孫星星，閔大六

上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院腫瘤內科，上海 200000

骨肉瘤是臨床常見的骨組織原發(fā)性惡性腫瘤，青少年多發(fā)，好發(fā)于四肢長骨干骺端，尤其是股骨遠端及脛骨、肱骨近端，目前臨床上的標準治療方案主要為化療與手術的聯合治療[1]。盡管近年來隨著醫(yī)療水平的不斷發(fā)展，骨肉瘤患者的生存率得到了提高，但由于骨肉瘤極易發(fā)生遠處轉移及化療耐藥，因此患者的預后仍不盡如人意[2]。然而目前關于骨肉瘤的具體發(fā)生機制尚不清楚。近年來，腫瘤微環(huán)境被越來越多的研究證實與骨肉瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關。腫瘤微環(huán)境包括非腫瘤細胞和細胞外基質。在腫瘤微環(huán)境中，非腫瘤細胞如間充質干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）、成纖維細胞、免疫細胞等在腫瘤的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。值得一提的是，MSC在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展中的作用受到越來越多的關注。本文就MSC與骨肉瘤關系的最新研究進展作一綜述。

1 MSC概述

MSC來源于發(fā)育早期的中胚層和外胚層，具有強大的自我更新能力和多向分化潛能，在適宜的條件下能夠分化為肌細胞、成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、基質細胞等多種細胞。骨髓和脂肪組織是MSC的豐富來源，成人和胎兒的腎臟、皮膚、臍帶和胎盤等都能分離出MSC[3-4]。MSC具有促進傷口愈合的功能，在此過程中，MSC能夠感受到傷口周圍的環(huán)境變化，通過分泌一系列細胞因子和生長因子對傷口發(fā)揮作用，包括抑制炎性反應、血管生成、再上皮化、傷口收縮和細胞外基質沉積，從而加速傷口愈合[5]。MSC促進組織修復的這一特性已經在多種疾病中被報道，包括帕金森病、中風和骨性關節(jié)炎等[6]。研究表明，處于腫瘤炎性微環(huán)境中的MSC同樣可分泌一系列細胞因子、炎性因子及趨化因子，促進腫瘤細胞的增殖和血管生成，進而加速腫瘤進展[7]。

2 MSC在骨肉瘤發(fā)展中的作用

2.1 MSC在骨肉瘤增殖中的作用

腫瘤細胞能夠在組織中不斷地生長與增殖，一方面，需要源源不斷的新生血管為腫瘤細胞提供充足的能量；另一方面，腫瘤細胞必須逃避由自然殺傷（natural killer，NK）細胞和CD8＋T細胞啟動的自體免疫監(jiān)視，從而達到免疫逃逸的目的。在兒童肉瘤中，MSC通過減少NK細胞受體NKp44和NKp46的表達，抑制NK細胞的細胞毒性作用[8]。此外，MSC分泌的一系列生長因子的促進腫瘤生長的作用同樣不可忽略。研究表明，在骨肉瘤中，MSC分泌的白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和血管內皮細胞生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）具有促進腫瘤生長的作用[9-10]。Du等[11]通過實驗證實MSC通過白細胞介素-8（interleukin-8，IL-8）/趨化生長因子受體 1（chemokine receptor 1，CXCR1）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）信號通路增強了骨肉瘤細胞對于失巢凋亡的耐受性，使骨肉瘤細胞不斷增殖。此外，外泌體在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮的作用也受到越來越多的關注。研究顯示，人骨髓來源的間充質干細胞（human bone marrow derived mesenchymal stem cell，hBMSC）分泌的外泌體可通過激活Hedgehog信號通路，促進骨肉瘤MG63細胞的生長[12]。

2.2 MSC在骨肉瘤遷移和侵襲中的作用

研究顯示，MSC通過“間充質向阿米巴樣運動轉變”的形式促進骨肉瘤細胞的侵襲和跨內皮遷移，在此過程中，單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）、生長調節(jié)致癌基因-α（growth regulated oncogene-α，GRO-α）及轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）等細胞因子發(fā)揮重要作用[13]。另有研究證明，MSC通過水通道蛋白1（aquaporin 1，AQP1）誘導骨肉瘤細胞的遷移與侵襲。當骨肉瘤與MSC共培養(yǎng)時，AQP1的數量上升，MSC介導的腫瘤細胞的遷移和侵襲能力增強。當使用AQP1抑制劑處理后，腫瘤細胞的遷移和侵襲能力明顯受到抑制[14]。Hu等[15]比較了骨肉瘤患者腫瘤原發(fā)部位和肺轉移部位凝血酶敏感蛋白-1（thrombospondin-1，TSP-1）的表達水平，結果發(fā)現，肺轉移部位的TSP-1表達明顯上調，且TSP-1的表達水平與骨肉瘤患者的Enneking分期及肺轉移有關。該研究進一步證實了TSP-1主要是通過上調轉移相關蛋白如基質金屬蛋白酶2（matrix metallopeptidase 2，MMP2）、基質金屬蛋白酶 9（matrix metallopeptidase 9，MMP9）和纖連蛋白1（fibronectin 1）的表達，發(fā)揮其促轉移作用。在此過程中，MSC分泌的轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）可以明顯促進骨肉瘤細胞中TSP-1的表達。由此可知，MSC主要是通過分泌細胞因子、轉變細胞運動形式等途徑促進腫瘤細胞的遷移與侵襲。

2.3 MSC和骨肉瘤的耐藥性

化療耐藥是腫瘤治療的一大瓶頸，嚴重地影響了腫瘤患者的預后。在腫瘤微環(huán)境中，一方面，在MSC的誘導下，更多的免疫細胞聚集到腫瘤部位，增加了腫瘤干細胞的比例；另一方面，MSC可以誘導腫瘤細胞獲得干細胞表型[7]。體外實驗證明，當卵巢癌細胞與MSC共培養(yǎng)時，腫瘤干細胞的比例明顯提高[16]。已有研究表明，腫瘤干細胞可通過一系列機制增強其對化療藥物的耐受性[17]。此外，MSC分泌一些細胞因子，如IL-6和IL-8，誘導骨肉瘤細胞獲得干細胞表型，導致骨肉瘤細胞對化療藥物（如多柔比星）的敏感性降低[18]。另一項研究發(fā)現，當使用治療劑量的順鉑和多柔比星處理骨肉瘤細胞后，MSC能夠明顯增加存活細胞的數量，深入研究發(fā)現，MSC分泌的IL-6通過激活信號轉導及轉錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信號通路，促進多藥耐藥蛋白 1（multidrug resistance protein 1，MDR1）和多藥耐藥相關蛋白（multidrug resistance associated protein，MRP）的表達，介導骨肉瘤細胞對化療藥物的耐藥[19]。由此可知，MSC通過增加MDR1和MRP的表達或誘導骨肉瘤細胞獲得干細胞表型，從而介導骨肉瘤的耐藥。

2.4 MSC抑制骨肉瘤的生長

盡管上述研究證實了MSC可以促進骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展，但是也有一些研究顯示MSC可以抑制骨肉瘤的生長。研究顯示，當用沖擊波干預成人MSC后，將其與骨肉瘤細胞共培養(yǎng)，MSC誘導產生的活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）能夠顯著誘導骨肉瘤細胞凋亡[20]。造成這種與之前結果截然相反的原因尚不清楚，可能受到多方面因素的影響，包括腫瘤模型不同、MSC的異質性、實驗方法和動物模型不同等。因此，MSC在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展過程中的具體作用機制值得進一步探討。

3 MSC的臨床應用前景

3.1 MSC在骨組織工程中的應用

骨缺損導致的骨愈合延遲或不愈合是骨腫瘤患者術后預后不佳的最主要原因，傳統(tǒng)的治療方法主要是自體骨移植，但由于二次創(chuàng)傷及血供不良等原因限制了其在臨床中的應用。近年來骨組織工程技術不斷發(fā)展，MSC因具有一系列重要特性而成為骨組織工程理想的種子細胞，與生物材料及細胞因子等相結合應用于骨組織工程[21]。研究證實，在股骨頭壞死早期通過局部注射MSC能夠抑制疾病的進展，且是安全有效的，5年隨訪發(fā)現，53例接受MSC治療的患者中僅2例患者因疾病惡化需要接受關節(jié)置換術[22]。MSC越來越多地被應用于各種損傷組織的修復，對于骨肉瘤術后大段骨缺損的患者，可以將MSC結合生物材料用于骨重建以改善患者預后。

3.2 MSC向腫瘤部位運載藥物

MSC能夠定向趨向腫瘤部位，這一特性使MSC成為抗腫瘤藥物的細胞運載工具，可以通過MSC運載治療藥物或轉染相關基因，進而更有效地發(fā)揮其抗腫瘤作用，目前被運載的藥物主要有白細胞介素、干擾素、抗腫瘤前體藥物、抗血管生成劑、促凋亡蛋白及生長因子拮抗劑等[23]。有研究者將腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（tumor necrosisfactor-related apoptosisinducing ligand，TRAIL）基因轉染至小鼠MSC中并與骨肉瘤細胞共培養(yǎng)，發(fā)現MSC可通過激活胱天蛋白酶8（caspase 8）誘導骨肉瘤細胞凋亡[24]。另有研究者通過轉染胞嘧啶脫氨酶（cytosine deaminase，CD）/5-氟胞嘧啶（5-fluorocytosine，5-FC）至MSC獲得穩(wěn)定表達CD/5-FC的MSC細胞株，并將其注入骨肉瘤移植瘤大鼠模型中，結果顯示MSC能夠明顯抑制腫瘤生長[25]。將載有骨保護素基因的腺病毒轉染至MSC并通過尾靜脈注入裸鼠體內時，MSC能夠趨向腫瘤部位，抑制腫瘤的生長且減少骨破壞，發(fā)揮骨保護作用[26]。MSC為骨肉瘤的治療提供了一個新的方向，可能是未來腫瘤治療的新熱點。

3.3 靶向MSC的上游和下游調節(jié)劑

由于MSC沒有特異性的細胞表面抗原，因此難以完全清除腫瘤微環(huán)境中的MSC，此時可以考慮在腫瘤的發(fā)生發(fā)展期間，通過靶向MSC的上游和下游調節(jié)劑，阻斷其與腫瘤細胞的交互作用，從而抑制腫瘤的發(fā)展，為治療腫瘤提供了一種新的策略[27]。IL-6和AQP1在骨肉瘤的侵襲與轉移中具有非常重要的作用，通過藥物靶向IL-6和AQP-1，骨肉瘤的侵襲與轉移能力受到明顯抑制[14,28]。研究發(fā)現，巖藻多糖提取物能夠通過抑制VEGF和基質細胞衍生因子-1的表達，抑制腫瘤組織的血管新生，進而降低骨肉瘤細胞的增殖能力[29]。由此推測，未來此種治療理念也將會越來越多地應用于骨肉瘤的治療。

4 小結與展望

目前，研究者對于腫瘤的關注點已經從腫瘤細胞本身轉移到腫瘤微環(huán)境，腫瘤微環(huán)境中的MSC成為關注的熱點。MSC可以定向趨向腫瘤部位并向其運載藥物發(fā)揮抗腫瘤作用。然而，MSC還可能會表現出促進骨肉瘤發(fā)生發(fā)展的作用。因此，針對MSC的抗腫瘤和促腫瘤作用，必須給予一套合理規(guī)范的評價體系，使患者最大程度地獲益。盡管目前MSC還沒有被大規(guī)模應用于骨肉瘤的臨床治療，但未來MSC對于包括骨肉瘤在內的腫瘤治療潛力很大，值得進一步深入研究。