雷帕霉素通过抑制mTOR通路挽救APC突变结肠类器官分化障碍为家族性腺瘤性息肉病提供精准治疗新策略

本研究针对家族性腺瘤性息肉病(FAP)患者APC基因突变导致的结肠癌高风险，利用人胚胎干细胞(hESC)构建结肠类器官模型，发现FAP1型突变通过PTEN失活激活mTOR通路，导致c-Myc异常表达和凋亡抵抗。研究人员证实雷帕霉素可特异性恢复FAP1类器官分化能力，为APC突变亚型患者提供个性化治疗靶点。该成果发表于《Cancer Gene Therapy》，为CRC早期干预提供新思路。

　　

在肿瘤研究领域，家族性腺瘤性息肉病(FAP)始终是困扰医学界的难题。这种由APC基因突变引发的常染色体显性遗传病，患者肠道内会生长数百至数千个腺瘤，几乎100%会恶变为结肠直肠癌(CRC)。尽管已知APC作为Wnt信号通路的关键负调控因子，其突变会导致β-catenin积累进而驱动肿瘤发生，但不同突变位点如何影响下游信号通路仍存在巨大认知空白。更令人担忧的是，目前临床主要依赖预防性结肠切除术，缺乏有效的药物干预手段。

以色列特拉维夫大学萨克勒医学院的研究团队在《Cancer Gene Therapy》发表突破性研究，他们利用携带两种典型APC突变(FAP1-p.Arg332*和FAP2-内含子14突变)的人胚胎干细胞(hESC)构建结肠类器官模型，首次揭示不同APC突变通过差异机制影响mTOR信号通路。研究发现FAP1突变导致PTEN蛋白缺失，引发mTOR通路过度激活，表现为p-S6K1和p-eIF4E磷酸化水平升高，促使癌蛋白c-Myc核定位增强和凋亡抵抗。令人振奋的是，雷帕霉素处理能特异性恢复FAP1类器官的复杂三维结构形成能力，使分化标志物CDX2、CK20表达提升2-3倍，同时将c-Myc重新定位至胞浆。这种治疗效果具有突变特异性，对不涉及mTOR激活的FAP2突变无效。研究还首次在患者活检组织验证了mTOR通路激活的临床相关性，为精准医疗奠定基础。

研究采用多组学技术策略：通过hESC定向分化为结肠类器官建立疾病模型；利用免疫荧光和Western blot检测mTOR通路关键蛋白表达；采用流式细胞术分析细胞凋亡；结合患者结肠活检组织进行免疫组化验证。所有实验均设置遗传校正的等基因对照组。

研究结果部分揭示多个重要发现：

1. mTOR抑制剂雷帕霉素改善FAP1-hESC向结肠类器官的分化
   实验显示4 ng/mL雷帕霉素使FAP1类器官复杂结构形成数量增加3倍，面积增大2倍。H&E染色显示处理组出现典型隐窝结构，而未处理组仅形成简单囊泡。

2. FAP2-hESC分化不受雷帕霉素影响
   携带内含子14突变的FAP2类器官对雷帕霉素无反应，维持简单囊泡形态，缺乏肠上皮标志物表达，证实治疗效果具有突变特异性。

3. 雷帕霉素处理类器官的谱系特征
   免疫组化显示雷帕霉素处理的FAP1类器官上皮标志物CDX2、CK20和MUC2表达显著提升，间质标记VIM和增殖标记Ki67下降，表明分化状态改善。

4. 结肠类器官中mTOR及其上游抑制因子PTEN的表达
   FAP1类器官呈现p-mTOR高表达和PTEN完全缺失，而FAP2和遗传校正组保留PTEN表达，解释了两者对雷帕霉素的差异响应。

5. 雷帕霉素降低mTOR靶蛋白p-S6K1和p-eIF4E的表达
   免疫荧光显示雷帕霉素使FAP1类器官p-S6K1表达降低50%，并改变p-eIF4E的亚细胞分布。Western blot证实p-S6K1水平下降2倍，提示mTORC1活性受抑。

6. FAP1分化细胞通过c-Myc失活抑制凋亡
   流式分析显示FAP1细胞凋亡率仅为对照组的30%。雷帕霉素处理使核定位的c-Myc转位至胞浆，解除其抗凋亡作用。

7. FAP1患者结肠中mTOR通路基因的表达
   临床样本验证显示FAP1患者正常和癌变结肠组织均存在p-mTOR高表达，且癌变组织呈现p-S6K1和p-eIF4E核定位增强，与类器官模型高度一致。

这项研究具有多重重要意义：首次在人类干细胞模型中证实APC突变通过PTEN-mTOR-c-Myc轴驱动肿瘤发生；阐明雷帕霉素对特定APC突变亚型的治疗潜力；建立的类器官模型为CRC研究提供新平台。特别值得注意的是，研究发现mTOR激活在FAP1患者正常结肠组织已存在，提示该通路异常是早期事件，为临床干预提供关键时间窗。研究也存在局限性，如未阐明FAP2突变的分子机制，且类器官培养周期较长。未来研究可扩大突变谱系分析，探索雷帕霉素与其他靶向药的联合效应，推动FAP精准治疗的发展。