综述:耐药性与肿瘤异质性:细胞与构象集合体

【字体: 时间:2025年06月01日 来源:Biophysical Reviews 4.9

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  这篇综述深入探讨了肿瘤异质性在分子构象动态(conformational dynamics)和细胞群体层面的双重表现,提出蛋白质构象集合体(conformational ensembles)的分布变化是耐药性(drug resistance)的核心机制。作者创新性地将生物物理学能量景观(free energy landscape)理论与癌症生物学结合,强调驱动突变(driver mutations)、表观遗传失调(epigenetic dysregulation)和微环境通过变构效应(allostery)重塑构象倾向性(propensities),进而影响肿瘤细胞可塑性(plasticity)和表型异质性。研究为克服靶向治疗瓶颈提供了新视角。

  

构象动态:肿瘤异质性的分子基石

肿瘤由遗传、表观和表型各异的细胞群体构成,这种异质性被喻为“治疗耐药性的罗塞塔石碑”。传统研究多聚焦细胞群体差异,而本文揭示更深层机制:蛋白质构象集合体的动态分布差异。每个蛋白分子并非静态,而是在能量景观中不断切换构象状态,突变和环境刺激通过变构效应改变这些状态的占比,最终决定细胞行为。

能量景观:从物理法则到癌症生物学

蛋白质构象遵循能量景观理论,其动态波动如同漏斗中的小球,在低能态(如天然构象)与高能态间跃迁。肿瘤中,过表达(overexpression)或突变(如BRAFV600E)会“淹没”细胞网络,打破稳态。例如,ERBB2基因扩增使HER2蛋白数量激增40-100倍,构象集合体失衡导致信号通路持续激活。融合基因(如KIAA1549-BRAF)则通过截断自抑制域,迫使激酶域持续活跃。

表观遗传:异质性的隐形推手

表观调控异常是癌症“元策略”之一。DNA低甲基化(hypomethylation)激活癌基因,而高甲基化(hypermethylation)沉默抑癌基因(如PTEN)。组蛋白乙酰化(histone acetylation)重塑染色质开放状态,使胚胎发育程序在肿瘤中异常重启。例如,黑色素瘤竟高表达脑组织特异性基因,这或许解释其脑转移倾向。

靶向治疗困境与突破方向

当前单细胞测序(single-cell RNA-seq)仍难捕捉单细胞内构象异质性。作者提出量化“活性构象数量”作为药效标志,如针对EGFR突变体的变构降解剂(allosteric degraders)可覆盖广谱耐药突变。联合用药需兼顾空间生物学(spatial biology)和构象聚类分析,才能破解肿瘤进化中的“逆向演化”谜题。

未来展望:从分子机制到临床转化

整合多组学数据和物理建模(如PS-ON计划)将是关键。正如Waddington景观描述细胞命运抉择,构象动态的定量图谱或将成为下一代精准医疗的路线图——让“不可成药”靶点(undruggable targets)在变构干预下现形。

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