胰腺癌研究新发现：单细胞状态下癌细胞集群形成与初级纤毛生成的奥秘

为探究原发性纤毛（PC）对胰腺癌（PDAC）生长的影响，研究人员用 PANC-1 细胞研究，发现 PC 促进癌细胞集群形成。

　　在癌症的神秘世界里，胰腺癌（Pancreatic Cancer，PC）如同一个可怕的恶魔，是全球范围内致死率极高的恶性肿瘤之一，预计到 2030 年将成为癌症相关死亡的第二大原因。尽管新辅助化疗和术后辅助化疗有一定效果，但患者的生存预后仍未得到显著改善。这主要是因为胰腺癌具有高度的肿瘤内异质性，即使在肿瘤形成后，其细胞还会不断积累基因异常。而且，胰腺癌的复杂性还体现在癌细胞能够从单细胞状态增殖，这一特性使得它难以被彻底清除，也是导致预后不良的重要因素。比如，在主动脉旁淋巴结中发现的少量胰腺癌微转移灶，以及血浆中的循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cells，CTC），都与不良预后密切相关。因此，寻找新的有效生物标志物和预后不良因素，对胰腺癌的诊断、疾病监测和治疗至关重要。

几乎所有细胞从胚胎发育到成年阶段，都会形成一种毛发状的膜状突起，即原发性纤毛（Primary Cilia）。原发性纤毛的核心结构是由 9 组双联微管呈旋转对称排列组成的轴丝，它从中心体的一对圆柱状结构之一的中心粒延伸出来。原发性纤毛在细胞信号传导中发挥着关键作用，其中的关键分子介导着对发育至关重要的信号通路，如刺猬（Hedgehog）通路、Wnt 通路和血小板衍生生长因子（Platelet-Derived Growth Factor，PDGF）通路等。原发性纤毛的遗传性畸形或功能障碍会引发多种被称为纤毛病（Ciliopathies）的遗传疾病，如巴德 - 毕德氏综合征（Bardet-Biedl syndrome）、朱伯特综合征（Joubert syndrome）和多囊肾病（Polycystic Kidney Disease）等。此外，原发性纤毛与细胞周期也有着紧密的联系，其形成和分解与细胞周期的调控相互影响。

大量研究表明，原发性纤毛缺陷与癌症进展密切相关，但它与癌症之间的关系在不同癌种以及同一癌种内部都存在争议。在胰腺癌中，之前的研究观点不一，有的认为抑制原发性纤毛形成会促进癌细胞增殖，有的则认为恢复原发性纤毛会增强癌细胞增殖。临床流行病学研究也发现，检测到原发性纤毛的胰腺癌患者淋巴结转移率更高，预后更差。然而，原发性纤毛形成或缺陷对胰腺癌进展的具体影响仍不明确。

为了深入探究原发性纤毛对胰腺癌生长的影响，广岛大学的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Medical Molecular Morphology》上。

在研究过程中，研究人员运用了多种技术方法。首先是细胞培养技术，使用人胰腺癌细胞系 PANC-1 和 MIA PaCa-2，在特定培养基中培养，为后续实验提供细胞样本。免疫细胞化学技术用于检测细胞中的原发性纤毛，通过对细胞进行固定、封闭、孵育一抗和二抗等操作，利用荧光显微镜观察原发性纤毛的情况。实时定量聚合酶链式反应（Real-time qPCR）技术则用于检测相关基因的表达水平，通过提取细胞总 RNA，反转录为 cDNA，再进行 PCR 扩增，分析基因表达变化。此外，还运用了 RNA 干扰（RNAi）技术，通过转染小干扰 RNA（siRNA）来敲低关键基因的表达，研究其对细胞的影响。

研究结果显示：

1. PANC-1 细胞集群中的细胞具有原发性纤毛：研究人员将 PANC-1 细胞在低密度条件下培养，发现单细胞状态下的 PANC-1 细胞增殖形成的细胞集群中，大量细胞拥有原发性纤毛。通过免疫染色和定量分析，约 50%（42.2 - 61.1%）的细胞在细胞集群中具有原发性纤毛，这表明单细胞状态能够释放 PANC-1 细胞形成原发性纤毛的潜力。
2. 初始细胞密度是影响原发性纤毛形成能力的重要因素：研究人员通过设置不同初始细胞密度和培养时间，使最终细胞密度可比。结果发现，较低初始细胞密度培养的 PANC-1 细胞形成原发性纤毛的频率更高。进一步实验排除了营养饥饿对结果的影响，表明 PANC-1 细胞从单细胞状态生长时比在大量培养时更容易形成原发性纤毛。而在 MIA PaCa-2 细胞中，初始细胞密度对原发性纤毛形成能力没有显著影响，这说明这种现象可能是 PANC-1 细胞特有的。
3. 经过有限稀释的 PANC-1 细胞具有较高的原发性纤毛形成能力：对 PANC-1 细胞进行有限稀释培养，所有克隆都具有形成原发性纤毛的能力，且克隆细胞比亲代 PANC-1 细胞具有更高的原发性纤毛形成率。同时，克隆 PANC-1 细胞表现出间充质样细胞形态，相关 EMT 标记物的 mRNA 表达发生变化，提示这些细胞可能通过 EMT 获得了间充质细胞的特性。
4. PANC-1 细胞的细胞集群形成依赖于原发性纤毛形成：研究人员通过 RNAi 技术敲低 KIF3A 或 IFT88 基因，这两个基因是原发性纤毛形成所必需的。结果发现，敲低后 PANC-1 细胞的原发性纤毛形成显著减少，细胞集群数量也明显降低，而细胞增殖能力没有显著变化。这表明细胞集群形成依赖于原发性纤毛形成。

综合研究结果和讨论部分，该研究揭示了一种胰腺癌（PDAC）细胞在单细胞状态下以原发性纤毛生成依赖的方式形成细胞集群的现象。高原发性纤毛生成率可能与 PDAC 的耐药性和癌症干性获得有关，而且细胞在单细胞状态下生长可能通过 EMT 促进原发性纤毛生成。虽然原发性纤毛在细胞增殖中的作用存在争议，但本研究表明在 PANC-1 细胞从单细胞状态生长的过程中，原发性纤毛生成能力的增强促进了细胞增殖和细胞集群形成。这一发现为理解 PDAC 的高转移潜力和不良预后提供了新的机制见解，原发性纤毛有望成为 PDAC 来源的具有高转移潜力的 CTC 的标志物，对胰腺癌的早期检测和治疗具有重要意义。不过，仍需进一步研究从单细胞状态生长导致原发性纤毛生成增加以及原发性纤毛生成依赖的肿瘤集群形成的潜在机制。