癌症干细胞(CSCs)是恶性肿瘤进展的关键驱动因素，具有自我更新、高转移性和治疗耐药性。随着癌症的发展，癌细胞在茎状和分化的亚群之间表现出表型可塑性，每一个亚群都可以重建亲代细胞的组成。然而，这种可塑性的机制和功能在很大程度上仍是未知的。

中国科学院中国科学技术大学（USTC）ZHU Tao教授领导的研究团队在《自然通讯》杂志上发表了一项研究，揭示了CSCs调控的表型可塑性在转移定殖中的作用。

研究人员设计了体外共培养系统和体内共植入系统。基于这些系统，他们发现乳腺癌干细胞(BCSCs)通过BSCS衍生的分泌体抑制自身的能力。通过筛选、生物发光成像等方法，他们还发现DKK1在分泌体中发挥着关键作用。DKK1被鉴定为一种关键分子，可自主减少CSCs群体，并随后促进乳腺癌转移定植。

进一步的实验表明，这种BCSCs的自主抑制可以促使弥散性肿瘤细胞(DTCs)从休眠状态中退出，实现转移定植。然而，在许多BCSC转移模型中，DKK1的小分子抑制剂几乎可以完全阻断肺转移。

细胞铁死亡是由代谢异常和脂质过氧化引起的一种非凋亡的细胞死亡过程。与原发性乳腺癌相比，肺转移的癌细胞处于更高的氧化和铁质应激下。研究人员发现，侵袭性强的CSCs在肺转移瘤中浓度相对较高，在肺转移瘤中CSCs可分泌DKK1抑制CSCs。由于CSCs对铁死亡高度敏感，CSCs分泌的DKK1在肺转移中保护细胞不受铁死亡，从而促进了转移性生长。

本研究揭示了CSCs调控的表型可塑性在转移定植中的作用，并为有效抑制转移提供了新的治疗方法。

Nature Communications

DOI10.1038/s41467-022-29018-9

Cancer stem cell regulated phenotypic plasticity protects metastasized cancer cells from ferroptosis