可逆HER激酶抑制的敏感性似乎受该通路中同时存在的激活基因组事件的影响。对16例患者中的14例进行了连续ctDNA分析（基线时、4周时及疾病进展时）。11例患者在基线时组织和ctDNA中均存在相同的HER2突变，这表明ctDNA可能是一种有益的非侵入性研究，用于检测HER2突变。重要的是，4周时HER2突变DNA的变异等位基因比例降低与药物疗效和 PFS 相关（斯皮尔曼相关系数，-0.69；P=0.017）；相反，变异等位基因比例增加与疾病进展相关，因为所有患者在进展前均经历了变异等位基因比例的增加。在一项评估泛HER2抑制剂吡替尼（pyrotinib）用于晚期HER2阳性乳腺癌（BC）患者的1期研究中，观察到循环肿瘤DNA（ctDNA）中的PIK3CA和TP53突变（而非肿瘤组织中的突变）可预测治疗反应。综合这些发现表明，ctDNA可能是一种重要的微创工具，可推动晚期乳腺癌中基于生物标志物的研究进展。 免疫微环境在决定治疗反应和肿瘤预后中的核心作用日益受到认可。多项研究评估了HER2阳性乳腺癌肿瘤微环境中活化免疫细胞的预后影响：肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）和活化免疫特征均与更高的病理完全缓解率（pCR）和无事件生存期相关，且这些发现独立于肿瘤相关特征（如内在亚型、组织学类型等）。研究TILs和活化免疫特征可能是一种有效方法，通过识别高反应性疾病的患者来评估降级治疗策略，并可能在确定检查点抑制剂疗效方面发挥作用（如前所述）。此外，在具有里程碑意义的克利奥帕特拉试验中，间质TILs增加与接受多西他赛、曲妥珠单抗和帕妥珠单抗或安慰剂治疗的晚期HER2阳性乳腺癌患者总生存期（OS）改善显著相关，这可能对免疫检查点活性在该场景中的应用价值具有启示意义。未来，将TILs作为临床试验的分层因素，可能有助于确定增强免疫的疗法是否能进一步改善HER2阳性转移性乳腺癌患者的总生存期。 内在亚型与治疗反应 乳腺癌由5种内在分子亚型组成（如管腔A型、管腔B型、HER2-E型、基底样型和正常样型），这些亚型可能影响治疗反应。在术前 CALGB 40601和Neo ALTTO 研究中，相关分析显示肿瘤基因组学和肿瘤微环境存在显著的瘤间异质性，这两者对病理完全缓解率（pCR）有重要影响（这不是预先计划的分析），在 CALGB 40601、Neo ALLTO和二期新辅助帕梅拉研究（ClinicalTrials.gov 标识符NCT01973660）中，研究了HER2阳性乳腺肿瘤对曲妥珠单抗和拉帕替尼双重HER2靶向治疗的分子特征和异质性。当HR状态被排除在分析之外时，一些内在亚型(lumina和luminal B，HER2-E)被发现是决定获得pCR可能性的独立因素。病理完全缓解（pCR）的阳性预测因素包括6p染色体扩增、TP53突变、HER2-E亚型及特定免疫特征，而与pCR可能性降低相关的因素则分别为ER阳性亚型和管腔型亚型。因此，接受双靶向HER2治疗后达到pCR的HER2-E疾病患者可能适合采用降阶梯化疗方案，但需进一步验证这些生物标志物可用于治疗降阶梯方案。 新型成像技术 在HER2阳性乳腺癌患者中，肿瘤活检的效用因HER2过度表达的异质性而受到限制。通过评估放射性同位素（如锆-89 [89Zr] 和铟-111 [111In]）在单光子发射CT（光子发射断层扫描）中的应用，这些同位素在HER2过度表达的恶性肿瘤中积累，功能性成像旨在对全身HER2状态进行全面评估并预测治疗反应。ZEPHIR 试验（ClinicalTrials.gov 标识号NCT01565200）评估了89Zr-曲妥珠单抗（HER2-PET）和早期连续 FDG -PET成像在接受T-DM1全身治疗的晚期HER2阳性乳腺癌患者中的应用。值得注意的是，HER2-PET结果阴性且疾病稳定（例如，无影像学进展证据）或在T-DM1第一个周期后代谢进展的患者对后续治疗无反应（例如，阴性预测值为100%）。此外，基线HER2-PET/CT与 FDG -PET/CT成像的联合应用能准确预测治疗失败的时间。因此，有必要进一步研究评估功能性成像在晚期HER2阳性乳腺癌中的应用，因为这种方法可能帮助肿瘤学家预测治疗反应并据此调整治疗方案。 结论 无可否认，过去20年间在HER2阳性乳腺癌（BC）早期和晚期患者的治疗管理方面取得了重大进展。然而，治疗的原发性或获得性耐药性仍是一个棘手问题，目前正在进行研究以开发可能更有效抑制HER2信号传导的化合物（例如新型HER2靶向酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）、单克隆抗体、抗体药物偶联物（ADCs）等）。截至本文撰写时，已有3种新药在转移性乳腺癌治疗中获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，后续可能很快会有更多获批药物。此外，在某些情况下，将HER2靶向治疗与CDK4抑制剂/CD6抑制剂、PI3K抑制剂及免疫疗法联合使用的治疗方案可能克服治疗耐药性，并对转移性乳腺癌的治疗序贯性产生影响。该领域的主要挑战在于如何有效实现早期和晚期疾病的个体化治疗。充分发挥功能影像学的潜力并识别治疗反应的预测性生物标志物，将是确保该领域持续改进的关键。最后，HER2阳性脑转移的治疗仍是一项重大挑战，亟需在药物研发和临床试验设计方面进行创新。然而总体而言，自HER2靶向治疗问世以来，HER2阳性乳腺癌早期和晚期患者的预后已显著改善。希望针对上述挑战提出的新颖研究策略，能进一步丰富当前及未来患者的治疗选择。 解读文献（本文仅供参考，请以外文原文为准） Choong, GM, Cullen, GD, O'Sullivan, CC. Evolving standards of care and new challenges in the management of HER2-positive breast cancer. CA-CANCER J CLIN. 2020; 70 (5): 355-374. doi: 10.3322/caac.21634

结直肠癌作为全球高发的消化道恶性肿瘤，每年夺走数百万人的生命。过去，医生们常困惑于 “同病不同治”-- 同样是结直肠癌，有的患者对化疗敏感，有的却耐药；有的用免疫治疗效果显著，有的却毫无反应。这背后，正是结直肠癌复杂的分子异质性在 “作祟”。 如今，随着单细胞测序、空间组学等技术的爆发，我们终于能像 “拆积木” 一样，看清结直肠癌的微观世界：从肿瘤细胞的基因突变，到免疫细胞的功能状态，再到肿瘤微环境的细胞互作，每一个细节都被逐一解析。本文将结合最新研究案例，带你走进结直肠癌的分子机制与实验设计前沿，看看科学家们是如何用多组学技术破解治疗难题的。 PART 01 结直肠癌为何 “难对付”？核心机制与治疗困境 在深入实验设计前，我们得先明白结直肠癌的“本质”---它不是单一疾病，而是由多种因素驱动、内部结构复杂的“分子迷宫”。 1 发病机制：多重 “打击” 下的细胞癌变 结直肠癌的发生，就像一场 “细胞的叛变”，需要经过多步 “打击”： 基因层面：关键基因（如 APC、KRAS、TP53）发生突变，就像细胞的 “刹车系统” 失灵。比如 APC 基因突变会导致 Wnt 信号通路失控，让细胞疯狂增殖；KRAS 突变则会激活下游通路，加速肿瘤生长。 微环境层面：肠道菌群失调、免疫细胞 “偷懒”、成纤维细胞 “助纣为虐”，共同为肿瘤打造了 “舒适的生长温床”。比如巨噬细胞本应是 “抗癌卫士”，却可能被肿瘤 “策反”，变成促进转移的 “帮凶”。 环境层面：长期高脂饮食、吸烟、缺乏运动等不良习惯，会不断 “推波助澜”，加速细胞癌变进程。 2 治疗困境：四大 “拦路虎” 即便有手术、化疗、靶向、免疫等多种治疗手段，结直肠癌的治疗仍面临四大难题： 早筛难：肠镜是诊断金标准，但作为侵入性检查，很多人不愿做；粪便隐血试验灵敏度低，容易漏诊；粪便 DNA 检测成本高，难以普及。这导致多数患者确诊时已是中晚期。 异质性强：“肿瘤间异质性” 让不同患者的治疗反应天差地别 —— 左半结肠癌和右半结肠癌的分子分型不同，对靶向药的敏感性也不同；“肿瘤内异质性” 则让同一肿瘤中出现耐药亚克隆，化疗、靶向治疗后容易复发。 转移难治：约 50% 的患者会发生肝、肺转移，这是结直肠癌的主要死因。靶向药（如抗 EGFR 药物）只对 RAS/BRAF 野生型患者有效，且容易出现耐药；抗血管生成药物（如贝伐珠单抗）疗效有限，还找不到可靠的疗效预测标志物。 免疫 “冷热” 不均：免疫检查点抑制剂（如 PD-1 抑制剂）对 MSI-H/dMMR 型 “热肿瘤” 效果显著，但这类患者只占 5%；95% 的患者是 MSS/pMMR 型 “冷肿瘤”，免疫治疗基本无效，如何让 “冷肿瘤” 变 “热”，是当前研究的重点。 PART 02 破局关键：单细胞多组学实验设计框架 要解决结直肠癌的治疗难题，首先得 “看清” 它的微观结构。单细胞多组学技术就像 “显微镜 + 望远镜”，既能看到单个细胞的基因表达，又能还原细胞在组织中的空间位置。下面，我们就以 6 大研究方向为例，解析结直肠癌的核心实验设计思路。 1 肿瘤异质性与克隆进化：追踪 “叛变细胞” 的家族树 研究目标：搞清楚肿瘤内有哪些 “叛变细胞” 亚群？它们是如何从良性腺瘤进化成癌，再转移到其他器官的？治疗会筛选出哪些耐药亚群？ 样本选择： ·原发癌组织（多区域取样，避免 “以偏概全”） ·配对腺瘤 - 癌组织（观察从良性到恶性的转变） ·原发灶 - 转移灶配对样本（如原发肠癌 + 肝转移灶，追踪转移克隆） ·治疗前后配对样本（对比治疗前后的细胞变化，找耐药克隆） 技术组合： ·外显子组测序：构建肿瘤的 “家族树”（系统发育树），识别驱动突变和亚克隆结构。比如发现某一亚克隆携带 KRAS G12C 突变，可能是转移的 “元凶”。 ·单细胞 RNA测序：在单细胞层面区分不同转录亚型，推断克隆基因型。比如发现某一亚克隆高表达 SOX9（干细胞标志物），可能具有更强的转移能力。 ·多技术协同：将遗传亚克隆（外显子组数据）与转录表型（单细胞 RNA 数据）关联，比如发现携带 TP53 突变的亚克隆，同时高表达耐药基因 ABCB1，说明这一亚克隆可能对化疗耐药。 2 肿瘤微环境与免疫调控：解析 “抗癌战场” 的细胞互作 研究目标：肿瘤微环境中有哪些细胞？它们的功能状态如何？癌细胞是如何 “欺骗” 免疫细胞，实现免疫逃逸的？为什么有的患者对免疫治疗不响应？ 样本选择： ·原发癌组织（取核心区、前沿区、淋巴结区域，覆盖不同微环境） ·免疫治疗响应者 vs 非响应者样本（对比两者的微环境差异） 技术组合： ·单细胞多组学（RNA+ATAC）：无偏倚鉴定所有细胞类型（免疫细胞、基质细胞、上皮细胞），分析基因表达和染色质可及性。比如发现响应者的 CD8+T 细胞高表达 IFN-γ（杀伤因子），染色质开放区域更多，说明功能更活跃。 ·空间组学（如 Visium HD/Xenium）：还原细胞的空间分布，比如发现癌症相关成纤维细胞（CAFs）在肿瘤边缘富集，可能形成 “屏障”，阻止免疫细胞进入肿瘤内部。 ·多技术协同：用空间组学验证单细胞推断的细胞互作，比如发现巨噬细胞与肿瘤细胞在空间上邻近，且高表达 TGF-β（免疫抑制因子），说明两者可能通过 TGF-β 通路促进免疫逃逸。 3 转移机制：找出 “转移种子” 的特征 研究目标：哪些细胞具有转移潜能？转移灶的微环境与原发灶有何不同？循环肿瘤细胞（CTCs）有什么特性？ 样本选择： ·配对原发灶 - 转移灶（如肠癌 + 肝转移、肠癌 + 腹膜转移） ·患者来源类器官（PDOs，模拟体内转移过程） ·外周血（分离 CTCs，研究循环中的 “转移种子”） 技术组合： ·外显子组测序：识别转移灶特有的驱动突变，比如发现肝转移灶携带 SMAD4 突变，而原发灶没有，说明 SMAD4 突变可能促进肝转移。 ·单细胞组学：比较原发灶和转移灶的细胞状态，比如发现转移灶的肿瘤细胞高表达 VEGFA（血管生成因子），可能更适应肝微环境。 ·空间组学：对比原发灶和转移灶的空间结构，比如发现肝转移灶中 CAFs 更密集，可能为肿瘤细胞提供 “支撑”。 ·多技术协同：追踪特定克隆（如携带 KRAS 突变的克隆）在转移灶中的空间分布，发现它们主要定植在肝脏的血管周围，说明血管微环境对转移很重要。 4 癌前病变到癌的转化：抓住 “癌变关键期” 研究目标：哪些关键事件驱动腺瘤向癌转化？如何早期识别高风险腺瘤（容易癌变的腺瘤）？ 样本选择： ·配对腺瘤 - 癌组织（观察从腺瘤到癌的连续变化） ·不同级别异型增生的腺瘤（轻度、中度、重度，对比不同阶段的差异） 技术组合： ·外显子组测序：鉴定癌变过程中的早期和晚期突变，比如 APC 突变是早期事件，TP53 突变是晚期事件。 ·表观组学（普通 / 单细胞 ATAC）：研究染色质重编程，比如发现腺瘤阶段就出现 Wnt 通路相关基因的染色质开放，早于基因突变。 ·单细胞 RNA 测序：识别转化过程中的新细胞状态，比如发现重度异型增生的腺瘤中出现 “干细胞样细胞”，可能是癌变的 “前兆”。 ·多技术协同：确定是遗传突变先发生，还是表观遗传失调先发生。比如发现某一腺瘤先出现染色质开放（表观变化），随后才发生 KRAS 突变（遗传变化），说明表观失调可能是癌变的 “启动因素”。 5 治疗抵抗与生物标志物：找到 “耐药信号” 研究目标：耐药细胞有哪些分子特征？能否找到预测疗效的空间生物标志物（比如某类细胞的空间分布与疗效相关）？ 样本选择： ·新辅助治疗前后配对样本（如化疗前、化疗后） ·靶向 / 免疫治疗获得性耐药样本（如抗 EGFR 治疗耐药、PD-1 治疗耐药） ·患者来源类器官（PDOs，用于药物筛选，验证耐药机制） 技术组合： ·单细胞组学：对比治疗前后的细胞变化，比如发现化疗后存活的细胞高表达 DNA 修复基因 BRCA1，可能对化疗耐药。 ·空间组学：发现与疗效相关的空间结构，比如三级淋巴结构（TLS）在免疫治疗响应者中更密集，可能是疗效预测标志物。 ·外显子组测序：确认是否出现新的耐药突变，比如抗 EGFR 治疗后出现 KRAS G12D 突变，导致耐药。 ·多技术协同：确定耐药是源于遗传突变（如 KRAS 突变），还是可逆的细胞状态转换（如干细胞样状态）。比如发现某患者耐药后没有新突变，但肿瘤细胞高表达 SOX9（干细胞标志物），说明是细胞状态转换导致耐药，用 SOX9 抑制剂可能逆转。 6 分子分型与细胞起源：给肿瘤 “贴标签” 研究目标：共识分子分型（CMS）的调控基础是什么？不同亚型的癌细胞是否起源于不同的肠道干细胞？ 样本选择： ·涵盖所有 CMS 分型的原发癌队列（CMS1-4 型，足够多的样本才能找到规律） ·癌旁正常组织（包含隐窝干细胞，对比癌细胞与正常干细胞的差异） 技术组合： ·单细胞多组学（RNA+ATAC）：在单细胞层面重新定义分型，关联转录因子活动。比如发现 CMS4 型（间质型）高表达 AP-1 转录因子，可能调控间质相关基因。 ·表观组学：揭示不同分型的染色质景观差异，比如 CMS2 型（增殖型）的细胞周期相关基因染色质更开放。 ·多技术协同：将癌细胞的表观状态与正常肠道细胞分化轨迹对比，比如发现 CMS1 型癌细胞与隐窝底部的干细胞相似，可能起源于这类干细胞。 PART 03 典型案例解析：从实验室到临床的突破 理论框架需要案例支撑。下面，我们将结合 4 篇顶刊研究（发表在 Cancer Cell、Nature、Gut 等期刊），看看多组学技术是如何解决结直肠癌的实际问题的。 1 免疫治疗响应的 “密码”——PD-1 治疗为何有人有效、有人无效？ 发表期刊：Cancer Cell（2024 年） 研究团队：北京大学 核心问题：结直肠癌患者对 PD-1 抑制剂新辅助治疗的反应差异很大，有的完全缓解（CR），有的部分缓解（PR），有的完全无效（SD），背后的免疫机制是什么？ 实验设计： 样本：22 例接受 PD-1 抑制剂治疗的结直肠癌患者，包括 CR、PR、SD 三种响应类型，采集治疗前（基线）、治疗中、治疗后的肿瘤组织和外周血。 技术：单细胞免疫组学（单细胞 RNA 测序 + TCR 测序）、空间转录组学（Visium HD）、多重免疫荧光（mIHC）。 关键发现： ·响应者的 “热肿瘤” 特征：CR 患者基线肿瘤中 T 细胞浸润更多，且多是 “功能活跃” 的 Ttr-like CD8+T 细胞（高表达 GZMK、CCL4 等效应分子）。治疗后，CR 患者的 Ttr-like 细胞进一步激活，而 SD 患者的 T 细胞则 “耗竭”（高表达 PD-1、LAG3）。 ·外周血的 “预测信号”：基线外周血中，CR 患者的 CD8+T 细胞高表达 MHC II 相关基因（如 HLA-DRA），这一特征能准确预测治疗响应（AUC=0.758）。说明全身免疫状态对疗效很重要，不是只看肿瘤局部。 ·空间分布的 “关键作用”：空间转录组发现，CR 患者的肿瘤中存在 “三级淋巴结构（TLS）”——B 细胞、T 细胞、树突状细胞聚集在一起，形成 “免疫工厂”，持续产生抗肿瘤免疫反应；而 SD 患者的 TLS 很少，免疫细胞被 CAFs “隔离” 在肿瘤外。 临床意义：找到了两个疗效预测标志物--外周血 MHC II+CD8+T 细胞、肿瘤内 TLS 数量，可用于筛选适合 PD-1 治疗的患者；同时提示，用药物促进 TLS 形成，可能让 “冷肿瘤” 变 “热”，提高免疫治疗效果。 2 转移的 “元凶”—— 非经典细胞状态如何让肠癌转移到肝脏？ 发表期刊：Nature（2025 年） 研究团队：美国纪念斯隆凯特琳癌症中心 核心问题：结直肠癌最容易转移到肝脏，转移灶的癌细胞与原发灶有何不同？为什么有的癌细胞能在肝脏 “扎根”？ 实验设计： 样本：50 例结直肠癌患者的原发灶、肝转移灶，以及患者来源的肝转移类器官（PDOs）。 技术：单细胞 RNA 测序、空间转录组学、外显子组测序、类器官功能实验。 关键发现： ·转移灶的 “非经典状态”：肝转移灶的癌细胞高表达 “非经典基因”，比如鳞状上皮标志物 KRT23、神经内分泌标志物 POMC，而原发灶的癌细胞主要表达经典肠上皮基因（如 CA2、FABP1）。这种非经典状态与患者预后差显著相关。 ·转移的 “中间桥梁”：癌细胞从经典状态到非经典状态，需要经过 “胎儿祖细胞状态”--这是一种类似胚胎发育时期的细胞状态，高表达 PROX1 基因。PROX1 就像 “刹车”，抑制非经典分化；一旦 PROX1 失活，癌细胞就会变成非经典状态，获得转移能力。 ·类器官验证：肝转移来源的类器官，在无生长因子的条件下，更容易分化为非经典状态；将这些类器官移植到小鼠肝脏，能成功形成转移灶，而原发灶类器官则很难。说明非经典状态是转移的 “关键技能”。 临床意义：PROX1 可能是转移的 “靶点”--恢复 PROX1 表达，可能阻止癌细胞向非经典状态转换，从而抑制转移；同时，非经典基因（如 KRT23）可作为肝转移的诊断标志物，帮助早期发现转移。 3 奥沙利铂耐药的 “帮凶”--THBS2+CAFs 如何让化疗失效？ 发表期刊：Molecular Cancer（2024 年） 研究团队：中国科学院上海营养与健康研究所 核心问题：奥沙利铂是结直肠癌化疗的一线药物，但很多患者会出现耐药，其中肿瘤微环境中的成纤维细胞（CAFs）是否起到了作用？ 实验设计： 样本：奥沙利铂敏感和耐药的结直肠癌患者肿瘤组织、耐药细胞系（SW480/oxaliplatin、HCT116/oxaliplatin）、小鼠移植瘤模型。 技术：单细胞 RNA 测序、空间转录组学、蛋白质组学（TMT）、ChIP-seq、分子对接实验。 关键发现： ·耐药患者的 CAFs 特征：耐药患者的肿瘤中，THBS2+CAFs（高表达 THBS2 的成纤维细胞）比例显著升高，且与 EMT（上皮 - 间质转化，与耐药相关）评分正相关。 ·THBS2+CAFs 的 “作案工具”：THBS2+CAFs 会分泌 COL8A1 蛋白，COL8A1 就像 “信使”，与癌细胞表面的 ITGB1 受体结合，激活 PI3K/AKT 通路，导致癌细胞发生 EMT（高表达 Vimentin、Snail，低表达 E-cadherin），从而对奥沙利铂耐药。 ·逆转耐药的方法：用 AKT 抑制剂（如 MK-2206）处理耐药细胞，能显著抑制 PI3K/AKT 通路，逆转 EMT，恢复对奥沙利铂的敏感性；在小鼠模型中，联合使用奥沙利铂和 AKT 抑制剂，肿瘤缩小更明显。 临床意义：提出了 “CAFs-COL8A1-ITGB1-PI3K/AKT” 这一耐药通路，为逆转奥沙利铂耐药提供了新策略 —— 联合使用 AKT 抑制剂和化疗，可能让耐药患者重新获益；同时，THBS2/COL8A1 可作为耐药预测标志物，帮助医生选择治疗方案。 4 卵巢转移的 “偏爱”—— 干细胞样细胞如何 “选择” 转移器官？ 发表期刊：Gut（2023 年） 研究团队：中山大学肿瘤防治中心 核心问题：结直肠癌除了转移到肝、肺，还会转移到卵巢（约占 5%），但卵巢转移的机制很少被研究。为什么有的癌细胞会 “偏爱” 卵巢？ 实验设计： 样本：31 例结直肠癌患者，包括原发灶、卵巢转移灶（OCRC）、肝转移灶（ICRC），以及外周血单核细胞（PBMC）。 技术：单细胞 RNA 测序、空间转录组学、类器官培养、小鼠卵巢转移模型。 关键发现： ·卵巢转移的 “种子细胞”：癌细胞中存在高表达 ASCL2 和 PTPRO 的干细胞样细胞，这类细胞具有最高的转移潜能，是卵巢转移的 “种子”。 ·器官特异性转移的 “密码”：干细胞样细胞可分为 8 个亚群，其中 P1/P2 亚群高表达 DLL4（NOTCH 通路配体），倾向于转移到卵巢；而 P3/P4 亚群高表达 IGF2，倾向于转移到肝脏。在卵巢转移灶中，DLL4 的表达水平显著高于原发灶和肝转移灶，且 DLL4 高表达可作为卵巢转移的预测标志物（AUC=0.708）。 ·干细胞样细胞与微环境的 “勾结”：空间转录组发现，P1 细胞（卵巢转移倾向亚群）会通过 DLL4-NOTCH 信号，与卵巢微环境中的 CAFs 和内皮细胞互作，就像 “搭建桥梁”，帮助癌细胞在卵巢 “扎根”；同时，卵巢微环境中的肌成纤维细胞会分泌谷氨酰胺，为癌细胞提供能量，支持其生长。 临床意义：首次揭示了结直肠癌卵巢转移的分子机制，DLL4 可能是卵巢转移的关键靶点 —— 抑制 DLL4-NOTCH 信号，可能阻止卵巢转移；同时，DLL4 可作为卵巢转移的早期诊断标志物，帮助医生监测高风险患者。 PART 04 肠道炎症单细胞多组学实验设计 肠道肿瘤目前的研究区域是基于空间组学为核心，搭建更真实的肿瘤微环境的图谱，深入理解肠道肿瘤演进、转移及耐药机制。 向下滑动展示更多 常见研究方向 典型科学问题 关键样本类型（优先级从高到低） 核心组学技术组合与协同分析思路 1. 肿瘤异质性与克隆进化 - 肿瘤内存在哪些遗传和转录组亚群？- 肿瘤如何从腺瘤进化到癌，再到转移？- 治疗如何筛选耐药克隆？ 1. 原发癌组织（多区域取样）2. 配对腺瘤-癌序列3. 原发灶-转移灶配对（如肝转移）4. 治疗前后配对样本 • 外显子组： 构建系统发育树，识别驱动突变和亚克隆结构。• 单细胞（RNA/CNV）： 在单细胞分辨率下界定转录亚型并推断克隆基因型。• 协同： 将遗传亚克隆（外显子）与对应的转录表型（单细胞）关联，揭示克隆的功能差异。 2. 肿瘤微环境与免疫调控 - TME由哪些细胞成分构成？其功能状态如何？- 癌细胞如何与免疫细胞相互作用导致免疫逃逸？- 为何某些患者对免疫治疗不响应？ 1. 原发癌组织（核心/前沿/淋巴结构区域）2. 免疫治疗响应 vs. 非响应样本 • 单细胞多组学（RNA+ATAC）： 无偏倚地鉴定所有细胞类型（免疫、基质、上皮），并分析其基因表达和调控状态。• 空间组学： 揭示细胞类型的空间分布模式（如免疫排斥/浸润）和细胞间相互作用的位置信息。• 协同： 通过空间数据验证单细胞推断的细胞互作，并发现位置特异性的通讯网络。 3. 转移机制 - 具有转移潜能的细胞有何特征？- 转移灶的微环境与原发灶有何不同？- 循环肿瘤细胞（CTCs）的特性是什么？ 1. 配对的原发灶-转移灶（如肝、腹膜）2. 患者来源类器官（PDOs） • 外显子组： 识别转移灶特有的驱动事件。• 单细胞组学： 比较原发和转移灶中恶性细胞和TME细胞的转录/表观状态，发现转移适应特征。• 空间组学： 比较原发和转移灶的空间组织结构差异。• 协同： 追踪具有特定基因突变（外显子）和表达程序（单细胞）的克隆在空间上如何定植于转移器官。 4. 癌前病变到癌的转化 - 哪些关键事件驱动了腺瘤向癌的恶性转化？- 如何早期识别高风险腺瘤？ 1. 配对腺瘤-癌组织2. 不同级别异型增生的腺瘤 • 外显子组： 鉴定癌变过程中的早期和晚期遗传事件。• 表观组学（批量/单细胞ATAC）： 研究在遗传突变之前或之后发生的染色质重编程。• 单细胞RNA： 识别转化过程中出现的新的细胞状态。• 协同： 确定是遗传突变先导还是表观遗传失调先导，并如何共同促成转化。 5. 治疗抵抗与生物标志物 - 耐药细胞亚群存在怎样的分子特征？- 能否发现预测疗效的空间生物标志物？ 1. 新辅助治疗前后配对样本2. 靶向/免疫治疗获得性耐药样本3. 患者来源类器官（PDOs） 模型 • 单细胞组学： 比较治疗前后，识别存活下来的、可能耐药的细胞亚群及其特异性通路。• 空间组学： 发现与疗效相关的空间结构（如三级淋巴结构-TLS）。• 外显子组： 确认是否出现新的获得性耐药突变。• 协同： 确定耐药是源于遗传突变（外显子）还是可逆的细胞状态转换（单细胞/表观），并为联合用药提供靶点。 6. 分子分型与细胞起源 - 共识分子分型（CMS）的调控基础是什么？- 不同亚型的癌细胞是否起源于不同的肠道干细胞？ 1. 涵盖所有CMS分型的原发癌队列2. 癌旁正常组织（包含隐窝干细胞） • 单细胞多组学（RNA+ATAC）： 在单细胞水平重新定义分型，并将分型与特定的转录因子活动（通过ATAC中的motif分析）关联。• 表观组学： 揭示不同分型癌细胞的染色质景观差异。• 协同： 将癌细胞的表观遗传状态与正常的肠道细胞分化轨迹进行比较，推断其可能的细胞起源。 PART 05 技术选型指南：不同研究需求如何选技术？ 看完案例，你可能会问：这么多组学技术，该怎么选？下面，我们整理了常用技术的特点和适用场景，帮你快速匹配研究需求。 1 单细胞组学技术：看清单个细胞的“一举一动” 2 空间组学技术：还原细胞的“空间位置” Tips：肠道肿瘤研究中空间组学的主要关注区域及其科学问题 向下滑动展示更多 关注区域 对应的病理/生物学结构 核心科学问题 肿瘤免疫浸润区 肿瘤内免疫细胞簇（如肿瘤相关巨噬细胞、CD8⁺T 细胞聚集区）、肿瘤 - 免疫细胞交界带 免疫细胞如何参与肿瘤免疫逃逸？为何部分免疫细胞无法有效杀伤肿瘤？ 癌巢核心区 密集肿瘤细胞团、坏死中心、缺氧微环境区域 肿瘤细胞在极端微环境下如何维持增殖？缺氧如何驱动肿瘤恶性演进？ 肿瘤侵袭前沿 肿瘤细胞向正常组织侵袭的过渡带、侵袭性伪足形成区 哪些分子信号引导肿瘤细胞侵袭？正常组织细胞如何被 “劫持” 促进转移？ 淋巴结转移灶 肿瘤转移至区域淋巴结的定植部位、淋巴结内肿瘤 - 基质互作区 肿瘤如何突破淋巴结防御定植生长？转移灶如何重塑淋巴结微环境？ 血管侵犯区 肿瘤包绕 / 侵入血管的接触界面、肿瘤诱导的异常血管结构 肿瘤如何诱导血管生成并获取营养？血管内肿瘤细胞如何进入循环系统？ 癌旁异常上皮区 癌旁异型增生上皮、肠上皮化生区域 癌旁上皮如何逐步癌变？哪些早期分子事件驱动癌前病变进展？ 3 多组学整合技术：1+1>2 的效果 外显子组+ 单细胞 RNA-seq：关联遗传突变和转录表型，比如发现某一突变与耐药基因表达相关。 向下滑动展示更多 研究方向 科学问题 推荐的样本类型 1. 肿瘤内异质性起源与功能 同一个肿瘤内不同的癌细胞亚克隆，其独特的基因表达程序是什么？哪些突变驱动了这些程序？它们如何影响克隆竞争？ 肿瘤纯度高的原发肠癌组织，最好能进行多区域取样，以捕获空间异质性。 2. 转移的克隆选择与适应 肝转移灶是由原发灶的哪个亚克隆播散形成的？该亚克隆在转移过程中发生了哪些转录适应以在新环境中定植？ 配对样本：原发肠癌组织 + 配对的肝转移灶组织。这是研究转移的黄金标准设计。 3. 治疗抵抗机制 化疗、靶向治疗或免疫治疗后复发的肿瘤，其耐药细胞是从哪个亚克隆演化而来？它们获得了什么新的转录状态？ 纵向配对样本：治疗前的活检组织 + 治疗后的复发或耐药组织。 4. 免疫编辑与逃逸 不同的癌细胞亚克隆如何差异性地与免疫系统相互作用？哪些亚克隆能够逃避免疫攻击，其机制是什么？ 接受过免疫检查点抑制剂治疗的患者的肿瘤组织。可以比较应答者与非应答者之间亚克隆-微环境相互作用的差异。 5. 癌前病变到癌的演进 从腺瘤到腺癌的转变过程中，哪些突变最早出现并驱动了恶性转化？这些突变如何改变细胞的转录谱？ 肠腺瘤、早期肠癌及其配对的正常黏膜组织。这类研究难度大但价值极高。 单细胞RNA-seq + 空间转录组：将单细胞分型映射到组织空间，比如确定某一细胞类型在肿瘤中的具体位置。 向下滑动展示更多 研究方向 科学问题 推荐的样本类型与设计 1. 肿瘤免疫微环境的空间结构 免疫细胞是如何在肿瘤内分布的？是否存在“免疫排斥”或“免疫浸润”的模式？TLS的形成和功能是如何空间协调的？ 包含完整肿瘤-正常边界的组织块，重点取样包含侵袭前沿和疑似TLS的区域。比较不同免疫治疗响应者的样本。 2. 癌细胞侵袭与转移前沿 在侵袭前沿，癌细胞如何与基质细胞（如CAFs）相互作用？哪些空间特异性信号通路驱动了侵袭？ 精心选择的包含清晰侵袭前沿的组织样本。可结合多重免疫荧光验证。 3. 空间异质性与治疗抵抗 肿瘤内不同区域（如缺氧区、富血管区）的癌细胞是否具有不同的转录状态和药物敏感性？ 对大块肿瘤进行多区域取样，或利用大面积空间技术（如Stereo-seq）扫描整个切片。 4. 肠癌肝转移的生态位 肠癌细胞在肝脏中如何构建支持其定植和生长的“转移前/后生态位”？与肝细胞、肝星状细胞等如何互作？ 配对样本：原发肠癌组织 + 配对的肝转移灶组织。这是研究器官特异性微环境的绝佳模型。 5. 腺瘤-腺癌序列的空间演变 从良性腺瘤到恶性腺癌的转变过程中，肿瘤生态位的空间结构是如何演化的？ 罕见的包含腺瘤和早期癌变的连续病变组织样本。 单细胞RNA-seq+ChIP-seq+ATAC-seq：分析转录因子的结合位点与染色质开放区域的重叠，比如确认 TCF21 直接结合 COL1A2 的启动子，调控其表达。 向下滑动展示更多 研究方向 科学问题 推荐的样本类型 1. 肿瘤异质性与癌细胞可塑性 驱动不同癌细胞亚群（如干细胞样亚群、代谢特异亚群）产生的表观遗传基础是什么？ 新鲜冷冻的原发肠癌组织，富集上皮细胞后再进行Multiome测序，以提高癌细胞捕获效率。 2. 免疫微环境调控 T细胞耗竭、Treg细胞功能、髓系细胞极化等关键免疫状态的表观遗传调控开关是什么？ 肿瘤组织（全面分析），或通过流式分选特定免疫细胞群体（如CD8+ T细胞）进行Multiome，以深度解析特定群体。 3. 治疗响应与耐药机制 为什么有些患者对化疗/靶向治疗/免疫治疗有效，而另一些无效？耐药细胞如何从表观遗传层面适应？ 配对样本：治疗前活检组织 vs. 治疗后复发或耐药的组织。这是揭示动态变化的黄金标准。 4. 转移生态位形成 肠癌细胞在转移灶（如肝脏）中如何重编程其染色质状态以适应新环境？ 原发肠癌组织 vs. 配对的肝转移灶组织。可以揭示与转移定植相关的特异性调控程序。 5. 早筛与生物标志物 能否发现早期肠癌或癌前病变（如腺瘤）中特有的、可在外周血中检测的表观遗传变化？ 肠腺瘤、早期肠癌组织 vs. 正常肠黏膜。并可结合血浆cfDNA的甲基化测序等进行关联分析。 PART 06 关键标志物 1 细胞类型标志物 向下滑动展示更多 细胞类型 亚型/特征 在肠道癌症中的角色 辅助性T细胞 (td) Th1 (表达T-bet, 产生IFN-γ) 抗肿瘤免疫主力：激活细胞毒性 T 细胞、巨噬细胞，杀伤肿瘤细胞； Th17 (表达RORγt, 产生IL-17A/F, IL-22) 双向作用：早期促肿瘤免疫（招募中性粒细胞），晚期促肿瘤进展（诱导血管生成、ECM 重塑）；→高 IL - 17 与结直肠癌转移相关 调节性T细胞 (Treg) (表达Foxp3, 产生IL-10) 免疫逃逸关键：抑制 CD8⁺T 细胞、NK 细胞功能，创造免疫抑制微环境；肿瘤组织 Treg 越多，预后越差 先天性淋巴细胞 (ILCs) ILC3s (表达RORγt, 产生IL-17/22) 肿瘤微环境调控：分泌细胞因子维持肿瘤相关炎症，促进肿瘤干细胞存活；与结直肠癌肝转移前生态位形成相关 巨噬细胞 (Macrophages) M1型 (经典型，诱导促炎因子) 双重功能：早期杀伤肿瘤细胞（产 TNF - α、IL - 1β），晚期被肿瘤 “驯化” 为免疫抑制表型 M2型 (替代型，参与修复) 促肿瘤生长：分泌 TGF - β、VEGF 促进肿瘤血管生成、转移；肿瘤组织 M2 型占比越高，预后越差 中性粒细胞 (Neutrophils) 促肿瘤进展：形成 “中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）” 促进肿瘤细胞定植、转移；肿瘤组织 NETs 越多，转移风险越高 上皮细胞 (Epithelial Cells) 肠上皮细胞 (IECs) 肿瘤起源与免疫逃避：突变积累（如 APC、KRAS 突变）直接驱动肿瘤发生；异常表达 MHC - Ⅱ 分子，逃避免疫识别 杯状细胞 (Goblet Cells) 促肿瘤微环境：黏液分泌减少，致肠道菌群易位、TLR 通路激活，促进肿瘤生长；结直肠癌中杯状细胞越少，预后越差 潘氏细胞 (Paneth Cells) (回肠) 促癌失调：抗菌肽分泌减少（如 α - 防御素降低），致肠道菌群失衡（如梭菌属富集）；功能缺陷与结直肠癌发病风险正相关 成纤维细胞 (Fibroblasts) 癌症性成纤维细胞 肿瘤进展引擎：分泌 ECM 重塑肿瘤微环境（如胶原沉积促进转移）；分泌 CXCL12 招募免疫抑制细胞，促进肿瘤耐药 2 关键基因 向下滑动展示更多 基因名称 主要关联疾病 功能简介 为何是“明星” TP53 结直肠癌、小肠癌 经典抑癌基因，编码 p53 蛋白监控基因组完整性，诱导损伤细胞凋亡、周期阻滞及 DNA 修复，突变后功能失活 结直肠癌中约 50% 存在 TP53 突变，与肿瘤侵袭、转移及不良预后密切相关，是评估肿瘤恶性程度、指导综合治疗（放化疗敏感性判断）的关键指标 APC 结直肠癌、肠道腺瘤 参与 Wnt 信号通路调控，维持肠上皮细胞增殖与分化平衡，突变致通路异常激活，驱动肠上皮过度增殖 约 80% 结直肠癌患者存在 APC 突变，是结直肠癌发生早期关键驱动事件，家族性腺瘤性息肉病（FAP）核心致病基因，为肠癌早筛（如息肉监测）、靶向干预（Wnt 通路抑制剂研发）提供关键依据 KRAS 结直肠癌、胰腺癌（累及肠道相关） 编码小 G 蛋白，传递细胞增殖分化信号，突变后持续激活下游 RAS - RAF - MEK - ERK 通路，促肿瘤生长 结直肠癌中约 40% 存在 KRAS 突变，是抗 EGFR 单抗（如西妥昔单抗）用药疗效判断的核心标志物，KRAS G12C 抑制剂等靶向药物研发，为突变型患者带来新希望 PIK3CA 结直肠癌、结直肠腺瘤 编码 PI3K 催化亚基，激活 PI3K - AKT - mTOR 通路，调控细胞增殖、存活，突变致通路持续活化 结直肠癌中高频突变（约 15 - 20%），与肿瘤对 EGFR 单抗耐药及不良预后相关，PI3K/mTOR 通路抑制剂联合治疗，为突变患者探索新策略 3 关键功能通路 向下滑动展示更多 通路名称 关键组分 功能与角色 靶向药物举例 Wnt/β - catenin 通路 Wnt 配体→Frizzled 受体 / LRP5/6→GSK - 3β 失活→β - catenin 核转位→TCF/LEF 转录激活 肠道癌发生核心驱动：维持肠干细胞增殖，突变致通路持续激活，推动上皮异常增生、肿瘤形成 CGP049090（β - catenin - TCF 相互作用抑制剂 ）、EVP4593（Wnt 通路调节剂 ） RAS - RAF - MEK - ERK 通路 KRAS/NRAS→RAF（如 BRAF ）→MEK1/2→ERK1/2 促癌信号传导中枢：调控细胞增殖、存活，突变（如 KRAS G12C ）持续激活通路，驱动肠癌进展、转移 Sotorasib（KRAS G12C 抑制剂 ）、Dabrafenib（BRAF 抑制剂 ）+ Trametinib（MEK 抑制剂 ） PI3K - AKT - mTOR 通路 PI3K（如 PIK3CA ）→AKT→mTOR→S6K/4E - BP1 肿瘤生长代谢调控：激活后增强细胞增殖、代谢，突变致通路异常，关联肠癌耐药、不良预后 Alpelisib（PI3Kα 抑制剂 ）、Everolimus（mTOR 抑制剂 ） NOTCH 通路 NOTCH 受体（1 - 4 ）→配体（DLL/JAG ）结合→受体切割→ICN 核转位→CSL 转录激活 肠道癌干细胞维持：调控细胞分化、增殖，异常激活促进肿瘤干细胞存活、肿瘤复发 Taragocil（NOTCH 通路抑制剂 ）、BMS - 986115（γ - 分泌酶抑制剂 ） 免疫检查点通路（PD - 1/PD - L1、CTLA - 4 ） PD - 1（T 细胞 ）→PD - L1（肿瘤 / 免疫细胞 ）； CTLA - 4（T 细胞 ）→B7 - 1/2（APC ） 肿瘤免疫逃逸核心：抑制 T 细胞活化，构建免疫抑制微环境，影响肠癌免疫治疗效果 帕博利珠单抗（抗 PD - 1 ）、阿替利珠单抗（抗 PD - L1 ）、伊匹木单抗（抗 CTLA - 4 ） 4 关键转录因子 向下滑动展示更多 转录因子名称 主要表达细胞 功能简介 为何是“明星” MYC 广泛（上皮细胞、巨噬细胞等） 调控细胞周期、代谢关键基因，维持肿瘤细胞无限增殖、高代谢状态 肠癌恶性进展 “加速器”，MYC 扩增 / 过表达与肿瘤转移、预后差强关联，为开发 MYC 靶向降解剂（如 Omomyc ）提供理论依据 TP63 肠干细胞、肿瘤上皮细胞 参与肠上皮分化与干细胞维持，突变致分化异常，推动肿瘤发生 肠癌干细胞特性调控关键，影响肿瘤复发、耐药，靶向 TP63 或可抑制肿瘤干细胞自我更新 SOX9 肠隐窝细胞、肿瘤细胞 维持肠干细胞增殖，调控 Wnt、Notch 通路串扰，促进肿瘤进展。 肠癌中高表达，关联肿瘤分化程度低、预后不良，是肠癌分子分型及靶向干预（SOX9 抑制剂 ）潜在靶点。 STAT3 免疫细胞（TAM、Treg ）、肿瘤细胞 IL - 6 等细胞因子激活后，促进肿瘤增殖、免疫逃逸（诱导 PD - L1 表达 ） 肠癌免疫抑制微环境 “塑造者”，STAT3 抑制剂（如 Stattic ）可重塑免疫微环境，协同 PD - 1 单抗增强疗效。 GATA3 Th2细胞 驱动Th2细胞分化的关键转录因子，促进IL-4、IL-5、IL-13的产生。 传统上认为UC是Th2/Th2-like反应主导，IL-13在UC的上皮屏障损伤中作用关键。 Foxp3 调节性T细胞 (Treg) 是Treg细胞发育和功能的主调控因子，对于维持免疫耐受、抑制过度癌症至关重要。 肠癌中 FOXO3 失活与化疗耐药相关，恢复 FOXO3 功能或可逆转耐药，提升化疗敏感性 PART 07 未来展望：从实验室到临床的“最后一公里” 随着多组学技术的发展，结直肠癌的研究已经从 “描述现象” 走向 “机制解析”，但要真正实现精准治疗，还需要跨越 “最后一公里”： 生物标志物的临床转化：目前很多标志物（如 TLS 数量、THBS2）还处于研究阶段，需要大规模临床研究验证其有效性，最终纳入临床指南。 联合治疗策略的优化：比如 “PD-1 抑制剂 + AKT 抑制剂”“化疗 + TGF-β 抑制剂” 等联合方案，需要更多临床试验探索最佳剂量和用药顺序。 类器官模型的应用：患者来源类器官（PDOs）可用于 “个性化药敏测试”—— 在体外测试不同药物对患者类器官的效果，再为患者选择最优治疗方案，实现 “一人一策”。 空间多组学的普及：空间组学技术（如 Xenium、Stereo-seq）能提供更精准的细胞互作信息，但目前成本较高，未来需要降低成本，让更多实验室和临床中心能使用。 PART 08 总结：多组学技术如何改变结直肠癌治疗？ 回顾全文，我们可以用三句话总结： 看清 “敌人”：单细胞多组学技术让我们看清了结直肠癌的分子异质性 —— 从基因突变到细胞状态，从微环境互作到空间分布，每一个细节都不再是 “黑箱”。 找到 “靶点”：通过典型案例，我们发现了多个关键靶点（如 PROX1、COL8A1、DLL4）和通路（如 PI3K/AKT、DLL4-NOTCH），为开发新药和逆转耐药提供了方向。 精准 “打击”：基于生物标志物（如 MHC II+CD8+T 细胞、TLS 数量），医生可以筛选适合特定治疗的患者，避免 “盲目治疗”；联合治疗策略则能针对多个 “弱点”，提高治疗效果。 未来，随着技术的不断进步，我们有理由相信，结直肠癌将不再是 “难治之症”，而是像高血压、糖尿病一样，通过精准治疗实现长期控制，甚至治愈。 用户文章 联川生物一站式组学科研赋能成果卓越 联川生物作为组学研究领域的领先者，始终以技术创新驱动科研突破，助力合作伙伴在学术领域实现高质量成果产出。近年来，其用户文章数量与影响力持续攀升，科研赋能成效显著。 2022年，联川生物助力合作伙伴发表文章数高达1432篇，影响因子高达9847分，平均文章影响因子6.88分，10分以上文章112篇  2023年，联川生物助力合作伙伴发表文章数高达1709篇，影响因子高达11486分，平均文章影响因子6.72分，10分以上文章194篇  2024年，联川生物助力合作伙伴发表文章数高达2233篇，影响因子高达14351分，平均文章影响因子6.43分，10分以上文章281篇 （点击查看） 2025年，联川生物自1-9月已助力合作伙伴发文1920篇，影响因子高达13097分；平均文章影响因子6.82分，10分以上文章256篇 发文量持续高增长 高影响因子文章突破显著 科研服务稳定性与专业性 联川生物单细胞转录组 联川生物于2018搭建单细胞多组学服务，构建了单细胞全系列产品【mRNA（解离/抽核）、VDJ、ATAC、全长mRNA、宿主+微生物mRNA、植物mRNA】。目前累计协助客户发文350+篇，累计影响因子4500+，平均影响因子12.86，公司挂名或致谢220+，售后技术人员署名20+。联川生物是业内首批开展单细胞多组学联合分析的公司，成功助力客户发表New England Journal of Medicine、Nature、Cancer Cell、Cell、Science、European Heart Journal、Circulation、Nature Genetics和Molecular Cancer等杂志。 全面布局单细胞多组学平台：拥有【Chromium Controller、Chromium X/iX，BD Rhapsody™，华大C4单细胞平台，墨卓单细胞平台、流式细胞仪】，助力单细胞业务通量的快速提升。 单细胞样本制备经验丰富：自主掌握超150多类物种（人、小鼠、大鼠、猴、猪、牛、猫、斑马鱼等）和500多种组织，涵盖医学领域（消化系统、神经系统、生殖系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统、内分泌系统、免疫系统、心血管领域等）；畜牧业领域（猪、牛、羊、斑马鱼、猫等）；植物学领域（拟南芥、红豆杉、水稻、小麦、玉米、番茄、桃、油菜等），其中涵盖的部位包括但不限于医学领域近乎全器官、畜牧业近乎全器官、植物学领域根、茎、叶、种子、花序、穗等。并基于以上样本处理经验推出业内首个《单细胞组织制备手册》，涵盖超过30多种组织的样本制备详细方案。此外，联川推出流式细胞仪+单细胞测序的产品组合，引领单细胞测序向精细化细胞亚型分析发展。 单细胞数据分析个性化：全套单细胞分析和绘图模块，帮助终端客户能够界面化实现单细胞数据的个性化分析。 单细胞多组学领域先锋，以专业为笔，与您共绘科研新蓝图！ 相关阅读 从细胞到组织：单细胞多组学如何解密肠道发育与衰老？实验设计+ 案例解析全攻略 单细胞多组学破解肠道炎症：实验设计+ 案例解析全攻略 单细胞多组学解密肠道异质性：从实验设计到临床突破 肠道组织的结构特点及细胞类型深度解析 本文系联川生物公众号原创文章，未经授权禁止转载，侵权必究！ 扫描下方二维码 点分享 点点赞 点在看