肠道LKB1缺失驱动锯齿状癌通路上的癌前程序

《Gastroenterology》：Intestinal LKB1 Loss Drives a Premalignant Program Along the Serrated Cancer Pathway

本研究针对Peutz-Jeghers综合征(PJS)患者癌症风险增高但机制不清的问题，通过构建Lkb1单等位和双等位基因缺失的小鼠小肠及人结肠类器官模型，发现LKB1缺失足以驱动肠道上皮细胞进入与锯齿状结直肠癌相关的癌前转录程序，该状态伴随持续再生特征和EGFR配体/受体表达上调，赋予类器官生态位非依赖性生长特性，且与散发性锯齿状结直肠癌特征富集，揭示了LKB1缺失通过诱导慢性再生状态为锯齿状癌形成提供肥沃土壤的机制。

　　

在遗传性肿瘤综合征中，Peutz-Jeghers综合征(PJS)以其独特的胃肠道错构瘤性息肉病和全身多器官癌症易感性而备受关注。该综合征由肿瘤抑制基因LKB1（又称STK11）的杂合性失活突变引起，患者终生患癌风险高达93%，尤其在小肠等罕见癌变部位风险激增。然而，长期以来科学界存在一个关键谜团：LKB1缺失究竟如何改变上皮组织的表型景观和层级结构，从而增加患者的癌症风险？尽管近年研究发现Lkb1缺失诱导的息肉形成可归因于非上皮组织，但上皮细胞本身的内在改变如何使组织对恶性转化敏感仍知之甚少。

为了解开这一谜题，来自荷兰乌得勒支大学医学中心的研究团队在《Gastroenterology》上发表了一项突破性研究。他们利用先进的类器官技术和多组学分析手段，系统揭示了LKB1缺失驱动肠道上皮细胞进入锯齿状癌通路的分子机制。

研究人员首先应用CRISPR/Cas9基因编辑技术，成功构建了Lkb1杂合和纯合缺失的小鼠小肠类器官和人结肠类器官模型。这些模型为在可控环境下研究LKB1缺失的上皮细胞自主效应提供了理想平台。通过整合成像技术、批量及单细胞RNA测序、生长因子依赖性分析等方法，团队对突变类器官进行了全面表征，并在人PJS来源组织中验证了关键发现，同时利用癌症基因组图谱(TCGA)数据库将结果与结直肠癌特征相关联。

Lkb1双等位基因缺失导致小肠类器官表型异质性和自我更新潜能增强

研究发现，Lkb1纯合缺失会导致类器官出现两种截然不同的形态：芽孢状和囊状。与野生型相比，Lkb1突变类器官显示出自噬相关蛋白AMPK磷酸化水平降低和mTOR信号上调。尤为重要的是，Lkb1杂合缺失就足以推动细胞进入癌前状态，而杂合性缺失(LOH)会进一步放大这种效应。

Lkb1缺失改变分泌细胞的数量、形态和定位

在Lkb1突变类器官中，潘氏细胞(Lyz1⁺)和杯状细胞(Muc2⁺)的数量、定位和超微结构均发生显著改变，与PJS患者肠道组织观察到的异常一致。电子显微镜显示突变类器官中的分泌细胞呈现"中间型"特征，提示Lkb1缺失干扰了细胞的终末分化。

Lkb1单等位和双等位基因缺失诱导再生基因特征的增量表达

转录组分析揭示，所有Lkb1突变类器官均显示再生相关基因特征的富集，且这种富集程度与Lkb1等位基因缺失数量呈正相关。值得注意的是，Lgr5⁺成体干细胞特征下调，而胚胎球状体基因特征上调，表明Lkb1缺失使上皮细胞进入慢性再生状态。

Lkb1突变类器官显示Yap诱导的再生状态并具备Egf的上皮内自给性

研究发现Lkb1缺失通过激活Hippo-YAP通路驱动再生程序，导致EGF家族配体和受体表达上调。这使得突变类器官在无外源EGF条件下仍能生长，表现出生态位非依赖性，这是癌症进展的重要标志。这种自给性生长可被EGFR抑制剂吉非替尼所抑制，证实其依赖于内源性配体产生。

Lkb1缺陷介导肠道干细胞重编程进入再生状态

单细胞RNA测序分析显示，Lkb1突变干细胞群体表现出向分泌细胞谱系分化的偏好，并富集再生和YAP靶基因特征。干细胞区室中再生标志物Anxa1的表达上调，表明再生反应起源于干细胞区室。

Lkb1缺失驱动锯齿状癌通路上的癌前程序并被Kras突变放大

最关键的是，研究发现Lkb1缺失驱动细胞进入锯齿状结直肠癌(CRC)通路而非传统腺瘤-癌序列。突变类器官富集锯齿状特异性细胞(SSC)特征，伴随胃型标志物表达，显示肠-胃转分化。引入致癌性Kras突变会协同增强Lkb1缺失诱导的锯齿状特征，而Apc突变则无此效应。

LKB1突变表型在人结肠类器官中保守且与散发性CRC的锯齿状特征相关

在人结肠类器官模型中，LKB1缺失同样诱导再生程序、EGF自给性和锯齿状特征。新生成的LKB1突变基因特征在人类SSLs、黏液性CRC和锯齿状共识分子亚型中显著富集，证实了研究发现的临床相关性。

这项研究首次系统揭示了LKB1缺失通过诱导上皮细胞自主性的慢性再生状态，驱动肠道组织进入锯齿状癌通路的分子机制。这不仅为理解PJS患者癌症易感性提供了新视角，也为开发针对性的预防、监测和治疗策略奠定了理论基础。研究发现表明，针对再生程序或EGFR信号通路的干预措施可能对预防PJS相关肿瘤发生具有重要价值。此外，研究建立的类器官模型为筛选潜在治疗药物和探索联合治疗策略提供了有力工具。

该研究的创新之处在于将LKB1缺失与特定的癌症发展通路联系起来，强调了上皮细胞内在改变在遗传性癌症综合征中的核心作用。这一认识转变可能影响未来对PJS患者的临床管理策略，特别是对锯齿状病变的监测和早期干预。同时，研究揭示的机制可能也适用于其他LKB1缺失相关的散发性癌症，为更广泛的肿瘤预防和治疗提供了新思路。