《科学》子刊：临床前肿瘤研究不靠谱的原因找到了

近期，《科学·进展》杂志发表了来自美国印第安纳大学科研团队的研究成果，癌症相关临床前研究常用的21%氧气条件，会广泛地影响癌细胞的生理特征，包括癌细胞的增殖能力、关键信号通路以及对靶向治疗的敏感度等。

在生理条件下生长的癌细胞，有可能会比在实验环境下“更高更快更强”！21%其实是正常环境中氧气的浓度，但是在人体各种器官中，氧气浓度要低得多，通常在3%～10%，肿瘤内部氧气就更少，比如说正常乳腺中氧气水平大约为6.8%，而乳腺肿瘤中的氧气只有1.3%。低氧环境会通过缺氧诱导因子（HIF）调控细胞的生理，科研团队之前就已发现，在环境氧水平下的造血干细胞（HSC）会表现出更强的分化倾向和更低的移植能力。那么癌细胞也很可能会受到类似的影响。

该研究者们选了两种不同的乳腺癌模式小鼠，取出它们的肿瘤，在不同氧条件下暴露1小时并分析分子标志物；为了确定环境氧水平对癌细胞影响是否持久，暴露后的癌细胞还被再次移植、取出和分析。

研究者们选了两个标志物，LGR5是癌症干细胞（CSC）的功能性标志物，可以代表干细胞的增殖和自我更新能力，以及产生活性氧（ROS）的潜力，TSPAN8同样是CSC标志物。结果，在病理环境——5%氧气，也就是生理性缺氧（physioxia）的条件下，LGR5+细胞更多，再次移植后（TT）依然存在。不过TSPAN8在两种癌细胞中均无变化。进一步分析发现，在缺氧条件下培养的癌细胞中，干细胞相关基因Bmp6、Zeb1、Gli2表达水平都更高。缺氧环境下的HerNeu癌细胞要比自然环境下表达更多的PD-L1（CD274），PD-L1是免疫治疗的预后标志物，临床分析很可能因为氧水平受影响。

当研究者们把这些癌细胞移植给小鼠，可以看到，癌细胞成瘤比例更高，生长速度也更快。显然，实验中曾暴露于空气的癌细胞，很可能会影响移植实验里肿瘤生长特征和标志物的水平。

研究者们还测试了几种抗癌剂，包括靶向PIK3CAα的BYL719（alpelisib）、EGFR抑制剂厄洛替尼、拉帕替尼及化疗药紫杉醇。缺氧条件下的癌细胞明显比暴露于环境氧条件的更加耐药。缺氧环境下癌细胞在治疗后生存率更高。再用结肠癌细胞和以特殊方法抽取的卵巢癌患者腹水做验证实验，都发现氧水平对癌细胞基因组和蛋白组的广泛影响。不同氧环境下收集同一患者的样本，免疫细胞组成差异很大。