循环肿瘤来源的游离染色质颗粒诱导小鼠成纤维细胞癌干细胞转化的机制研究

本研究揭示了癌症患者血清中循环游离染色质颗粒(cfChPs)可诱导NIH3T3细胞转化为具有干细胞特性的恶性细胞。通过转录组分析和动物实验证实，cfChPs通过激活Klf4等干性相关基因及ERBB/P53通路，促进肿瘤形成和转移潜能，为癌症起源和转移机制提供了新见解。

　　

癌症研究领域长期面临两大核心问题：癌症如何起源？为何会转移？尽管体细胞突变理论长期主导，但越来越多的证据表明，驱动基因突变在健康组织中也普遍存在，这挑战了传统理论。更令人困惑的是，具有自我更新和分化潜能的癌症干细胞(CSCs)如何产生，其生理触发因素始终未被揭示。印度塔塔纪念中心先进治疗研究与教育中心(ACTREC)的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究，首次证明癌症患者血液中循环的游离染色质颗粒(cfChPs)能直接将正常体细胞转化为癌症干细胞。

研究采用从癌症患者血清分离的cfChPs处理NIH3T3小鼠成纤维细胞，通过单细胞克隆培养获得D5细胞系。关键技术包括：转录组测序(RNA-seq)分析差异表达基因，流式细胞术检测CD34/CD133等干细胞标志物，超低附着培养观察球体形成，以及SCID小鼠皮下接种验证致瘤性。患者血清样本来源于5例癌症患者（补充材料S5）。

主要研究结果：

形态学变化与DNA持续存在

D5细胞从初始圆形逐渐转变为梭形，与亲本NIH3T3差异显著。FISH分析显示，13年后人类DNA仍整合在小鼠染色体中（图1b），证实cfChPs的长期遗传稳定性。

干性标志物表达

qRT-PCR显示D5细胞OCT4、SOX2、NANOG mRNA表达上调2-3倍（图2a），免疫荧光证实这些因子核定位增强。流式检测到CD34和CD133表达升高（图2c）。平行培养的B2克隆也呈现相似表型（补充图S2），排除培养假象。

球体形成能力

在超低附着培养中，D5细胞第2天即形成球体，7天后数量、尺寸和圆度显著高于对照组（p<0.0001）（图3a-b）。球体细胞中CD44表达显著增加（图3d），提示微环境可进一步激活干性。

转录组特征

RNA-seq鉴定出772个上调基因（如Klf4、Cdkn2a）和801个下调基因（如Fzd1）。GSEA分析显示ERBB、P53、CTCF等36条通路激活（图5a），其中Klf4（重编程关键因子）上调最具启示性。基因簇分析揭示ATM/MDM2/RB1网络与DNA损伤应答相关（图5b）。

体内致瘤性验证

SCID小鼠接种实验（2018/2024年重复）显示D5细胞100%成瘤（13/13），而对照组无肿瘤（0/14）。肿瘤组织表达内胚层标志物AFP（图6d），证实其多向分化潜能。FISH在瘤组织中仍检测到人类DNA（图6c），支持cfChPs的持续致癌作用。

这项研究突破性地证明，cfChPs是天然致癌因子，可通过诱导"获得性基因组"（含LINE-1/Alu转座子）引发宿主细胞遗传不稳定性。其激活Klf4等干性通路的能力，为解释癌症干细胞起源提供了新机制——转移可能源于cfChPs对远端细胞的转化而非传统"种子-土壤"理论。该发现对癌症早期诊断（监测cfChPs水平）和治疗（靶向清除cfChPs）具有重要转化价值。