研究結(jié)果
1. 高復(fù)發(fā)細(xì)胞（HRCs）的鑒定
作者對大量RNA-Seq的數(shù)據(jù)（其中包括TCGA數(shù)據(jù)庫和6個公共 CRC 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集）進行整合分析一共獲得1830個樣本，確定了HR > 1和 P < 0.05的2,530個預(yù)測疾病復(fù)發(fā)的基因（圖1a），并發(fā)現(xiàn)其中有99個基因（在下文中被稱為上皮特異性高風(fēng)險基因集，EpiHR）顯示出腫瘤上皮細(xì)胞限制特異性上調(diào)表達（圖1b-d）。通過UMAP分析，研究發(fā)現(xiàn)27個CRC患者中有18個含有EpiHR基因集標(biāo)記的細(xì)胞（圖1f-h），并將這個腫瘤細(xì)胞群稱為高復(fù)發(fā)性細(xì)胞（HRCs）。對HRCs 與非 HRCs進行差異表達分析并通過基因富集分析，發(fā)現(xiàn)HRCs與缺氧、細(xì)胞間粘附、細(xì)胞外間質(zhì)、肌動蛋白細(xì)胞骨架和調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移有關(guān)通路顯著富集（圖1i）
 

Fig 1. 鑒定預(yù)后差的上皮CRC細(xì)胞

2. 轉(zhuǎn)移性細(xì)胞狀態(tài)的動態(tài)變化
作者用一種新的轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)小鼠模型，研究 HRC 對轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)的貢獻，模擬手術(shù)切除原發(fā)腫瘤后發(fā)生轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)的過程，分析在切除原發(fā)性CRC后檢測肝臟中轉(zhuǎn)移細(xì)胞的變化，確定肝臟中有微轉(zhuǎn)移、小轉(zhuǎn)移和大轉(zhuǎn)移（圖2a-d）。UMAP 顯示原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移瘤的腫瘤細(xì)胞在很大程度上是重疊的（圖 2e,f）)，聚類分析確定了六個細(xì)胞亞群（圖2g）()。接下來，研究人員通過軌跡推斷算法 CellRank在轉(zhuǎn)移進展過程中預(yù)測了HRCs是微轉(zhuǎn)移瘤的起源（圖2i-t）。
 

Fig 2. CRC轉(zhuǎn)移的時空動態(tài)變化

3. HRC的特征分析
通過分析人和小鼠的scRNA-Seq數(shù)據(jù)集，發(fā)現(xiàn)人鼠CRC中的HRCs 一致地表達了核心基因的大部分子集，其中，EMP1在 HRCs 中高表達，利用Emp1來追蹤腫瘤復(fù)發(fā)期間的HRCs，發(fā)現(xiàn)EMP1-TOM^high的細(xì)胞群處于侵襲部位的前沿以及腫瘤出芽部位，HRCs具有遷移和傳播到其他器官的能力，細(xì)胞在向外轉(zhuǎn)移生長后會產(chǎn)生非HRC細(xì)胞群（圖3b-k）。
 

Fig 3. EMP高表達細(xì)胞富集于侵襲前端和轉(zhuǎn)移灶

4. 殘留的EMP1+細(xì)胞導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)
利用插入 Emp1基因座的誘導(dǎo)型caspase-9在腫瘤中進行細(xì)胞消融實驗，通過DIM治療特異性剔除高表達EMP1的腫瘤細(xì)胞（圖4a-e）。結(jié)果表明在原發(fā)性腫瘤生長期間進行DIM治療，大多數(shù)小鼠沒有出現(xiàn)肝和肺轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，而在原發(fā)性腫瘤切除一周后進行DIM治療，所有小鼠都出現(xiàn)轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)（圖4f-l）。由此可見，在原發(fā)性CRC切除后，EMP1^high HRCs會導(dǎo)致腫瘤的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移，但在轉(zhuǎn)移完成后，這類細(xì)胞并非腫瘤生長必須的。
 

Fig 4. EMP1^high細(xì)胞是遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移的起源

5. 新輔助免疫治療可以避免復(fù)發(fā)
假設(shè)在類器官定植開始時，缺乏成熟的 TME 使 HRCs 暴露于后天免疫系統(tǒng)，但擴散的細(xì)胞通過免疫調(diào)節(jié)分子繞過免疫攻擊。為了測試微轉(zhuǎn)移性疾病對免疫治療的易感性，用抗 PD1抗體聯(lián)合抗 CTLA4抗體治療小鼠，即在手術(shù)切除原發(fā)腫瘤之前（圖5k–p）。這種方法增加了原發(fā)性結(jié)直腸癌中 CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞的數(shù)量（圖5l,m），但是腫瘤生長速率不變，無轉(zhuǎn)移發(fā)生（圖5o-p）。相比之下，手術(shù)后2周應(yīng)用相同的治療方案并不能阻止轉(zhuǎn)移性腫瘤的生長（圖5s），這與在轉(zhuǎn)移性微衛(wèi)星穩(wěn)定的 CRC 患者中觀察到的檢查點免疫治療失敗相一致。因此，在轉(zhuǎn)移定植后的時間窗內(nèi)，免疫治療能有效地消除殘留疾病并防止隨后的轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)。
 

Fig 5. 新輔助治療抑制CRC遠(yuǎn)端復(fù)發(fā)

總結(jié)
本研究通過構(gòu)建CRC類人小鼠轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)模型，揭示了一群EMP1高表達的HRC細(xì)胞對于轉(zhuǎn)移定植至關(guān)重要，而LGR5+干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞對于CRC轉(zhuǎn)移后的生長起關(guān)鍵作用。揭示了 CRC 殘留疾病的細(xì)胞狀態(tài)動力學(xué)，并預(yù)期針對 HRCs 的治療可能有助于避免轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)。為消除殘余病變，開發(fā)新的診斷工具和新療法提供了新的思路。

參考文獻：
Cañellas-Socias A, Cortina C, Hernando-Momblona X, Palomo-Ponce S, Mulholland EJ, Turon G, Mateo L, Conti S, Roman O, Sevillano M, Slebe F, Stork D, Caballé-Mestres A, Berenguer-Llergo A, Álvarez-Varela A, Fenderico N, Novellasdemunt L, Jiménez-Gracia L, Sipka T, Bardia L, Lorden P, Colombelli J, Heyn H, Trepat X, Tejpar S, Sancho E, Tauriello DVF, Leedham S, Attolini CS, Batlle E. Metastatic recurrence in colorectal cancer arises from residual EMP1+ cells. Nature. 2022 Nov;611(7936):603-613. doi: 10.1038/s41586-022-05402-9. Epub 2022 Nov 9. PMID: 36352230.