治療抵抗/耐藥是腫瘤臨床治療面臨的一個(gè)相當(dāng)棘手的問題。耐藥機(jī)制的發(fā)生通常涉及到細(xì)胞代謝、增殖和氧化還原狀態(tài)等多種與腫瘤生存相關(guān)的信號通路，使得包括化療、靶向治療在內(nèi)的手段大大受限。一些原本敏感的腫瘤在靶向治療一段時(shí)間后也可能因?yàn)榘l(fā)生新的突變而產(chǎn)生耐藥。因此，人們試圖尋找出不同癌癥靶點(diǎn)的共有的“弱點(diǎn)”并開發(fā)一種針對該“弱點(diǎn)”的單一治療方法，從而克服腫瘤治療的抵抗。

近年來，細(xì)胞活性氧類（ROS）被發(fā)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞中異常升高，并與糖酵解、氧化還原、增殖信號傳導(dǎo)密切相關(guān)，表明其可能正是這種共有的“弱點(diǎn)”。此前，研究人員已經(jīng)能夠利用一種氣體放電技術(shù)低溫大氣等離子體（CAP）產(chǎn)生外源性ROS。CAP已被FDA批準(zhǔn)為一種導(dǎo)管引導(dǎo)手術(shù)刀，用于常規(guī)腫瘤和神經(jīng)外科手術(shù)，并在頭頸癌的臨床試驗(yàn)中顯示出療效。

2021年，來自西安交通大學(xué)、美國歐道明大學(xué)和猶他大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在耐藥的慢性髓性粒細(xì)胞白血病（CML）小鼠模型中，其開發(fā)的CAP治療方案能夠有效阻斷包括氧化還原平衡失調(diào)、糖酵解和細(xì)胞增殖在內(nèi)的三種癌癥生存相關(guān)通路，因此將該方案命名為Trident CAP (Tri-CAP)。Tri-CAP還能造成CML和原始CD34+造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的高效率凋亡，同時(shí)卻對非惡性的對照細(xì)胞影響甚微，其在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的良好表現(xiàn)也為克服白血病耐藥問題帶來了曙光。研究成果2021年12月21日刊登在最新的PNAS。

現(xiàn)有的ROS療法面臨的主要問題是無法確定ROS的有效濃度：ROS水平太低無法誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，太高則會(huì)激活促癌的HIF-α通路。該團(tuán)隊(duì)很好地克服了這一難題，他們在氧氣含量為3%的氬氣中使用等離子體射流（速度1.9 L/min）產(chǎn)生ROS，電極距離細(xì)胞培養(yǎng)基的距離為30毫米。這種CAP方案能夠在無細(xì)胞培養(yǎng)基中產(chǎn)生極低水平的ROS，遠(yuǎn)低于激活HIF-α通路所需的ROS水平，同時(shí)培養(yǎng)基的溫度、酸堿度等其他指標(biāo)則幾乎未受到影響。在正常細(xì)胞、伊馬替尼耐藥的CML細(xì)胞（BCR-ABLT315I細(xì)胞）和伊馬替尼敏感的CML細(xì)胞（BCR-ABLp210細(xì)胞）中，Tri-CAP能使耐藥的細(xì)胞產(chǎn)生異常低水平的胞外ROS和細(xì)胞內(nèi)ROS的一過性急劇升高，實(shí)現(xiàn)對耐藥細(xì)胞系的選擇性致死。

研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，Tri-CAP激發(fā)的低水平ROS打破了細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡。在BCR-ABL1+細(xì)胞系中，Tri-CAP通過兩種途徑破壞氧化還原平衡：胞內(nèi)過度的ROS產(chǎn)生和抗氧化防御減弱。相反，對照組的正常細(xì)胞在經(jīng)過三次相同處理后能迅速恢復(fù)氧化還原平衡。

研究還發(fā)現(xiàn)，Tri-CAP還可以抑制腫瘤代謝過程中的多個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)，并減少乳酸生產(chǎn)。在耐藥的BCR-ABLT315I細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，有氧糖酵解中的多個(gè)關(guān)鍵分子如PKM2、HK1、HK2和PDK1的蛋白表達(dá)水平在Tri-CAP治療后的0- 48小時(shí)內(nèi)逐漸降低， HK1幾乎完全缺失。

有氧糖酵解的產(chǎn)物乳酸是腫瘤主要增殖通路PI3K/AKT/mTOR的激活物之一，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步檢測了這一療法對該通路的影響，發(fā)現(xiàn)該通路激活的分子標(biāo)志物如磷酸化的mTOR、磷酸化的AKT在耐藥的CML細(xì)胞系中表達(dá)水平大幅下降，而在敏感的CML細(xì)胞系及對照組細(xì)胞中表達(dá)增加，促使腫瘤耐藥HIF-α表達(dá)水平呈現(xiàn)出類似的模式。

總之，這些結(jié)果表明Tri-CAP可以優(yōu)先阻斷抗耐藥CML中氧化還原穩(wěn)態(tài)、糖酵解和增殖（AKT/mTOR/HIF-1α）這三種癌癥生存的關(guān)鍵途徑，首次揭示了一個(gè)之前未報(bào)道過的腫瘤治療方法。

此外，Tri-CAP還能誘導(dǎo)耐藥細(xì)胞發(fā)生凋亡。接受Tri-CAP處理后的CML患者的CD34+造血細(xì)胞和祖細(xì)胞顯示出高凋亡率。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也證明這些該療法治療可減少腫瘤形成，提高荷瘤小鼠的存活率。

包括放療在內(nèi)的傳統(tǒng)ROS生成治療，通常依賴于高水平的ROS誘導(dǎo)癌細(xì)胞直接死亡，但同時(shí)腫瘤的生存相關(guān)通路被激活使得療效有限。相比之下，本研究巧妙地解決了這一問題，為未來的臨床研究提供了基礎(chǔ)。總的來說，Tri-CAP有望作為一種潛在的療法，克服和預(yù)防多種惡性腫瘤治療耐藥性。