肿瘤治疗有时很让人无奈！
患者治疗后病灶不断缩小，有些甚至影像学完全缓解，看不到明确病灶了，但几年后复查，却又复发！
复发机制有很多，包括耐药克隆出现、残留病灶没被完全清除、休眠癌细胞在治疗解除后重新激活、免疫监视失效等；今天写其中一种机制，肿瘤干细胞（cancer stem cell, CSC）！
01
麻烦的是不咋分裂的细胞
肿瘤干细胞的概念，要从上世纪九十年代说起。
1994年，Tsvee Lapidot与John Dick发现把急性髓系白血病患者细胞移植到免疫缺陷小鼠后，只有少数细胞能重新长出完整人白血病，这些细胞几乎集中在 CD34⁺CD38⁻ 亚群里。
进一步研究发现这群细胞不仅形成肿瘤，还具有自我更新能力。这意味着肿瘤内部存在一部分具有干性负责长期维持肿瘤的细胞也即是CSC，另一部分则承担增殖和分化，构成肿瘤组织主体。
此后CSC陆续在乳腺癌、脑、前列腺、卵巢、胰腺等癌种中被分离出来。
数量上，CSC在肿瘤细胞的占比有0.01%～2%，比例低但很重要，这类细胞叠加了几种耐药的特性。
不少传统抗癌药对快速增殖细胞更敏感，而 部分具有干性的癌细胞，可通过进入相对静止的状态来降低治疗敏感性。
它们还有更强的DNA损伤修复能力。放化疗引起的DNA损伤，普通癌细胞无法完成修复，进入死亡程序；而CSC通过 有保护机制撑过治疗。
另外，一些CSC表达ABCB1、ABCG2等转运蛋白。这些蛋白将药物排出细胞，降低胞内药物暴露，从而逃逸杀伤。
CSC还有更强抗氧化能力、抗凋亡和代谢适应能力，也是耐药机制之一。
02
更麻烦的是干性还可以转化
如果CSC是固定亚群，找到并清除就好了。可研究发现，CSC身份并没那么稳定。啥意思呢，就是 原本不具备明显干性的 非CSC细胞在环境和压力下也可以转化成CSC。
压力包括，缺氧、炎症、营养压力、基质变化，及化疗或靶向治疗所带来的生存压力等。
这过程往往不需要新的基因突变。
癌细胞通过表观遗传调控、转录程序改变和代谢重编程，调整自身功能。WNT、NOTCH、Hedgehog、YAP/TAZ以及PI3K/AKT/mTOR等通路会参与这些变化。
癌细胞的状态转换即使没有新耐药突变，也可能通过改变自身状态，提高对治疗的耐受能力，这对CSC药物研发是一个不小的挑战。
因此，药物研发面临的不只是如何清除已有CSC，还包括如何阻止其他癌细胞重新获得干性，及能否在捕捉状态转换的机会窗口。
03
免疫系统保护
肿瘤微环境的复杂性也会让CSC的清除更困难，部分CSC可能主动参与免疫抑制微环境的建立。
正常情况下，细胞通过MHC-I呈递胞内抗原肽，使T细胞识别异常细胞。但一些CSC能降低MHC-I及相关抗原加工、呈递分子的表达，从而减少被T细胞识别的机会。
理论上MHC-I表达过低更易受NK细胞攻击。然而，部分CSC还下调MICA/B等NK细胞活化配体，或利用抑制性信号降低NK细胞功能。
除此外，某些CSC还会通过PD-L1、TGF-β、IL-10等免疫调节信号进一步抑制周围免疫细胞的活性。
肿瘤微环境里有大量免疫细胞，不是所有免疫细胞都帮助人体清除肿瘤。如，Treg抑制过度免疫反应，正常情况下有助于免疫稳态，但部分肿瘤中可能抑制有效抗肿瘤免疫；髓系来源抑制性细胞（MDSC）和某些有免疫抑制功能的肿瘤相关巨噬细胞，可通过分泌细胞因子、消耗代谢底物等方式削弱T细胞活性。
一些研究表明，CSC可通过CCL2、CCL5、TGF-β、IL-6等信号，与这些免疫细胞建立复杂的相互作用网络。CSC可以影响免疫微环境，而免疫抑制细胞释放的信号，也可能反过来促进癌细胞维持干性。
肿瘤微环境中的癌相关成纤维细胞（CAF）会参与胞外基质沉积和组织结构重塑，形成致密基质结构，也会阻止 T细胞进入肿瘤组织进行杀伤。
当然，免疫逃逸并不是CSC独有，许多非CSC细胞同样能利用这些机制。
04
谁捣乱，这么多年没出大药
CSC理论已经过去三十多年，相关靶点和通路研究也很多，但从药物研发看，针对这一机制至今没出现可圈可点的药物。
多个药物尝试通过抑制CSC相关信号通路、改变肿瘤干性或干预微环境来提高治疗效果。一些在临床前模型中获得了不错结果，但进入临床后，往往遭遇毒性、患者选择和疗效不足等问题。
WNT、NOTCH、Hedgehog 这三条通路既维持CSC，也承担正常组织干细胞的生理功能。这意味着阻断相关信号通路，可能同时影响正常组织的活动。
γ-secretase抑制剂MK0752在实体瘤与中枢神经系统肿瘤的多项试验中出现胃肠道毒性（腹泻、恶心），限制了剂量递增与联合策略。
Hedgehog抑制剂IPI-926在转移性或局部晚期软骨肉瘤II期中未改善无进展生存或总生存，仅有少数患者出现轻微肿瘤缩小。
还有通路冗余，抑制NOTCH可引起 PI3K/AKT 轴代偿性激活；在结直肠癌与胰腺癌中阻断Hedgehog信号，反而会上调Wnt活性。
此前，针对WNT信号的Ipafricept（OMP-54F28）等药物早期临床研究虽观察到一定信号，但单药疗效不明确，安全性和患者筛选是重要挑战。
这说明一个通路与癌症干性有关，不代表所有依赖这一通路的生物学过程都可以安全、有效地受到药物干预。
Napabucasin（BBI608）曾被定位为FIC癌症干性抑制剂，靶向STAT3 并在结直肠癌等适应症中开展临床试验 ，早期研究疾病控制率很好，但四个注册试验接连失败。
当然，Napabucasin失败不能证明CSC理论是错的，它的药理也不能简单等同于选择性清除CSC。只能说明这个产品未能证明预期的生存获益。
但提示找到一种耐药机制和开发出能患者获益的药物间还有很长距离。
患者筛选角度也有很多问题。
没有标志物或技术能跨瘤种定义CSC，现实的采样也会改变观测对象；解离、分选、治疗暴露或微环境变化，都能快速诱导干样状态，同时改变功能行为和标志物表达。
这就带来了适应症选择、临床入排标准、药效标志物、给药时机和终点评价等实际药物的开发问题。
05
有啥值得关注的？
说了这么多困难，有什么开发思路么？
直接清除具有再生能力的癌细胞最符合传统药物开发思维。寻找靶点表，设计抗体、ADC或CAR-T等药物，将其清除。
但问题依然是肿瘤特异性，必须考虑正常组织毒性、抗原表达异质性，及治疗后可能发生的细胞状态转换。
第二是如何阻止重新获得干性；WNT、YAP/TAZ、表观遗传调节和代谢重编程等方向具有这样的价值。可以将CSC相关干预与免疫治疗、微环境调节或者常规抗肿瘤治疗结合起来。
通过改变肿瘤基质提高免疫细胞浸润，或利用能够适应抑制性微环境的新一代细胞治疗，提高残存肿瘤细胞的清除率。
利用单细胞组学、空间组学、循环肿瘤DNA及功能性模型等，把过去难以观察的残存细胞状态，转化为能指导临床的生物标志物，也许是CSC研究下一阶段最需要完成的工作。
总之，CSC这条机制，还是有很多值得期待的东西的！
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