靶向结直肠癌耐药残留细胞的RNA Pol I抑制剂BMH-21：从类器官模型到临床转化

本研究针对结直肠癌(CRC)化疗后残留细胞导致复发的临床难题，通过建立具有干细胞特性的结直肠癌细胞系来源类器官(CCD-organoid)模型，结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术，揭示了残留癌细胞在化疗后呈现LGR5+/CD44v9+干细胞特性，并发现核糖体RNA聚合酶I(RNA Pol I)通路激活是驱动残留细胞再生的关键机制。研究证实RNA Pol I抑制剂BMH-21能显著抑制残留细胞向增殖状态转变，为靶向清除化疗耐受性残留细胞提供了新策略。

　　

结直肠癌是全球发病率第三的恶性肿瘤，尽管手术联合化疗等综合治疗显著改善了患者预后，但化疗后残留癌细胞导致的复发仍是临床重大挑战。传统观点认为耐药性主要源于基因突变，但近年研究发现，部分癌细胞可通过进入非增殖的"休眠状态"逃避化疗杀伤，这些细胞被称为药物耐受性残留细胞(Drug-Tolerant Persisters, DTPs)。这些细胞往往具有干细胞特性，被认为是肿瘤复发的"种子"。然而，由于缺乏合适的实验模型，这类细胞的动态变化规律和分子特征始终未能阐明。

日本九州大学与千叶大学的研究团队在《Cell Death Discovery》发表重要研究，通过建立新型三维类器官模型，首次系统揭示了结直肠癌残留细胞从休眠到再生的动态过程及其关键调控机制。研究团队首先对12例新辅助化疗后手术标本进行病理分析，发现纤维化组织中存在LGR5⁺/CD44v9⁺的小细胞簇，这些细胞Ki-67^-表明处于非增殖状态，但保持上皮特征（E-cadherin⁺）。为模拟这一过程，研究人员利用患者来源的PLR123细胞系（具有强肿瘤起始能力和LGR5表达）构建了结直肠癌细胞系来源类器官(CCD-organoid)模型。

研究采用的关键技术包括：1）临床样本队列（12例新辅助化疗后CRC组织）的分子病理分析；2）CCD-organoid三维培养系统建立；3）时间序列单细胞RNA测序（15,144个细胞）；4）RNA Pol I抑制剂BMH-21的体内外药效评价（静脉移植小鼠模型）。

研究结果
Existence of small clusters in fibrous tissues
病理分析显示化疗有效病例的肿瘤组织中，腺癌特征性腺体结构减少，纤维组织区域出现LGR5⁺/CD44v9⁺的小细胞簇（立方型占71.4%），这些细胞Ki-67^-但HMGCS2⁺，提示代谢重编程可能参与耐药。

Establishment of an in vitro CCD-organoid-based regrowth model
SN-38（伊立替康活性代谢物）处理后的CCD-organoid中，残留细胞LGR5表达从4.1%升至58.5%，再培养后恢复增殖。转录组分析显示再生期特异性上调HMGCS2（酮体合成限速酶）和粘蛋白基因，而化疗期p53通路激活（CDKN1A⁺）。

Time-series analysis of single-cell RNA-seq
scRNA-seq鉴定出6个细胞亚群：增殖型（C1/C4/C5）和非增殖型（C0/C2/C3）。再生第2天发现关键过渡态亚群C4day2，高表达核糖体蛋白基因（RPL17/EEF1G）和Wnt通路基因（LGR5/ASCL2）。RNA速率分析显示C4day2位于增殖细胞上游，提示其是再生"启动枢纽"。

In vitro evaluation of chemical inhibitors
靶向筛选显示：Wnt抑制剂XAV-939部分抑制再生；ROS抑制剂组合（BSO+金诺芬）需协同起效；而RNA Pol I抑制剂BMH-21可完全清除残留细胞。在LS174T细胞系验证实验中，BMH-21同样表现出最强杀伤效果。

Evaluation of therapeutically important pathways in vivo
静脉移植模型证实，BMH-21与伊立替康联用可使肺转移结节数量减少76%（P<0.05），且显著抑制Ki-67⁺细胞比例，表明其通过阻断休眠-增殖转换发挥作用。

讨论与意义
该研究首次通过CCD-organoid模型再现了临床残留细胞的再生过程，突破性发现RNA Pol I介导的蛋白质合成爆发是休眠细胞向增殖态转变的"分子开关"。与传统靶向药物不同，BMH-21针对的是耐药细胞的非遗传机制，为根治CRC残留病灶提供了新思路。临床转化方面，研究建立的静脉移植模型和类器官药效预测体系，为抗复发药物研发提供了可靠平台。值得注意的是，虽然HMGCS2⁺代谢亚群被鉴定出，但其在耐药中的作用仍需进一步探索。这项研究为理解肿瘤复发机制和开发新型靶向疗法提供了重要理论依据和技术支撑。