Nat Commun：细胞也有“社交圈”，肿瘤微环境中的“邻里关系”如何影响癌症发展？

在癌症的世界里，肿瘤细胞常常被视为“主角”，而周围的非癌细胞则像是默默无闻的“配角”。

然而，近日一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“A quantitative spatial cell-cell colocalizations framework enabling comparisons between in vitro assembloids and pathological specimens”的研究报告中，来自斯坦福大学等机构的科学家们通过研究发现，这些“配角”（尤其是成纤维细胞）或许对肿瘤的发展和治疗反应有着意想不到的巨大影响。

文章中，研究人员提出了一个名为“colocatome”（共定位组，co-locate-ome）的新概念，试图通过分析细胞间的“邻里关系”来揭示肿瘤微环境的秘密。癌症从来都不是一种简单的疾病。过去几十年中，科学家们一直专注于研究癌细胞的基因突变和代谢变化，试图找到治愈癌症的钥匙；然而随着研究的深入，他们逐渐意识到，肿瘤内部和周围的细胞环境（肿瘤微环境）在癌症的发展中扮演着至关重要的角色，肿瘤微环境中不仅有癌细胞，还有成纤维细胞、免疫细胞、内皮细胞等多种非癌细胞，这些细胞之间能发生相互作用从而共同塑造肿瘤的特性。

研究者Sylvia Plevritis博士指出，肿瘤中并非所有细胞都是癌细胞，其甚至不一定是占主导地位的细胞类型；还有许多其它细胞类型在支持肿瘤生长。这些非癌细胞通过与癌细胞的相互作用来影响肿瘤的生长速度、药物敏感性甚至代谢状态。为了更好地理解细胞间的相互作用，研究人员提出了“共定位组”这一概念，顾名思义，共定位组能记录肿瘤细胞及其邻近细胞的详细信息，包括细胞类型、数量以及它们之间的空间关系；通过分析这些“邻里关系”，研究人员希望能揭示肿瘤微环境中的潜在规律。

这项研究中，研究人员首先在实验室中构建了肺癌的实验模型，并利用人工智能技术分析这些模型中的细胞组织；结果发现，肺癌细胞在抗肿瘤药物的作用下会死亡，但当加入成纤维细胞后，整个肿瘤的结构发生了变化。研究者解释道，这种空间重组似乎导致了药物耐受性；就好像重新布置了房间的家具，却发现出口被堵住了，这一发现表明，肿瘤细胞周围的非癌细胞可能通过改变空间布局来帮助癌细胞抵抗药物治疗。

TAF-PDO和TCF-PDO LUAD组合体的细胞组成

为了验证实验模型的准确性，研究人员将实验室中的细胞共定位模式与患者肿瘤活检样本进行了对比。他们发现，实验模型中观察到的大多数细胞共定位模式在患者肿瘤中也存在，这表明实验模型能够准确反映人体内的肿瘤微环境。通过分析数百种细胞配置，研究人员确认了实验模型与患者肿瘤之间的高度一致性，这种一致性至关重要，因为其意味着实验室中的模型可以作为研究肿瘤微环境的可靠工具。进一步研究后，他们发现，成纤维细胞与癌细胞之间的相互作用在肿瘤耐药性中起着关键作用，通过药物处理后，成纤维细胞和癌细胞的数量并未显著减少，但其空间分布发生了显著变化，这种变化可能促进了药物耐受性的发展。

这项研究的意义不仅在于揭示了肿瘤微环境中的细胞相互作用，还为未来的癌症治疗提供了新的方向。通过分析共定位组，研究人员或能预测某些药物对特定肿瘤的疗效，并根据肿瘤微环境的特点选择更有效的治疗方案。例如，如果某种细胞共定位模式与药物耐受性相关，医生可以尝试使用其他药物来打破这种耐受性。

此外，研究人员还计划利用人工智能技术识别特定的空间模式，并为不同类型的癌症创建细胞状态的图谱；他们希望发现某些空间模式是否在不同类型的癌症中共享，无论它们起源于身体的哪个部位，这或能帮助揭示肿瘤行为的普遍规律，并指导设计更广泛有效的治疗方法。

本文研究不仅让研究人员对肿瘤微环境有了更深入地理解，还表明，癌症治疗不能仅仅关注癌细胞本身，还需要考虑其所处的“社交圈”。通过研究细胞间的“邻里关系”，研究人员或能找到打破肿瘤耐药性的新方法，从而为癌症患者带来新的希望。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Bouchard, G., Zhang, W., Ilerten, I. et al. A quantitative spatial cell-cell colocalizations framework enabling comparisons between in vitro assembloids and pathological specimens. Nat Commun 16, 1392 (2025). doi：10.1038/s41467-024-55129-6