S100A4通过驱动多倍体巨癌细胞出芽促进放疗后肿瘤再生：揭示结直肠癌放疗抵抗新机制

放疗抵抗是结直肠癌治疗的关键瓶颈。本研究聚焦辐射诱导的多倍体巨癌细胞(PGCCs)出芽现象，发现S100A4通过RAGE-IRF3轴抑制I型干扰素(IFN-I)信号通路，下调ISG15/BST2表达，从而促进PGCCs病毒样出芽和肿瘤再生。靶向S100A4-ISG15轴可显著增强放疗敏感性，为临床预测和治疗抵抗提供新策略。

　　

放疗是结直肠癌治疗的重要手段，但肿瘤再生和抵抗现象严重制约其疗效。近年来，一类被称为多倍体巨癌细胞(Polyploid Giant Cancer Cells, PGCCs)的特殊细胞亚群引起关注。这些细胞在放疗后通过基因组扩增逃逸死亡，随后以类似病毒出芽的方式产生增殖性后代，成为肿瘤复发的"种子"。然而，PGCCs如何突破细胞周期监控完成出芽过程，以及如何逃避免疫监视的机制尚不明确。这项发表在《Cancer Letters》的研究，首次揭示了S100A4蛋白在PGCCs出芽中的关键作用。

研究团队采用单细胞转录组测序、CRISPR-Cas9基因编辑、流式细胞术和小鼠模型等关键技术，结合临床患者样本和公共数据库分析。通过建立辐射诱导的PGCCs模型，分离不同发育阶段的细胞群体，系统研究了从多倍体持续到出芽的动态转变过程。

S100A4在PGCCs中富集

单细胞转录组分析发现S100A4在出芽期PGCCs中表达量最高。实验证实辐射后PGCCs的S100A4蛋白水平显著升高，且特异性富集在出芽部位。流式细胞术显示S100A4阳性细胞比例随时间增加，提示其与PGCCs发育阶段相关。

S100A4敲除抑制PGCCs驱动的肿瘤再生

基因敲除实验显示，S100A4缺失虽增加PGCCs形成率，但显著抑制其出芽和克隆形成能力。值得注意的是，S100A4敲除细胞中Ki-67阳性细胞比例反而更高，说明增殖潜能未受损但出芽过程受阻。

S100A4是出芽依赖性肿瘤发生的必需因子

活细胞成像显示约25%的PGCCs发生不对称出芽。S100A4敲除导致PGCCs持续累积但无法形成肿瘤。临床样本分析证实放疗后PGCCs中S100A4表达升高，且与Ki-67共定位，挑战了PGCCs是"衰老遗迹"的传统认知。

辐射后S100A4-KO细胞中抗病毒信号反馈激活

机制研究发现，分泌型S100A4通过结合RAGE受体抑制IRF3磷酸化，进而阻断IFN-I信号通路。RNA测序显示S100A4敲除细胞中ISG15和BST2等抗病毒效应分子显著上调。Western blot和免疫荧光证实ISG15/BST2蛋白在S100A4缺失细胞中高表达。

ISG15敲低恢复S100A4-KO细胞的肿瘤再生能力

双基因敲除实验证明，ISG15敲低可部分恢复S100A4缺失细胞的克隆形成能力，证实ISG15是执行抗出芽功能的关键效应分子。

S100A4-ISG15轴的临床验证

临床数据分析显示，放疗完全缓解(CR)患者肿瘤中抗病毒评分(ISG15+BST2)较高，而不完全缓解(iCR)患者则呈现高"病毒出芽评分"(S100A4+SNCG)。逻辑回归证实该评分体系可预测放疗反应。

这项研究创新性地提出：放疗诱导的DNA损伤本应激活IFN-I/抗病毒反应，但PGCCs通过S100A4-RAGE-IRF3轴抑制该通路，解除ISG15/BST2对出芽的束缚，从而完成病毒样增殖。这一发现不仅解释了PGCCs介导放疗抵抗的分子机制，更提出了"病毒出芽评分"这一新型预测指标。靶向S100A4-ISG15轴可能成为克服结直肠癌等多种癌症治疗抵抗的普适性策略，为临床联合放疗与免疫治疗提供理论依据。研究采用的单细胞解析与多组学整合方法，也为肿瘤异质性研究提供了范式。