编辑推荐：
为解决 5-FU 耐药机制不明及临床应对难题， 研究人员开展肺癌和乳腺癌细胞对 5-FU 耐药机制及逆转策略研究。发现不同癌症耐药特征差异，明确 WNT/β-catenin 信号通路作用。推荐一读，助您洞察抗癌新方向。
在癌症治疗的漫长征程中，化疗药物 5 - 氟尿嘧啶（5-FU）宛如一位 “老将”，自 20 世纪 50 年代问世以来，一直奋战在抗癌一线。它广泛应用于多种实体肿瘤的治疗，像结直肠癌、头颈部癌、胰腺癌、乳腺癌和卵巢癌等，还能用于肺癌、肝癌、前列腺癌和宫颈癌等的治疗，堪称抗癌界的 “多面手”。
5-FU 之所以能在抗癌战场上大显身手，靠的是它独特的 “战斗方式”。它作为一种抗代谢物和尿嘧啶类似物，能通过抑制核苷酸合成酶胸苷酸合成酶（TS），干扰癌细胞的核苷酸代谢；还能把自己的代谢产物混入癌细胞的 DNA 和 RNA 中，让癌细胞的 “遗传密码” 出现错乱，从而达到杀死癌细胞的目的。
然而，5-FU 这位 “老将” 也遇到了棘手的难题 —— 耐药性。不少患者在使用 5-FU 或含 5-FU 的联合治疗方案时，癌细胞就像练就了 “金钟罩”，对 5-FU 产生了抵抗，使得治疗效果大打折扣。科学家们经过研究发现，癌细胞产生耐药性的机制十分复杂，涉及多个方面。比如，癌细胞会增强药物外排能力，让 5-FU 刚进入癌细胞就被 “赶出去”；或者改变自身代谢和靶点，让 5-FU 找不到 “攻击目标”；还有的癌细胞会强化 DNA 修复机制，及时修复 5-FU 造成的损伤。此外，细胞周期和生存途径的改变、上皮 - 间质转化、癌症干细胞的参与、氧化还原状态失衡以及肿瘤微环境异常等，都可能帮助癌细胞抵抗 5-FU 的攻击。
尽管科学家们对 5-FU 耐药机制做了不少研究，但大部分成果都来自结直肠癌的研究。对于其他类型的癌症，它们是如何对 5-FU 产生耐药性的，我们还知之甚少。而且，在临床上如何解决 5-FU 耐药的问题，也一直是个巨大的挑战。
为了攻克这些难题，[第一作者单位] 的研究人员在《期刊原文名称》上发表了《论文原文标题》这篇论文。他们深入研究肺癌和乳腺癌细胞对 5-FU 产生耐药性的机制，并探索克服耐药性的潜在策略。研究结果意义重大，不仅揭示了不同癌症对 5-FU 耐药的差异特征和潜在机制，还为临床治疗提供了新的思路和方法。
研究人员为开展这项研究，用到了几个主要关键的技术方法。首先是建立细胞模型，通过长期逐步药物适应和特定基因敲除的方法，建立多种 5-FU 耐药细胞系模型。然后运用 RNA 测序（RNA-Seq）技术，对敏感和耐药细胞系进行转录组分析，寻找差异表达基因。此外，还使用免疫印迹分析，检测相关蛋白的表达水平；通过细胞周期和凋亡分析，研究 5-FU 对细胞的影响。
下面让我们详细看看研究人员都有哪些重要发现。
建立多种 5-FU 耐药细胞
研究人员首先选择肺癌 NCI-H1568 细胞和乳腺癌 MCF7 细胞，通过长期逐步增加 5-FU 浓度的方法，培养出 5-FU 耐药细胞系。就像给癌细胞 “吃” 越来越多的 5-FU，让它们慢慢适应，结果发现这些耐药细胞在 5-FU 的 “攻击” 下，存活率比普通细胞高得多。比如，NCI-H15685-FUR细胞对 5-FU 的 IC50值（半数抑制浓度，能抑制 50% 细胞生长的药物浓度）比正常细胞高了十多倍，MCF75-FUR细胞也是如此，这说明耐药细胞系建立成功啦。
研究人员还通过之前的全基因组 CRISPR 敲除筛选，发现了一些与 5-FU 耐药相关的基因。敲除这些基因后，细胞也表现出对 5-FU 的耐药性，而且这种基因敲除的方法能更快地建立耐药细胞系，为后续研究提供了多样化的细胞模型。
5-FU 耐药细胞的细胞和分子特征
研究人员从多个角度对这些耐药细胞进行了 “观察”。他们发现，耐药细胞和敏感细胞相比，外观上没有明显变化，而且在 5-FU 处理后，死亡的细胞也少了很多。
在细胞周期方面，5-FU 对肺癌 NCI-H1568 细胞和乳腺癌 MCF7 细胞的影响各不相同。5-FU 能让敏感的 NCI-H1568 细胞的 G1 和 G2/M 期细胞比例减少，S 期细胞比例增加，但耐药细胞却能 “抵抗” 这种变化。而对于 MCF7 细胞，敏感细胞在 5-FU 处理后，G1 期细胞会大量停滞，S 期细胞比例下降，耐药细胞则不会出现这种情况。这表明细胞周期控制可能是 5-FU 调节肿瘤生长的重要方式之一，而且耐药细胞能 “躲过” 5-FU 对细胞周期的影响。
研究人员还检查了一些与细胞生长相关的信号通路。他们发现，在 NCI-H15685-FUR和 MCF75-FUR耐药细胞中，磷酸化的 ERK1/2（p-EKR1/2）水平都降低了。而且，NCI-H15685-FUR细胞中 GSK3β 的磷酸化水平明显升高，MCF75-FUR细胞却没有这种变化。这进一步说明了不同癌症的耐药特征存在差异。
5-FU 耐药的基因表达特征
为了深入了解 5-FU 耐药的分子机制，研究人员对敏感和耐药细胞系进行了 RNA 测序。通过比较，他们发现不同耐药模型中差异表达基因（DEGs）的数量不一样。在肺癌 NCI-H1568 的耐药模型中，NCI-H15685-FUR和 ΔMMACHC5-FUR-1 耐药系有很多共同的 DEGs，这说明肺癌的不同耐药模型在分子特征和潜在机制上有一定的一致性。而在乳腺癌 MCF7 的耐药模型中，MCF75-FUR和 ΔMED195-FUR-1 耐药模型的共同 DEGs 很少，这表明即使是同一亲本细胞背景，对 5-FU 产生耐药性的途径和机制也可能不同。
对 NCI-H1568 耐药模型中共同 DEGs 的功能富集分析发现，“干扰素信号”“NOTCH 信号” 和 “WNT 信号” 等通路高度富集，尤其是在那些表达上调的 DEGs 中。研究人员猜测，WNT 信号通路的激活可能是肺癌对 5-FU 耐药的主要原因。而且，WNT 信号通路基因表达高的肺癌患者，生存情况往往更差。
对于乳腺癌 MCF7 耐药模型，虽然不同耐药模型的 DEGs 差异很大，但在功能层面却有一些共同之处。“Th17 衍生的细胞因子” 等免疫相关功能在两个耐药模型中都很突出，这说明癌细胞可能通过不同基因但相似的功能来产生 5-FU 耐药性。不过，在 MCF7 耐药模型中并没有发现 WNT 信号通路的作用，这和肺癌耐药模型形成了鲜明对比。
研究人员还发现，ABC（ATP 结合盒）药物转运蛋白基因在 5-FU 耐药细胞中表达发生了变化，这表明药物转运可能是 5-FU 耐药的一个普遍机制。
WNT/β - catenin 信号通路是肺癌细胞 5-FU 耐药的驱动因素和潜在治疗靶点
基于之前的分析，研究人员发现 WNT 信号通路在肺癌 5-FU 耐药中可能起着关键作用，于是他们进一步探究。他们发现，在多种 5-FU 耐药的 NCI-H1568 细胞系中，WNT 信号通路的活性增强了，表现为 GSK3β 磷酸化增加，细胞质中 β - catenin 蛋白积累。
为了验证 WNT 信号通路是否真的能驱动肺癌细胞对 5-FU 产生耐药性，研究人员用 Wnt3a 条件培养基（Wnt3aCM）处理正常的 NCI-H1568 细胞，激活 WNT 信号通路。结果发现，这些细胞在 5-FU 处理后的存活率明显提高，这说明 WNT/β - catenin 信号通路确实能帮助肺癌细胞抵抗 5-FU。
接着，研究人员又用 WNT 信号通路的抑制剂 IWP-2 和 XAV-939 进行实验。他们发现，抑制 WNT 信号通路不仅能抑制细胞生长，还能让 5-FU 对癌细胞的杀伤力更强。即使是对 5-FU 耐药的 NCI-H15685-FUR细胞，用 IWP-2 或 XAV-939 抑制 WNT 信号通路后，再加上 5-FU，也能有效杀死癌细胞。在另一种肺癌细胞 A549 构建的耐药模型中，也得到了类似的结果。这表明 WNT/β - catenin 信号通路既是肺癌细胞对 5-FU 耐药的驱动因素，也是克服这种耐药性的潜在治疗靶点。
在讨论部分，研究人员总结了他们的研究成果。他们发现不同癌症对 5-FU 产生耐药性的机制既有相同点，也有不同点。从基因层面看，肺癌和乳腺癌细胞通过不同的基因来产生耐药性。在细胞层面，5-FU 对癌细胞的作用很复杂，不仅影响细胞周期，还会在高浓度时导致细胞死亡，而耐药细胞能对抗 5-FU 的这些作用。免疫相关过程在肺癌和乳腺癌的 5-FU 耐药模型中都有涉及，但具体的表现又有所不同。
最重要的是，研究人员明确了 WNT/β - catenin 信号通路在肺癌 5-FU 耐药中的关键作用。虽然之前在结直肠癌中也发现 WNT 信号通路与 5-FU 耐药有关，但肺癌中的机制可能有所不同。而且在乳腺癌的 5-FU 耐药模型中，WNT 信号通路并没有起到关键作用，这说明研究不同癌症的 5-FU 耐药机制非常有必要。
这项研究意义非凡。它为我们揭示了肺癌和乳腺癌细胞对 5-FU 耐药的独特机制，为开发克服耐药性的新策略提供了理论依据。既然已经知道 WNT/β - catenin 信号通路在肺癌 5-FU 耐药中如此重要，而目前又有很多针对 WNT 通路的药物正在研究或临床试验中，那么未来或许可以用这些药物来治疗 5-FU 耐药的肺癌患者，为肺癌患者带来新的希望。同时，也提醒我们要继续深入研究不同癌症的 5-FU 耐药机制，让 5-FU 这位 “抗癌老将” 重新焕发生机，更好地为癌症治疗服务。
