84种结直肠癌细胞系异种移植揭示高低分化肿瘤的模型系统与独特生物学特征

这篇研究通过建立84种结直肠癌（CRC）细胞系的异种移植模型，系统揭示了高分化（LG）与低分化（HG）肿瘤的分子特征。研究发现，HG肿瘤中肠发育相关转录因子（如CDX1/2、GATA6）和结肠分化标志物（如VIL1、KRT20）表达下调，且伴随LGR5+ 干细胞标记丢失，同时获得胎儿样干细胞（如ANXA1、ICAM1）和非经典细胞表型。表观沉默（启动子甲基化）是分化丢失的关键机制，而HG模型在体内外均显示更强的增殖、迁移和转移能力。该研究为基于肿瘤分级的精准治疗提供了模型和靶点资源。

　　

引言

结直肠癌（CRC）的分化程度显著影响患者预后，但驱动分化状态的分子机制尚不明确。本研究通过建立84种CRC细胞系的异种移植模型，首次系统揭示了高分化（LG）与低分化（HG）肿瘤的生物学差异。HG肿瘤在临床中占比约20%，且与微卫星不稳定性（MSI）和BRAF^V600E
突变显著相关，但其分子特征缺乏深入解析。

结果

模型建立与病理特征
82种细胞系成功在小鼠中形成异种移植瘤，其中69%为HG（包括未分化型）。HG肿瘤生长更快（中位倍增时间4.2天 vs LG 6.0天），且MSI细胞系增殖速率显著高于微卫星稳定（MSS）组。病理分析显示HG肿瘤腺体结构完全缺失，而LG肿瘤保留腺体形态。

转录组与表观遗传特征
RNAseq分析发现1763个差异基因：HG肿瘤中，肠发育转录因子（CDX1/2、GATA6、HNF4A）和结肠分化标志物（VIL1、KRT20、MUC2）显著下调，且启动子甲基化水平升高，提示表观沉默机制。相反，HG肿瘤上调胎儿样干细胞标记（ANXA1、ICAM1）和非经典基因特征（如间质细胞标志物FLNA、FSCN1）。

干细胞表型转换
HG肿瘤中LGR5⁺
结肠干细胞标记（LGR5、ASCL2、OLFM4）表达丧失，转而激活胎儿肠道再生相关通路。这种表型在TCGA原发性HG CRC中同样存在，且与转移灶的“渐进可塑性”特征一致。

功能验证
体外迁移实验和斑马鱼转移模型证实HG细胞侵袭性更强。例如，HG细胞在斑马鱼胚胎中形成更多微转移灶，且迁移速率较LG细胞提高2倍。

讨论

该研究首次证明CRC细胞系可精准模拟患者肿瘤的分化状态。HG肿瘤的“去分化”表现为表观沉默驱动的结肠功能基因丢失，同时伴随胎儿样干细胞程序激活和EMT特征。值得注意的是，MSI-HG肿瘤在免疫缺陷模型中生长更快，提示其内在侵袭性可能被免疫系统抑制。

方法

研究采用Balb/c nu/nu小鼠构建异种移植模型，通过WHO标准进行病理分级。RNAseq、450K甲基化芯片和蛋白质组学数据整合分析，关键发现通过qPCR和免疫组化（IHC）验证。斑马鱼实验使用DiI标记细胞，定量转移灶数量和面积。

意义

该资源为探索分化相关治疗靶点（如甲基化沉默基因或胎儿样通路）提供了模型基础，并提示肿瘤分级应纳入药物敏感性研究的考量因素。