-01-引言

細胞可塑性是指細胞對內(nèi)在或外在因素的反應，轉(zhuǎn)而重編程并改變其命運和身份的能力�？伤苄圆粌H僅是干細胞的特征，細胞可以通過去分化（在同一譜系中將分化的細胞逆轉(zhuǎn)為未分化狀態(tài)）、轉(zhuǎn)分化（將分化的細胞轉(zhuǎn)化為另一分化的細胞譜系）以及上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）并獲得不同的表型。

可塑性對組織損傷、炎癥或衰老后恢復體內(nèi)平衡至關重要，但也可能導致腫瘤發(fā)生。在癌癥進展過程中，腫瘤細胞可以在細胞狀態(tài)之間切換，這一過程主要由細胞可塑性介導，以克服選擇性壓力。因此，細胞可塑性在很大程度上促進了腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性和適應性，并對腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和治療耐藥性產(chǎn)生重大影響。因此，了解驅(qū)動細胞可塑性的內(nèi)在和外在機制，以及這些機制如何促進腫瘤生長、增殖、轉(zhuǎn)移和藥物耐受，對我們?nèi)绾卫�用細胞可塑性進行抗癌治療至關重要。

-02-腫瘤發(fā)生的細胞可塑性

分化細胞恢復到干細胞樣狀態(tài)的能力對腫瘤發(fā)生具有重要意義，一些致癌驅(qū)動因素影響腫瘤發(fā)生過程中的可塑性。抑癌基因如TP53、RB1和PTEN調(diào)節(jié)發(fā)育分化程序，當它們功能失調(diào)時，導致癌癥發(fā)生。

例如在腺上皮細胞中，單能基底干細胞和管腔干細胞可以在腫瘤發(fā)生過程中重新獲得多能性。在小鼠前列腺腫瘤發(fā)生過程中，基底細胞中的Pten缺失促進基底向管腔進而向腫瘤細胞的轉(zhuǎn)分化。在小鼠乳腺癌中，磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶催化亞基α（Pik3ca）H1047R的表達在腫瘤發(fā)生早期誘導祖細胞的多能性，為腫瘤內(nèi)異質(zhì)性奠定了基礎。

炎癥也調(diào)節(jié)再生和腫瘤發(fā)生過程中的可塑性。在小鼠小腸中，炎癥后Lgr5+干細胞丟失，從而誘導Paneth細胞重新進入細胞周期，獲得干細胞樣特性，并有助于組織再生。在沒有炎癥的情況下，只有腸道干細胞才能在Apc缺失后誘導腫瘤形成。而Apc和Nfkbia的共同缺失激活了NF-κB信號傳導，誘導非干細胞形成腫瘤，表明炎癥信號可以擴大其腫瘤起始能力。

-03- 腫瘤生長和增殖的細胞可塑性

癌癥干細胞（CSCs）表達干細胞樣程序，能夠自我更新，維持腫瘤生長，并產(chǎn)生增殖能力更受限制的腫瘤細胞。在嚴格的意義上講，CSC會產(chǎn)生生長和分化潛力更有限的亞群，并永遠不會恢復到CSC狀態(tài)。然而，有證據(jù)表明，CSC和非CSC都是可塑性的，并且可能在某些條件下發(fā)生表型轉(zhuǎn)變。例如，異種移植小鼠癌癥類器官中Lgr5+CSCs的基因敲除限制了腫瘤生長而不會導致消退。然后，腫瘤由補充CSC池的增殖性Lgr5-細胞維持。當敲除停止時，Lgr5+CSC再次出現(xiàn)，導致腫瘤快速再生，并表明CSC敲除后分化程度更高的腫瘤細胞具有可塑性。這一發(fā)現(xiàn)得到了患者來源類器官的支持，這表明靶向CSCs而不防止細胞可塑性的治療是不夠的。

CSC生態(tài)位由異質(zhì)性和相互作用的細胞群組成，在腫瘤發(fā)生中起主要作用，對CSC調(diào)節(jié)和促進癌癥細胞可塑性至關重要。血管生態(tài)位是指由內(nèi)皮細胞、周細胞、平滑肌細胞和免疫細胞組成的一個專門的高度血管化區(qū)域，它通過影響干性、化療耐藥性、侵襲和轉(zhuǎn)移來創(chuàng)造一個允許腫瘤的微環(huán)境。

內(nèi)皮細胞通過分泌Wnt和Notch配體以及直接的細胞-細胞相互作用來維持CSC中的干性，內(nèi)皮細胞還通過IL-8和IL-6的分泌增加侵襲性和增殖。而CSCs可以通過分泌血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）誘導血管小叢形成，進而調(diào)節(jié)CSC的更新。

除了在腫瘤發(fā)生過程中吸引和重編程內(nèi)皮細胞外，CSCs還可以通過模擬血管轉(zhuǎn)分化為內(nèi)皮樣細胞。腫瘤內(nèi)的低氧水平可能促進CSCs干性并獲得內(nèi)皮特征，腫瘤細胞向內(nèi)皮細胞的分化已在不同的人類和小鼠癌癥模型中得到證實，但其生物學相關性尚不清楚。CAFs通過細胞因子分泌參與CSC維持，包括HGF、IGF2、TGFβ1、IL-6和多種趨化因子配體，并通過基質(zhì)金屬蛋白酶分泌和膠原和透明質(zhì)酸沉積參與基質(zhì)重塑。

免疫細胞也是CSC生態(tài)位的關鍵組成部分。CSC和巨噬細胞的通訊通過直接相互作用發(fā)生，其中巨噬細胞產(chǎn)生的CSC生態(tài)位促進了EMT，誘導CSC中的EphA4表達，這反過來促進細胞因子分泌并維持CSC干性。巨噬細胞分泌的細胞因子（例如TGF-β、IL-6、Wnt配體）主要通過STAT-3信號傳導促進腫瘤細胞的干性。

-04-轉(zhuǎn)移級聯(lián)中的細胞可塑性

轉(zhuǎn)移是通過多步級聯(lián)發(fā)生的，包括癌癥細胞從原發(fā)腫瘤脫離、局部侵入周圍組織、侵入血管或淋巴管、外滲、繼發(fā)器官定植和繼發(fā)腫瘤生長。越來越多的證據(jù)表明，只有某些腫瘤細胞亞群，稱為轉(zhuǎn)移起始細胞（MIC），能夠形成轉(zhuǎn)移。MIC具有高度可塑性，在整個轉(zhuǎn)移級聯(lián)過程中表現(xiàn)出不同程度的干性、EMT和代謝可塑性。

轉(zhuǎn)移起始

EMT對腫瘤轉(zhuǎn)移非常重要，EMT可以由不同的轉(zhuǎn)錄因子觸發(fā)，SNAI1、SNAI2、Twist1、ZEB1和ZEB2被認為是EMT的核心轉(zhuǎn)錄因子，可以誘導經(jīng)典的EMT程序，并且通常是共表達的。EMT促進干性，使MIC產(chǎn)生繼發(fā)性腫瘤。

在腫瘤發(fā)生過程中，癌癥細胞的代謝表型可以根據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)的可利用性、增殖率和腫瘤突變負擔而改變。轉(zhuǎn)移級聯(lián)增加了轉(zhuǎn)移腫瘤細胞的適應性，以克服營養(yǎng)變化和氧化應激，MIC通常表現(xiàn)為厭氧糖酵解增加。在多種癌癥中發(fā)生氧化磷酸化失調(diào)，并與EMT和預后不良相關。

生態(tài)位對于EMT誘導和轉(zhuǎn)移起始至關重要。成纖維細胞通過分泌細胞外基質(zhì)和基質(zhì)金屬蛋白酶來支持腫瘤細胞，促進遷移、侵襲和血管生成，并有利于腫瘤細胞的可塑性。腫瘤細胞分泌TGF-β對成纖維細胞在腫瘤發(fā)生中第一步的募集和激活至關重要。活化的成纖維細胞隨后激活TGF-β的自分泌和旁分泌，在腫瘤細胞中誘導EMT并促進免疫逃逸。此外，巨噬細胞也影響EMT和腫瘤細胞的可塑性。

腫瘤細胞的局部侵襲和播散

處于完全EMT狀態(tài)的腫瘤細胞侵入其周圍組織，而混合EMT狀態(tài)促進集體遷移，處于前沿的腫瘤細胞表現(xiàn)出比跟隨細胞更明顯的EMT表型�；旌螮MT細胞集體遷移與可塑性、干性、侵襲性和轉(zhuǎn)移能力增加有關。接下來，腫瘤細胞作為循環(huán)腫瘤細胞（CTC）侵入血管，其中一些細胞存活下來，外滲到第二器官。在第二器官中，它們將增殖以實現(xiàn)轉(zhuǎn)移性生長或經(jīng)歷休眠。

單個和聚集性CTC都表現(xiàn)出上皮和間充質(zhì)標志物表達的變化，在腫瘤進展過程中表現(xiàn)出可塑性。不同CTC表型的可塑性已被證明有助于癌癥的進展和化療耐藥性。在循環(huán)中，CTC的氧化應激增加，為了防止活性氧（ROS）介導的細胞死亡，腫瘤細胞增加抗氧化劑的產(chǎn)生。在黑色素瘤中，通過血管遷移的CTC比淋巴管中的CTC受到更高的氧化應激和鐵死亡，并依賴鐵死亡抑制劑GPX4生存，而通過淋巴管遷移的CTCs依賴抗氧化劑，如油酸和谷胱甘肽。

腫瘤細胞通過被血小板包裹并與白細胞、成纖維細胞、巨噬細胞和內(nèi)皮細胞相互作用而在血液中存活。腫瘤細胞和巨噬細胞之間的交叉作用是CTC介導的結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移所必需的，并促進EMT相關的可塑性。中性粒細胞-腫瘤細胞簇似乎比單獨的腫瘤細胞簇更具轉(zhuǎn)移性，這是由于腫瘤細胞中中性粒細胞介導的細胞周期進展增加。與血小板的相互作用提供了對血流粉碎力的抵抗力，并通過TGF-β和NF-κB途徑激活誘導EMT。

轉(zhuǎn)移生態(tài)位

轉(zhuǎn)移生態(tài)位是由基質(zhì)細胞、細胞外基質(zhì)和刺激轉(zhuǎn)移形成的擴散信號產(chǎn)生的特定微環(huán)境。越來越多的證據(jù)表明，腫瘤細胞在定植之前就準備好了它們的生態(tài)位。轉(zhuǎn)移前生態(tài)位調(diào)節(jié)涉及血管滲漏、駐留細胞的重編程和骨髓衍生細胞的募集。一些機制是由轉(zhuǎn)移部位的播散細胞誘導的，但原發(fā)性腫瘤也會通過分泌可溶性分子和外泌體進行遠距離重編程。重編程的血管周圍細胞表現(xiàn)出細胞外基質(zhì)成分的增殖和表達增加，為轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了一個允許的土壤。

轉(zhuǎn)移性定植

間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化（MET）的EMT逆轉(zhuǎn)可以促進轉(zhuǎn)移。E-鈣粘蛋白的缺失增加了侵襲性，但其表達保護細胞在傳播過程中免受氧化應激，促進轉(zhuǎn)移定植。腫瘤細胞可以使用轉(zhuǎn)移生態(tài)位中基質(zhì)細胞表達的E-鈣粘蛋白和N-鈣粘蛋白形成異型連接，促進生存和生長。

幾項研究強調(diào)了下調(diào)EMT因子對轉(zhuǎn)移形成的必要性。鱗狀細胞癌中Twist1介導的EMT促進侵襲和CTC循環(huán)，而Twist1下調(diào)促進轉(zhuǎn)移定植。PRRX1促進EMT和胰腺導管腺癌的侵襲，PRRX1的作用后來被證明是由兩種不同的亞型介導的：PRRX1b促進EMT、侵襲和遷移，PRRX1a刺激肝轉(zhuǎn)移生長、腫瘤分化和MET。因此，轉(zhuǎn)移性傳播需要從轉(zhuǎn)移級聯(lián)的第一步的PRRX1b切換到后期的PRRX1a。

腫瘤休眠

播散的腫瘤細胞可以在轉(zhuǎn)移部位進入休眠狀態(tài)。這種生長停滯是由于血管形成不良、免疫破壞、缺乏營養(yǎng)和生長因子或通過來自微環(huán)境的抑制信號（例如TGF-β）而導致的增殖和凋亡之間的平衡。休眠細胞的特征是激活的生存途徑、細胞周期停滯、持續(xù)的未折疊蛋白反應和低氧。休眠使細胞能夠逃避免疫反應和化療，通過成像技術(shù)仍然無法檢測到，但即使在臨床緩解幾年后，也會導致復發(fā)。

腫瘤細胞進入和退出休眠的機制尚不完全清楚。休眠細胞在狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時表現(xiàn)出可塑性，但EMT或MET是否能促進再激活和從休眠中喚醒仍不清楚。休眠受到微環(huán)境的嚴格控制。轉(zhuǎn)移部位的腫瘤細胞分泌III型膠原有利于休眠，而富含III型膠原的基質(zhì)的破壞通過盤狀蛋白結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶1介導的STAT1信號傳導誘導休眠細胞的覺醒和增殖。衰老過程中微環(huán)境的改變也在進入或退出休眠中發(fā)揮作用，成纖維細胞的年齡相關變化與黑色素瘤轉(zhuǎn)移增加有關。衰老的成纖維細胞顯示出Wnt拮抗劑sFRP2的分泌增加，其在黑色素瘤細胞中誘導對ROS介導的DNA損傷反應的抵抗，賦予對治療的抵抗力并增加轉(zhuǎn)移。肺中的老年成纖維細胞分泌更多的sFRP1并阻斷Wnt5a介導的休眠誘導，刺激轉(zhuǎn)移生長。影響微環(huán)境的年齡相關變化可能解釋了治療多年后轉(zhuǎn)移性病變的復發(fā)。

-5-結(jié)語

腫瘤細胞可塑性在癌癥發(fā)生和發(fā)展、轉(zhuǎn)移和治療耐藥性中發(fā)生著關鍵的作用。不同的可塑性模式通過增殖狀態(tài)和CSCs參與維持腫瘤生長，這在轉(zhuǎn)移級聯(lián)中也是必不可少的�？伤苄赃�允許腫瘤細胞逃避選擇性壓力并耐藥。因此，更好地了解腫瘤細胞調(diào)節(jié)可塑性的內(nèi)在和外在機制，可以為新的治療策略開辟道路，并在不久的將來提高患者的生存率。

參考資料：

1.Immune Checkpoint Receptors Signaling in T Cells. Int J Mol Sci.2022 Apr; 23(7): 3529.

       原文標題 : 揭秘癌細胞“變形記”：癌細胞的可塑性