揭示SERPINE1介导的胆固醇-TGF-β通路在结直肠癌奥沙利铂耐药与转移中的关键作用及临床转化价值

本研究针对结直肠癌(CRC)患者奥沙利铂(oxaliplatin)耐药后转移机制不明的临床难题，通过建立临床相关剂量诱导的耐药模型，首次揭示胆固醇代谢紊乱通过增强TGF-β信号驱动SERPINE1(PAI-1)表达，进而促进耐药与转移的分子机制。研究人员鉴定出可预测CMS4/iCMS3纤维化亚型的9基因标志物RESIST-M，并证实靶向SERPINE1或胆固醇合成能逆转耐药表型，为高复发风险患者提供了新型预后标志和联合治疗策略。该成果发表于《Cell Death and Disease》，为克服化疗诱导的转移提供了理论依据。

　　

在结直肠癌治疗领域，奥沙利铂作为FOLFOX方案的核心药物，虽能改善III期患者生存，但约半数患者最终出现耐药和转移。更棘手的是，具有间质特征(CMS4)和纤维化表型(iCMS3)的肿瘤对奥沙利铂反应最差，其5年生存率不足15%。这种耐药性与转移的关联机制长期不明，导致临床缺乏有效预测标志和干预手段。

新加坡科技研究局(A*STAR)基因组研究所的研究团队通过创新性实验设计，采用临床相关剂量(0.5-80μM)对HCT116和SW480细胞进行10周期奥沙利铂脉冲处理，成功构建具有转移倾向的耐药模型。研究发现耐药细胞呈现胆固醇合成基因(SC5D、HMGCR等)下调与SERPINE1上调的双向特征，进而提出"胆固醇耗竭-TGFβ受体膜定位改变-SMAD信号激活-SERPINE1表达"的级联机制。通过整合单细胞测序(scRNA-seq)和ATAC-seq技术，团队鉴定出包含SERPINE1/SMARCD3(高表达)和7个胆固醇相关基因(低表达)的9基因特征RESIST-M，该特征在TCGA等队列中能精准识别预后最差的CMS4/iCMS3纤维化亚型。值得注意的是，靶向干预实验显示：PAI-1抑制剂tiplaxtinin可减少肺转移灶面积达60%，而他汀类药物能选择性杀伤耐药细胞。

关键技术方法包括：1) 模拟临床给药建立三梯度(低/中/高剂量)耐药模型；2) 整合转录组(GSEA分析)与表型(Transwell侵袭/迁移实验)筛选关键通路；3) 应用ATAC-seq解析染色质可及性变化；4) 基于TCGA(n=377)和PETACC-3(n=604)队列验证临床相关性；5) 采用异种移植模型评估药物联用效果。

主要研究发现：

Clinically relevant dosing drives metastatic phenotypes

中高剂量(5/80μM)奥沙利铂处理的HCT116细胞获得10倍耐药性，伴随侵袭能力提升3倍。小鼠模型显示耐药细胞自发肺转移结节面积增加5倍，而原代肿瘤生长反而减缓，证实转移潜能与增殖能力解耦。

SERPINE1 as a dual mediator

耐药细胞中SERPINE1蛋白水平升高8倍，其shRNA敲除使IC₅₀值降低70%。单细胞聚类揭示该基因在cluster 4(前转移亚群)特异性富集，与SMAD结合位点的染色质开放状态相关。

Cholesterol-TGF-β crosstalk

胆固醇含量下降40%导致TGFβRII脂筏定位减少，促进SMAD2/3磷酸化。耐药细胞对HMGCR抑制剂simvastatin敏感性增加5倍，证实代谢重编程与信号传导的交互作用。

RESIST-M signature stratification

在SG-BULK队列(n=162)中，RESIST-M特征识别出CMS4患者的准确率达89%，其预测价值显著优于既往标志物(RCC评分HR=1.2 vs RESIST-M的HR=2.3)。低RESIST-M2组患者的3年无复发生存率仅31%。

这项研究首次系统阐明了奥沙利铂耐药细胞通过胆固醇代谢重构激活TGF-β-SERPINE1轴的分子轨迹，其创新性体现在：1) 建立更贴近临床的脉冲式耐药模型；2) 发现脂代谢异常通过非经典方式调控生长因子信号；3) 提供可立即转化应用的分子分型工具。特别是针对CMS4这一"冷肿瘤"亚型，研究揭示了靶向PAI-1或联合他汀类药物的治疗新策略，为改善结直肠癌个体化治疗提供了重要依据。论文中报道的RESIST-M特征已申请专利，相关临床试验正在规划中。