當了這么多年實驗狗，咱都知道，體外實驗得結果，到了體內實驗又被推翻實在太常見不過……好些癌癥新藥，臨床前研究數據多么漂亮，到臨床上還是不行，說多了都是淚。

也沒辦法，生理病理環境確實復雜，一個小小得條件不同，敏感得癌細胞就給你玩上七十二變了。

近期，《科學·進展》雜志發表了來自美國印第安納大學科研團隊得研究成果[1]，科學家們發現，癌癥相關臨床前研究常用得21%得氧氣條件，其實會廣泛地影響癌細胞得生理特征，包括癌細胞得增殖能力、關鍵信號通路以及對靶向治療得敏感性等。

在生理條件下生長得癌細胞，有可能會比在實驗環境下“更高更快更強”！

先來說說癌細胞得“普遍缺氧”現狀。21%其實就是正常環境中氧氣得濃度，但是在我們得各種器官中，氧氣濃度要低得多，通常在3%-10%[2]，腫瘤內部氧氣就更少啦，比如說正常乳腺中氧氣水平大約6.8%，而乳腺腫瘤中得氧氣只有1.3%。

其實科學家們也不是頭一天發現這個問題，畢竟氧是特別關鍵得一個生存因素，低氧環境會通過缺氧誘導因子（HIF）調控細胞得生理，這個科研團隊之前就發現，在環境氧水平下得造血干細胞（HSC）會表現出更強得分化傾向和更低得移植能力[3]。

那么癌細胞也很可能會受到類似得影響啊！這么一想很多臨床前實驗得結果都不靠譜了有木有~

于是今天這個研究就出現啦。研究方案稍微有點復雜，咱們配合著圖來看一下。簡略地說，研究者們選了兩種不同得乳腺癌模式小鼠，取出它們得腫瘤，在不同氧條件下暴露1小時并分析分子標記物；為了確定環境氧水平對癌細胞影響是否持久，暴露后得癌細胞還被再一次移植、取出和分析。

實驗流程

順便一說，選擇1小時這個時長，主要是因為一般腫瘤組織從手術取出、處理樣品到病理學分析，暴露在自然環境中得時間差不多是1個小時。

研究者們選了兩個標志物，LGR5是癌癥干細胞（CSC）得功能性標志物，可以代表干細胞得增殖和自我更新能力，以及產生活性氧（ROS）得潛力[4]，TSPAN8同樣是CSC標志物[5]。

好了來看結果吧，效果非常得顯著啊，在病理環境——也就是5%氧氣生理性缺氧（physioxia）得條件下，LGR5+細胞更多！而且這種影響還不是一次性得，再次移植后（TT）依然存在。

不過TSPAN8在兩種癌細胞中均無變化

研究者們還做了進一步分析，發現在缺氧條件下培養得癌細胞中，干細胞相關基因Bmp6、Zeb1、Gli2表達水平都更高。

更惹人得是，研究者們發現缺氧環境下得Her/Neu癌細胞要比自然環境下表達更多得PD-L1（CD274），PD-L1可是免疫治療得預后標志物，臨床分析很可能因為氧水平得問題出差池啊。

PD-L1也會受氧水平影響

當研究者們把這些癌細胞移植給小鼠，可以看到，在21%氧中“沐浴”過得癌細胞成瘤比例更高，生長速度也更快。顯然，實驗中曾暴露于空氣得癌細胞，很可能會影響移植實驗里腫瘤生長特征和標志物得水平。

這還沒完，治療方面也會受影響吧？

研究者們測試了幾種抗癌劑，包括靶向PIK3CAα得BYL719（alpelisib）、EGFR抑制劑厄洛替尼、拉帕替尼及化療藥紫杉醇。缺氧條件下得癌細胞明顯比暴露于環境氧條件得更加耐藥。

缺氧環境下癌細胞在治療后生存率更高

研究者們還用結腸癌細胞和以特殊方法抽取得卵巢癌患者腹水做了驗證實驗，都發現了氧水平對癌細胞基因組和蛋白組得廣泛影響。

不同氧環境下收集得同一患者得樣本，免疫細胞組成差異很大

如此來看癌細胞真是太“敏感”了，環境中得氧居然能造成如此多得影響，乃至于讓癌細胞表現出完全不同得生理特征，之前得很多研究成果恐怕還需要修正一番。

而實驗狗此刻只想說：實驗越來越難做了！

參考資料：

[1] 特別science.org/doi/10.1126/sciadv.abh3375#R7

[2] S. R. McKeown, Defining normoxia, physoxia and hypoxia in tumours-implications for treatment response. Br. J. Radiol. 87, 20130676 (2014).

[3] C. R. Mantel, H. A. O’Leary, B. R. Chitteti, X. Huang, S. Cooper, G. Hangoc, N. Brustovetsky, E. F. Srour, M. R. Lee, S. Messina-Graham, D. M. Haas, N. Falah, R. Kapur, L. M. Pelus, N. Bardeesy, J. Fitamant, M. Ivan, K. S. Kim, H. E. Broxmeyer, Enhancing hematopoietic stem cell transplantation efficacy by mitigating oxygen shock. Cell 161, 1553–1565 (2015).

[4] H. Ohata, D. Shiokawa, Y. Obata, A. Sato, H. Sakai, M. Fukami, W. Hara, H. Taniguchi, M. Ono, H. Nakagama, K. Okamoto, NOX1-dependent mTORC1 activation via S100A9 oxidation in cancer stem-like cells leads to colon cancer progression. Cell Rep. 28, 1282–1295.e8 (前年).

[5] R. Zhu, O. Gires, L. Zhu, J. Liu, J. Li, H. Yang, G. Ju, J. Huang, W. Ge, Y. Chen, Z. Lu, H. Wang, TSPAN8 promotes cancer cell stemness via activation of sonic Hedgehog signaling. Nat. Commun. 10, 2863 (前年).

感謝丨代絲雨