无法完全根除肿瘤转移是当前癌症临床治疗的关键挑战之一。目前，已有的大多数治疗方式在治疗达到完全缓解后，仍有小部分癌细胞残留，即微小残留病灶（MRD），由此驱动肿瘤复发，使患者对治疗方式产生耐药性。此前，研究人员认为主要是基因改变导致了不可避免的耐药性进化，但近期的研究表明，药物耐受持久性（DTP）表型可以通过非突变机制短暂获得。

此前，Rambow等人通过研究BRAF突变的黑色素瘤对丝裂原活化蛋白激酶 （MAPK）靶向治疗的响应，确定了四种不同的黑色素瘤DTP细胞转录状态。其中，神经嵴干细胞（NCSC）的转录由核受体RXR驱使，RXR拮抗剂（HX531）可以减少NCSC在MRD中的积累并延缓耐药性的发展。此外，耐药性也可能在无基因改变的情况下发生并发展，但基因组分析尚未确定MAPK耐药黑色素瘤细胞稳定发展的遗传原因。鉴于黑色素瘤是突变负荷最高的肿瘤类型，这一研究结果揭示了非遗传耐药性具有普遍性。

近日，比利时癌症生物学中心Jean-Christophe Marine和Florian Rambow领导的团队合作，利用进化关系预测黑色素瘤细胞对抗癌药物的遗传与非遗传耐药性机制。该研究成果发表在Cancer Cell上，文章题为“Evolutionary predictability of genetic versus nongenetic resistance to anticancer drugs in melanoma”。

文章发表在 Cancer Cell

首先，研究团队对来自临床样本（均经过BRAF和MEK抑制剂联合治疗）的完整外显子组测序（WES）数据集进行多中心荟萃分析，发现约有20%的样本未显示与耐药驱动相关的基因改变。研究人员由此提出，在没有特定基因改变的情况下可能发生肿瘤复发。随后对临床样本进行RNA-seq，发现约20%的药物治疗临床样本组中出现了NCSC群体，这表明NCSC细胞或许可以作为非遗传性肿瘤复发的细胞来源。

随后，研究团队建立了人源肿瘤异种移植模型（PDXs），发现在几乎所有接受测试的PDX模型中，小鼠的肿瘤都在治疗后再次复发，表现为固有耐药性（MEL005、MEL007、MEL017、MEL029和MEL037）和获得性耐药性（MEL003、MEL006、MEL008和MEL015）两种形式。为了解耐药性的遗传机制，该团队使用Tapestri平台首次对两种不同表现形式的黑色素瘤样本进行了单核测序。结果显示，表现为固有耐药性的所有PDXs中都检测到了导致耐药性的遗传事件，表明这些模型中的耐药性是由预先存在的耐药亚克隆驱动的。此外，单细胞靶向DNA测序进一步证实了MEL015样本中存在获得性NRAS耐药性突变，Tapestri分析证实这种突变不是预先存在的，而是在治疗过程中获得的。在MEL006的PDX模型中，耐药细胞亚群则通过非遗传重新编程获得在治疗中生长的能力。

图：固有耐药性和获得性耐药性表现形式。来源：Cancer Cell

此外，研究表明在接受MAPK治疗的黑色素瘤中，MRD中出现的暂时性NCSC群体与非遗传耐药性的发展相一致。这种增加依赖于胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）依赖的信号级联，以粘着斑激酶（FAK）依赖的方式激活AKT生存信号转导通路。通过抑制FAK消除NCSC群体可以延缓患者来源的肿瘤异种移植物的复发。以上研究结果对治疗耐药性黑色素瘤的潜在治疗具有重要意义，可为开发个性化的MRD靶向治疗提供重要参考。

其中，使用Tapestri平台进行的单细胞分析在评估黑色素瘤耐药机制方面发挥了重要作用，进一步证明了Tapestri平台在实体肿瘤分析中的价值。Tapestri平台基于新颖的两步微流体工作流程，通过对细胞进行带有寡核苷酸标签的蛋白抗体染色，可同时实现蛋白表达水平的检测，揭示同一细胞的基因型和表型，实现真正意义的多组学分析。此外，Tapestri平台可提供从样本制备、建库测序到可视化分析的完美解决方案。具体工作流程如下：

全球领先的研究中心、制药和诊断公司的客户正在利用Tapestri平台开发治疗方法并最终治愈癌症和其他罕见疾病。例如，纪念斯隆-凯特琳癌症中心（MSK）、MD安德森癌症中心（MDACC）和加州大学旧金山分校（UCSF）的研究人员利用 Tapestri平台支持他们的研究，以表征各种癌症的克隆动力学，识别微小残留病灶（MRD）并监测治疗反应和治疗耐药性。LabCorp和Agios也在利用Tapestri平台来实现更高效、精准的临床试验。

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