邵佳康，李 智，劉浩林，秦博宇，劉茗露，楊子仲，趙衛(wèi)紅，焦順昌

1 解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；2 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心 腫瘤內(nèi)科，北京 100853；3 南開大學(xué)醫(yī)學(xué)院，天津 300071

腫瘤細(xì)胞與胞外基質(zhì)，包括間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)、內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、免疫細(xì)胞和成纖維樣細(xì)胞，構(gòu)建了一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞生存微環(huán)境，即腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)[1]。目 前 多 項(xiàng) 研 究 證實(shí)MSCs可向腫瘤部位遷移，促進(jìn)腫瘤基質(zhì)形成，而MSCs與腫瘤細(xì)胞、腫瘤干細(xì)胞亦可在TME中通過多種方式相互作用促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移[2]。本文總結(jié)了MSCs促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的6個(gè)相關(guān)機(jī)制，為尋找潛在的治療靶點(diǎn)、優(yōu)化現(xiàn)有的抗癌策略提供參考。

1 MSCs與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)換

上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial–mesenchymal transition，EMT)的特點(diǎn)是下調(diào)上皮細(xì)胞相關(guān)蛋白的表達(dá)，包括E-鈣黏蛋白、γ-連環(huán)蛋白、斑珠蛋白、緊密連接蛋白；上調(diào)間葉細(xì)胞相關(guān)蛋白的表達(dá)，包括N-鈣黏蛋白、波形蛋白、纖維連接蛋白和平滑肌肌動(dòng)蛋白(smooth muscle actin，SMA)[3]。在此過程中，腫瘤組織的上皮細(xì)胞層因喪失上皮表型而失去表皮-基底極性后向間質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變，致胞間黏附力降低而細(xì)胞運(yùn)動(dòng)與遷移能力增強(qiáng)，歷經(jīng)基質(zhì)重塑等過程致癌細(xì)胞的擴(kuò)散和侵襲能力增強(qiáng)[4]。故EMT是癌細(xì)胞獲得侵襲性表型并導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移的重要過程。

在許多腫瘤中，MSCs分泌的肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factor，HGF)、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor，EGF)、血小板源生長(zhǎng)因子(platelet derived growth factor，PDGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGFβ)等可作為EMT的誘導(dǎo)信號(hào)，通過激活一系列促進(jìn)EMT進(jìn)程的轉(zhuǎn)錄因子，如Snail、Slug和TWIST等，調(diào)控腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移及耐藥過程[5]。如MSCs可通過傳遞gremlin1誘導(dǎo)食管癌細(xì)胞中EMT的發(fā)生，并由TGF-β/骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)軸調(diào)控增強(qiáng)了癌細(xì)胞的增殖和侵襲能力[6]。而MSCs分泌的IL-6、IL-15、β2-微球蛋白與MSCs表面的整合素-α5可分別在EMT介導(dǎo)下促進(jìn)肺癌、胃癌、食管鱗癌和肝癌的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移[7-10]。

文獻(xiàn)報(bào)道MSCs產(chǎn)生的外泌體也可通過EMT途徑提高腫瘤的侵襲性。如MSCs產(chǎn)生的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-19(fibroblast growth factor-19，F(xiàn)GF-19)外泌體可激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)信號(hào)通路觸發(fā)EMT，促進(jìn)鼻咽癌生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[11]。而最新研究表明MSCs產(chǎn)生的外泌體還可以通過自噬方式促進(jìn)骨肉瘤轉(zhuǎn)移[12]。此外，MSCs可與多種腫瘤細(xì)胞融合形成雜合體細(xì)胞，并由EMT調(diào)控誘導(dǎo)新生物學(xué)特性的產(chǎn)生，如惡性程度的增加、侵襲性能的增強(qiáng)和多能耐藥性的產(chǎn)生等。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)MSCs與肺癌細(xì)胞融合后可使癌細(xì)胞獲得干細(xì)胞的某些特征，并通過EMT機(jī)制促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移[13]。類似現(xiàn)象還在胃癌、肝癌、乳腺癌中得到證實(shí)[14-16]。因此，阻斷腫瘤實(shí)質(zhì)中發(fā)生的EMT過程，也許可控制多種腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移。

2 介導(dǎo)免疫抑制

MSCs具有很強(qiáng)的免疫抑制特性，故可支持腫瘤細(xì)胞逃避抗癌免疫攻擊而參與腫瘤發(fā)生發(fā)展過程。有文獻(xiàn)報(bào)道MSCs主要通過分泌細(xì)胞因子如

IL-1α、IL-4、IL-6、TGF-β、HGF、HLA-G、IFN-γ、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)和吲哚胺2,3-雙加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO)等，以及與各類免疫細(xì)胞間的相互作用，包括T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DC)、巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞等，介導(dǎo)TME中廣泛的免疫抑制過程[17]。在腫瘤形成的起始過程中，MSCs可協(xié)助腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages，TAMs)發(fā)揮重要功能，而TAMs由可殺死病原體的M1型細(xì)胞和誘導(dǎo)血管生成、組織重塑及介導(dǎo)免疫抑制的M2型細(xì)胞組成，后者可通過分泌EGF、PDGF、TGF-β、IL-4、IL-13、血管內(nèi) 皮 生 長(zhǎng) 因 子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[5,18-19]。目前有觀點(diǎn)認(rèn)為，TAMs可分為3個(gè)亞型，在TME中發(fā)揮不同作用，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移；其中循環(huán)TAMs可與癌細(xì)胞共同遷移，促進(jìn)基質(zhì)重塑、癌細(xì)胞侵襲和局部免疫抑制微環(huán)境的形成[19]。

有研究還證實(shí)MSCs可誘導(dǎo)CD4型T細(xì)胞由Th1向Th2轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致IFN-γ分泌減少而IL-4分泌增多，抑制了抗癌免疫細(xì)胞的激活[20]。而乳腺癌源MSCs除分泌TGF-β外，亦可通過CCL2信號(hào)通路募集髓源性抑制細(xì)胞共同發(fā)揮免疫抑制作用[21]。在促炎的瘤內(nèi)環(huán)境中，高水平的IFN-γ可使MSCs的細(xì)胞程序性死亡配體-1(programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1)表達(dá)增加以抑制T細(xì)胞活化[22]。還有研究表明MSCs通過分泌可溶性PD-L1/PD-L2介導(dǎo)類似的免疫抑制過程[23]。值得一提的是，MSCs分泌的IL-15可誘導(dǎo)T細(xì)胞中程序性死亡受體-1(programmed cell death protein-1，PD-1)表達(dá)上調(diào)發(fā)揮免疫抑制功能，為免疫治療提供了可能[8]。此外，有研究證實(shí)，在常氧和低氧條件下MSCs均因表達(dá)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，

CTLA4)發(fā)揮免疫抑制功能[24]。除抑制效應(yīng)T細(xì)胞增殖外，MSCs分泌的HLA-G和IDO還可抑制DC成熟、NK細(xì)胞活化與B細(xì)胞增殖，廣泛參與了抗癌免疫抑制過程[5,25]。因此，巧妙利用MSCs的免疫抑制作用，合理聯(lián)合其他免疫療法，也許會(huì)取得令人鼓舞的抗癌效果。

3 MSCs向癌相關(guān)成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化

與一般成纖維細(xì)胞不同，癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer associated fibroblasts，CAFs)高表達(dá)促腫瘤生長(zhǎng)因子、促血管生成因子和肌成纖維細(xì)胞特征性分子。有研究指出，CAFs在TME中具有類似基質(zhì)合成細(xì)胞、基質(zhì)降解細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞、血管形成細(xì)胞等的功能，可能對(duì)腫瘤的形成具有生物學(xué)意義[1]。此外，除提供促腫瘤形成的結(jié)構(gòu)與功能支持環(huán)境外，有學(xué)者認(rèn)為CAFs還與誘導(dǎo)干細(xì)胞壁龕形成、介導(dǎo)免疫抑制、促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移和調(diào)控化療藥物耐受等過程相關(guān)[1,26]。在腫瘤組織中，CAFs調(diào)控基質(zhì)的合成和降解穩(wěn)態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致血管形成異常及膠原纖維過度累積，為腫瘤的發(fā)生發(fā)展創(chuàng)造了良好條件[26]。

目前文獻(xiàn)報(bào)道CAFs來源于循環(huán)中招募的MSCs、成纖維細(xì)胞、組織中的原始干細(xì)胞及腫瘤實(shí)質(zhì)中發(fā)生的EMT。且多項(xiàng)研究表明MSCs可分化為CAFs并促進(jìn)了腫瘤形成與轉(zhuǎn)移[26-27]。一項(xiàng)有關(guān)結(jié)直腸癌的研究證實(shí)，CXCR4/TGF-β1軸可介導(dǎo)MSCs向CAFs的分化，在此過程中MSCs分泌的基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)及CAFs標(biāo)志物表達(dá)明顯上調(diào)[28]。后續(xù)研究表明TGF-β1是通過激活JAK/STAT3信號(hào)通路促進(jìn)了結(jié)直腸癌的肝轉(zhuǎn)移[29-30]。而Arena等[31]表明，肺癌中的MSCs也可分化為CAFs并高表達(dá)a-SMA和多種細(xì)胞因子，如TGF-β1、IL-6、TNF-α、VEGF和低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor，HIF-1)，協(xié)同促進(jìn)肺癌生長(zhǎng)。此外，骨橋蛋白可通過MZF1/TGF-β1通路誘導(dǎo)MSCs向CAFs的分化并促進(jìn)乳腺癌生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移[32]。因此，若能有效阻斷MSCs向CAFs的轉(zhuǎn)化，可從多個(gè)方面抑制腫瘤生長(zhǎng)。

4 介導(dǎo)對(duì)抗癌藥物的耐受

癌細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的耐受不僅涉及基因突變和多耐藥蛋白介導(dǎo)的內(nèi)在耐藥機(jī)制，還與TME中由MSCs調(diào)控的外在耐藥機(jī)制有關(guān)。如MSCs與髓系白血病細(xì)胞密切接觸后，可在整合素-α4的介導(dǎo)下激活A(yù)BC轉(zhuǎn)運(yùn)體促進(jìn)藥物外排，進(jìn)而誘導(dǎo)癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的耐受[33]。而在慢性淋巴細(xì)胞白血病中，MSCs通過下調(diào)B細(xì)胞表面受體CD20的表達(dá)降低了對(duì)利妥昔單抗的敏感度[34]。此外，MSCs與乳腺癌細(xì)胞間的物理接觸可激活非受體酪氨酸激酶c-Src及下調(diào)抑癌基因PTEN的表達(dá)，并由PI3K/AKT通路介導(dǎo)了對(duì)曲妥珠單抗的耐藥[35]。而卵巢癌細(xì)胞分泌的Hedgehog(HH)可誘導(dǎo)MSCs中BMP4的高表達(dá)，并形成BMP4/HH正反饋信號(hào)通路，促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞化療耐藥性的產(chǎn)生[36]。有研究表明MSCs分泌的IL-6還可誘導(dǎo)癌細(xì)胞中Bcl-2和Bcl-XL的表達(dá)，進(jìn)而抑制化療所致的細(xì)胞凋亡過程，與多種化療耐藥的產(chǎn)生有關(guān)[37]。

早前一項(xiàng)研究表明，暴露于順鉑中的MSCs產(chǎn)生的多不飽和脂肪酸具有抵抗化療所致細(xì)胞毒性作用，而阻斷環(huán)氧合酶-1和血栓素合成酶可有效抑制相關(guān)耐藥性的產(chǎn)生[38]。值得一提的是，該研究還發(fā)現(xiàn)非腫瘤部位的MSCs也能誘導(dǎo)對(duì)化療藥物的耐受，表明MSCs本身可能具有對(duì)抗化療藥物治療的作用[38]。MSCs還可通過分泌TGF-β1激活SMAD2/3通路而誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞中長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA MACC1-AS1)的表達(dá)，并通過拮抗miR-145-5p的功能而促進(jìn)胃癌細(xì)胞脂肪酸氧化依賴途徑耐藥性的產(chǎn)生[39]。MSCs亦可通過分泌PDGF-c、HGF、NO和IL-17a調(diào)節(jié)癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感度，在介導(dǎo)化療耐藥中發(fā)揮重要作用[40]。因此，以MSCs為靶點(diǎn)阻斷耐藥相關(guān)通路，或許可有效改善多種腫瘤治療的耐藥難題。

5 促進(jìn)腫瘤血管形成

MSCs可分化為內(nèi)皮樣細(xì)胞或周細(xì)胞，并通過分泌多種促血管生成因子、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和纖溶酶原激活物等，促進(jìn)腫瘤血管的形成[5]。在一項(xiàng)結(jié)直腸癌研究模型中，MSCs分泌的IL-6和血管生成素-1可誘導(dǎo)癌細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)皮素-1，并通過激活內(nèi)皮細(xì)胞中的AKT/ERK信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤血管的生成[41]。而MSCs產(chǎn)生的外泌體也可刺激癌細(xì)胞分泌VEGF，通過激活ERK1/2信號(hào)通路誘導(dǎo)腫瘤血管的形成[42]。此外，有研究證實(shí)甲狀腺激素可調(diào)控MSCs與內(nèi)皮細(xì)胞上的整合素αvβ3，通過啟動(dòng)非經(jīng)典信號(hào)通路誘導(dǎo)了新生血管形成、刺激腫瘤生長(zhǎng)[43]。目前，腫瘤血管形成的新途徑——“血管模擬”(vascular mimicry，VM)方式正成為研究熱點(diǎn)。其具體指腫瘤不依賴于典型的血管生成模式，而是通過創(chuàng)造自身的流體運(yùn)輸通道為腫瘤生長(zhǎng)輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[44-45]。Vartanian等[45]已證實(shí)，黑色素瘤細(xì)胞能通過VM方式在VEGF-A調(diào)控下增強(qiáng)MSCs的促血管生成潛能，進(jìn)而促進(jìn)黑色素瘤的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。因此，通過抑制MSCs生長(zhǎng)以阻礙腫瘤組織中的血管生成過程，也許會(huì)發(fā)揮類似抗血管類藥物的作用。

6 介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的“永生化”

癌癥的標(biāo)志性特征之一即擁有持續(xù)的增殖能力，而這種復(fù)制永生的能力與癌基因激活、抑癌基因失活以及端粒功能障礙等有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)大鼠MSCs可在體外發(fā)生自發(fā)轉(zhuǎn)化，而轉(zhuǎn)化后的MSCs含有高水平的p53突變體并呈現(xiàn)腫瘤干細(xì)胞樣特征，同時(shí)伴存活相關(guān)基因表達(dá)顯著上調(diào)，其可能與抑癌基因p16介導(dǎo)的表觀遺傳沉默有關(guān)[46]。Jeon等[47]的研究表明，內(nèi)源性非端粒酶RTA可能是MSCs與癌細(xì)胞間潛在的生物學(xué)標(biāo)志物及調(diào)節(jié)因子，通過與癌細(xì)胞共享自我更新和增殖的生物分子標(biāo)志物，MSCs可能以“組織駐留干細(xì)胞”的身份在腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用。此外，腫瘤的進(jìn)展過程中伴隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏和炎癥狀態(tài)，該條件下MSCs以自噬方式存活并釋放多種抗凋亡及促存活因子，如VEGF、FGF-2、PDGF、HGF、SDF-1α和TGF-β等，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活而抑制其凋亡[5]。因此，以MSCs為靶點(diǎn)間接抑制腫瘤細(xì)胞的“永生化”過程，也許可為抗癌治療提供更多選擇。

7 結(jié)語

本文綜述了MSCs在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的多種作用，這些作用通過相互影響、混合調(diào)節(jié)的方式促進(jìn)了腫瘤形成與轉(zhuǎn)移。更好地理解這些分子機(jī)制將為目前的抗癌治療提供更多選擇。如利用MSCs本身固有的“歸巢”特性，可將化療藥物精準(zhǔn)運(yùn)送至腫瘤部位進(jìn)行治療；經(jīng)基因修飾改造的MSCs可制成各類腫瘤疫苗，在癌癥的基因治療領(lǐng)域具有一定潛能。此外，隨著對(duì)MSCs促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制的進(jìn)一步理解，通過免疫治療等方式靶向清除腫瘤部位的MSCs以抑制腫瘤形成與轉(zhuǎn)移也值得探索。