更新时间：2026-06-05
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患者来源类器官（PDOs）作为可高度还原原代肿瘤组织结构、突变谱与药物反应特征的三维体外模型，已成为破解结直肠癌（CRC）异质性与化疗耐药机制重要的研究平台。结直肠癌属于全球范围内发病概率偏高的消化道恶性肿瘤，FOLFOX、FOLFIRI联合抗EGFR单抗虽为当前一线治疗的主体方案，但仍有相当比例的患者因原发或获得性耐药而预后不佳。如何在分子分型（CMS）框架下识别耐药驱动因子，并以类器官为桥梁开展可转化的联合干预策略验证，已成为该领域亟需突破的关键命题。
2026年5月，印度理工学院坎普尔分校（IIT Kanpur）科研团队联合多家科研机构，在《Nature Communications》在线发表题为"DKC1 promotes colorectal cancer progression and therapy resistance by dysregulating sphingolipid biosynthesis"的研究论文。研究团队系统阐明了端粒酶复合体核心组分DKC1在CRC进展与一线化疗耐药中的关键作用，揭示了DKC1—WNT信号正反馈环路与DKC1—SOX2—SGPP2鞘脂代谢调控轴的双重机制，并借助FOLFOX耐药患者来源类器官验证了DKC1与WNT双靶向联合干预的协同疗效，为CMS2亚型CRC的精准治疗提供了全新视角。
01 研究亮点
1.揭示新型分子分型驱动机制：明确DKC1高表达定义了与WNT信号高度活化的CMS2亚型CRC，并与DKC1—β-catenin构成正反馈环路，驱动肿瘤发生与维持。
2.解析鞘脂代谢调控新轴：发现DKC1—SOX2复合物在转录层面驱动SGPP2表达，重塑神经酰胺合成的补救途径，使C23、C24等超长链脂肪酸神经酰胺在肿瘤组织与外周血中显著富集，提示其作为血浆非侵入性诊断标志物的潜力。
3.类器官证实联合治疗新策略：在FOLFOX耐药患者来源类器官中证实DKC1抑制剂吡唑呋林联合WNT抑制剂XAV939可协同逆转耐药，为难治性CRC提供可转化方案。
02 研究内容
1.DKC1高表达提示结直肠癌不良预后
研究团队首先通过组织芯片（TMA, N=75）的免疫组化分析发现，约31%的CRC原发肿瘤中DKC1呈高强度表达，45%呈中等强度；进一步基于GSE6988队列、印度患者样本（N=13）的免疫印迹与免疫荧光，均证实DKC1在肿瘤组织中显著升高。泛癌RNA-seq（GDC-PANCAN）数据显示DKC1在CRC中特异性高表达，提示其作为靶点具有较低的脱靶风险。值得关注的是，无论患者KRAS或BRAF突变状态如何，高DKC1均与不良预后相关；TCGA-COAD的Kaplan-Meier生存分析表明，DKC1高表达组复发无生存期明显缩短。基于1538例CRC患者综合数据的差异表达分析共获得265个上调基因，富集于细胞周期调控、有丝分裂、DNA复制等致瘤性生物学过程（图1）。
图1. 结直肠癌患者中DKC1高表达与疾病侵袭性及不良生存相关。a. CRC患者TMA（N=75）DKC1免疫组化代表性图像，比例尺为100 μm（整切片）、40 μm（局部放大）。b. 基于(a)中染色强度的CRC患者分布柱图。c. 同批样本H-score（0–300）分布：高（N=23）、中（N=34）、低（N=18）。d. Ki-colon队列（GSE6988）中正常（N=28）与原发肿瘤（N=52）DKC1表达散点图。e. 印度CRC患者（N=13）肿瘤与癌旁正常组织DKC1免疫印迹密度定量。f. 印度CRC患者肿瘤（N=6）与癌旁正常（N=5）DKC1免疫荧光代表性图像，比例尺5 μm。g. (f)中DKC1/DAPI平均荧光强度定量。h. TCGA-COAD队列中DKC1高/低组（n=243）复发无生存Kaplan-Meier曲线。i. 与DKC1高表达正相关的265个基因经DAVID富集分析所得上调生物学过程。
2.DKC1沉默削弱CRC致瘤性并触发凋亡
研究者在SW620、Colo320HSR与WiDr三株高表达细胞中以慢病毒shRNA系统稳定敲低DKC1，并通过HPG点击化学标记验证DKC1沉默显著抑制新生蛋白合成。功能层面，DKC1敲低导致细胞增殖、克隆形成与肿瘤球形成能力大幅下降，干性标志物（SOX2、KIT、NANOG）协同降低；流式细胞术显示G2/M期阻滞明显，抗凋亡蛋白Bcl-xL下降，而活化Caspase-3与裂解PARP升高。同时，γH2AX阳性灶增加，提示DNA损伤反应活化。在NOD/SCID小鼠皮下移植模型中，SW620-shDKC1组肿瘤体积较对照减少约81%；进一步采用强力霉素诱导型shDKC1系统在裸鼠成瘤后施加时序性沉默，再次观察到约78%的肿瘤抑制率，且Ki67阳性指数显著下降，体重无明显波动，提示DKC1对体内肿瘤维持具有可逆且可控的依赖性（图2）。
图2. DKC1激发CRC致瘤表型并介导肿瘤发生。a. DKC1敲低与对照SW620细胞差异通路DAVID分析。b. shSCRM、shDKC1-2、shDKC1-3 SW620细胞增殖曲线。c. 同上细胞克隆形成实验，比例尺1 mm。d. 肿瘤球形成实验，比例尺400 μm。e. 肿瘤球中干性标志物表达。f. G2/M期相关基因表达。g. 凋亡通路蛋白免疫印迹。h. SW620 shSCRM与shDKC1接种NOD/SCID小鼠（N=6）后肿瘤体积曲线。i. 同(h)肿瘤大体图与肿瘤体积缩减百分比。j. 肿瘤切片DKC1与Ki67免疫组化（比例尺50 μm）与定量。k. 强力霉素诱导型shDKC1细胞接种裸鼠（N=5）的肿瘤生长曲线。l. 同(i)，针对Dox可诱导系统。m. 同(j)，针对Dox可诱导系统。图2k绘制使用BioRender。
3.经典WNT信号转录激活DKC1并构成正反馈环路
利用CMS基因签名进行GSVA分析以及ColoType 40基因签名分析，研究团队发现DKC1高表达患者高度富集于"CMS2 UP"签名；TCGA-COADREAD与CPTAC蛋白组数据同样支持DKC1在CMS2亚型中转录与蛋白层面的双重富集。在Apc^min及Apc条件性敲除小鼠模型中，结肠息肉与腺瘤组织的Dkc1表达较邻近正常组织显著升高。机制层面，siRNA介导的CTNNB1沉默显著下调DKC1表达；CRC类器官经WNT3A刺激后DKC1蛋白上调并伴随磷酸化β-catenin的核内积聚；启动子分析在DKC1上游识别出四个β-catenin/TCF7L2结合基序（CBM1–CBM4），ChIP-qPCR证实β-catenin在各位点的显著富集。反之，敲低DKC1亦导致β-catenin与TCF7L2表达下降，揭示两者构成正反馈调控环路（图3）。
图3. DKC1受经典WNT信号转录调控。a. TCGA-COADREAD中DKC1及WNT靶基因在不同CMS亚型的热图。b. CPTAC队列（N=76）中各CMS亚型DKC1蛋白表达。c. Apc改变状态下小鼠结肠组织（GSE65461）不同时间点Dkc1表达盒须图。d. siRNA沉默CTNNB1后SW620、WiDr与Colo320HSR细胞DKC1转录水平。e. 同(d)蛋白水平，CD44为阳性对照。f. 三例CRC PDOs经WNT3A刺激后DKC1亚细胞表达免疫印迹；Lamin A为核内对照、α-tubulin为胞质对照、p-β-catenin（Ser675）为WNT激活阳性对照。g. DKC1启动子上β-catenin结合基序（CBM1–4）位置示意（上）与SW620细胞β-catenin ChIP-qPCR富集结果（下），LGR5、ANKARD5为阳性对照，CD70为阴性对照。h. 经典WNT驱动DKC1及正反馈环路示意图（BioRender绘制）。
4.DKC1扰动鞘脂代谢，富集超长链神经酰胺
转录组GSEA分析提示DKC1沉默后鞘脂代谢相关通路呈下调趋势。研究团队随即在SW620细胞与CRC患者肿瘤组织（DKC1高/低，N=9）中开展UHPLC-MS/MS脂质组学分析。细胞层面，DKC1沉默导致多种神经酰胺与鞘氨醇下降，而磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺及鞘磷脂上调；患者层面，DKC1高表达组呈现超长链脂肪酸神经酰胺（特别是Cer(d18:2/23:0)与Cer(d18:1/24:0)）的明显富集，VIP评分均>1.7。脂质本体网络（LION）分析进一步验证了DKC1高表达组中超长链神经酰胺与线粒体相关本体的上调。基于C24神经酰胺的竞争性ELISA检测显示，DKC1阳性CRC患者血清中C24神经酰胺水平较健康对照显著升高，提示其作为血清非侵入性诊断标志物的临床转化潜力（图4）。
图4. DKC1扰动CRC脂质稳态。a. SW620 DKC1敲低与对照转录组的脂质代谢过程GSEA。b. DKC1敲低SW620细胞中差异脂质种类火山图（FDR≤0.05者标注）。c. 同(b)中VIP评分>1.7的关键差异脂质。d. DKC1高（P1、P6–P9）与DKC1低（P2–P5）CRC患者肿瘤组织差异脂质火山图。e. 同(d)中VIP评分>1.5的脂质，C23、C24神经酰胺在DKC1高组上调（红色）。f. DKC1高 vs DKC1低患者样本LION本体网络分析。g. DKC1高（n=5）与低（n=4）患者肿瘤中Cer(d18:1/24:0)与Cer(d18:2/23:0)浓度及ROC评估。h. 化疗耐药CRC患者肿瘤（T100–T104）与癌旁（N100–N104）DKC1免疫印迹（上）；CRC患者与健康志愿者血清C24神经酰胺水平箱式图（下）。
5.DKC1—SOX2轴驱动SGPP2，强化CRC恶性表型
整合转录组与脂质组学的联合通路分析定位到鞘脂代谢中的关键基因——鞘氨醇-1-磷酸酶2（SGPP2）。在49例印度CRC样本中，SGPP2与DKC1转录水平呈强正相关，且SGPP2水平随肿瘤分期升高而递增；TMA免疫组化显示约67%病例SGPP2与DKC1呈中—高共表达。机制研究发现，DKC1与SOX2存在物理相互作用，二者协同结合SGPP2启动子上游的两个SOX2结合基序（SBM1、SBM2），DKC1敲低使SOX2在该启动子的富集显著下降。功能上，SGPP2沉默重现了DKC1敲低后的增殖与克隆形成抑制表型，而在DKC1敲低细胞中过表达SGPP2可挽救其致瘤性。S1P-ELISA检测显示DKC1或SGPP2敲低均导致鞘氨醇-1-磷酸（S1P）积累；CERS1、CERS4表达代偿性上调，揭示该轴对补救途径神经酰胺合成的精细调控。更重要的是，SGPP2过表达可在DKC1敲低背景下重新激活β-catenin与CD44，提示鞘脂代谢通过Gb3等中介反向激活WNT信号（图5）。
图5. DKC1经SGPP2正向调控驱动CRC致瘤性。a. 49例印度CRC样本DKC1与SGPP2表达热图。b. CRC样本（N=75）DKC1与SGPP2免疫组化代表性图像，比例尺100 μm/40 μm。c. (b)的列联表分析。d. (b)中DKC1与SGPP2共表达柱图。e. 印度CRC患者肿瘤（N=6）与癌旁（N=5）SGPP2免疫荧光，比例尺5 μm。f. (e)定量结果。g. DKC1敲低SW620中SGPP2转录（下）与蛋白（上）水平。h. SW620细胞中DKC1与SOX2的免疫共沉淀。i. shSCRM与shDKC1 SW620中SOX2在SGPP2启动子的ChIP-PCR富集。j. SGPP2敲低SW620细胞增殖曲线。k. 同(j)克隆形成实验代表性图（上）与定量（下），比例尺0.5 mm。l. shSCRM+EV、shDKC1+EV、shDKC1+SGPP2同源SW620细胞增殖曲线。m. 同(k)，针对(l)细胞。n. (i)细胞中S1P水平。o. (j)细胞中CD44转录表达。p. (l)细胞中CTNNB1表达。q. DKC1敲低/SGPP2回补SW620细胞中CD44表达。r. (p)对应的核质分级免疫印迹，Lamin A为核内对照。
6.靶向DKC1再致敏化疗，PDOs证实联合阻断疗效
研究者通过梯度筛选构建HCT116的5-FU、FOLFIRI、FOLFOX耐药亚系，发现耐药细胞DKC1表达显著上调，尤以(5-FU+Ox)^R最甚。在NOD/SCID小鼠模型中，shDKC1可使FOLFOX耐药肿瘤重新对化疗敏感，肿瘤体积、SGPP2、Ki67降低而Caspase-3升高。鉴于单独WNT抑制效果有限，研究者在裸鼠中评估了吡唑呋林（DKC1抑制剂）与XAV939（WNT抑制剂）单药及联合方案，联合组肿瘤抑制率颇为显著，且小鼠体重与肝肾生化指标稳定。最终，研究团队从一线化疗失败的DKC1高/SGPP2高患者中建立耐药类器官（R1、R2），4种方案（5-FU、5-FU+吡唑呋林、5-FU+XAV939、三药联合）的浓度梯度筛选显示，三药联合在约1 μM浓度即出现明显协同效应，活力显著下降。图7整合呈现了DKC1—WNT—SGPP2/鞘脂代谢—耐药的完整调控网络（图6-图7）。
图6. 靶向DKC1可重新致敏化疗，DKC1与WNT联合抑制协同抑制CRC进展。a. HCT116(5-FU+Ox)^R shSCRM与shDKC1接种NOD/SCID小鼠（N=5），施以FOLFOX或溶剂的肿瘤生长曲线。b. (a)对应肿瘤大体图（上）与肿瘤体积缩减百分比（下），N=5。c. (a)肿瘤切片DKC1、SGPP2、Ki67、Caspase-3免疫组化代表性图（上，比例尺50 μm）与定量（下）。d. HCT116(5-FU+Ox)^R细胞接种裸鼠后给予吡唑呋林（N=5）、XAV939（N=6）、联合（N=6）或溶剂（N=6）的肿瘤生长曲线。e. (d)对应肿瘤大体图与缩减百分比。f. 一线化疗无应答患者CRC耐药类器官（R1、R2）建立流程与四种治疗方案示意图（BioRender绘制）。g. R1、R2类器官在吡唑呋林与XAV939不同浓度下的明场图像（上，比例尺10 μm，放大倍数20×）与细胞活力热图。
图7. DKC1介导CRC发病机制、调控环路及其诊断与治疗意义全景示意图。示意图展示了高DKC1在CRC中介导肿瘤发生、DNA损伤应答（DDR）、脂代谢重塑和耐药等表型；机制层面，WNT调控的DKC1通过SGPP2扰动鞘脂代谢，激活经典WNT信号形成正反馈环并赋予化疗耐药；DKC1高表达患者中富集的超长链脂肪酸神经酰胺可作为潜在诊断标志物；最终，DKC1与WNT信号的联合阻断为克服耐药提供治疗策略（BioRender绘制）。
03 未来展望
该研究将DKC1从经典的端粒维持与rRNA假尿苷化角色推向CRC致瘤、代谢重塑与耐药的核心枢纽，并通过类器官平台完成了从机制到药物干预的闭环验证。后续研究值得在以下方向继续深入：第一，扩大独立队列（尤其多种族、多分期）对C23/C24神经酰胺的血浆诊断与疗效预测价值进行前瞻性验证；第二，明确DKC1—SOX2复合物在不同CMS亚型中的染色质占据图谱及其对核糖体生物合成的全局影响；第三，开发口服可及、靶向特异性更高的DKC1抑制剂，并探讨其与抗EGFR、免疫检查点抑制剂的组合潜能；第四，借助高通量类器官—类器官药敏平台构建DKC1高表达难治性CRC的伴随诊断与精准用药决策体系，最终推动DKC1/WNT双靶向策略向临床I/II期试验转化。
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