癌相關成纖維細胞與腫瘤發(fā)生發(fā)展及靶向治療的研究進展

宋軍，吳越綜述，韓高華審校

泰州市人民醫(yī)院腫瘤科，江蘇 泰州 225300

腫瘤的發(fā)生與發(fā)展除受自身基因和表觀遺傳缺陷的影響外，還受到腫瘤微環(huán)境（tumorm icroenvironment，TME）的調(diào)控[1-2]。TME主要由非細胞成分與細胞成分兩部分組成，其中非細胞成分主要包括細胞間質(zhì)及一些活性因子，而細胞成分則主要以活化的成纖維細胞為代表[3]。由于TME中這些成分的共同作用導致了腫瘤細胞的增殖活化，并保護腫瘤細胞免受宿主的攻擊，從而促進腫瘤的發(fā)生[4]。

癌相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblast，CAF）作為TME中最關鍵的成員，在腫瘤中的作用也不可忽略[5]。CAF不僅能釋放大量細胞因子調(diào)控腫瘤的生物學行為[6]，還能通過促進腫瘤微血管的生成、間質(zhì)的重塑、耐藥性的產(chǎn)生[7]以及免疫抑制[8]介導腫瘤細胞的增殖、侵襲與轉(zhuǎn)移。近年來，越來越多的證據(jù)表明CAF有望成為抗癌治療的新靶點[9]。本文主要就CAF在腫瘤發(fā)生、發(fā)展以及靶向治療中的作用作一綜述。

1 CAF

1.1 CAF 概述

CAF又被稱為活化的成纖維細胞，它不僅能分泌大量的活性因子如轉(zhuǎn)化生長因子-β（transform ing grow th factor-β，TGF-β）、肝細胞生長因子（hepatocyte grow th factor，HGF）及血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial grow th factor，VEGF）等[10-12]，還能表達多種特異性標志物如成纖維細胞活化蛋白（fibroblasts activation protein，F(xiàn)AP）、α-平滑肌肌動蛋白（α-smoothmuscle actin，α-SMA）、波形蛋白（vimentin，VIM）及成纖維細胞特異性蛋白-1（fibroblast specific protein-1，F(xiàn)SP-1）等[13]，這些特異性蛋白質(zhì)常作為識別CAF的表面標志物。

1.2 CAF 的來源

CAF主要有以下6種可能的來源途徑：①固有組織的成纖維細胞被腫瘤細胞釋放的活性因子以及免疫細胞釋放的白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）激活后產(chǎn)生CAF[14-15]。②骨髓中的骨髓間充質(zhì)干細胞被招募到TME中直接分化成CAF[16]。③Baulida[17]的研究中發(fā)現(xiàn)CAF可由上皮細胞向間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化而來，Lipphardt等[18]在對腎癌的研究中證實CAF也能通過內(nèi)皮細胞向間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化而來。④研究發(fā)現(xiàn)脂肪細胞也可能轉(zhuǎn)變?yōu)镃AF[19]。⑤衰老的成纖維細胞與CAF存在著極其相似的分泌表型，可通過表型轉(zhuǎn)換為CAF[20]。⑥也有數(shù)據(jù)表明細胞的表觀遺傳改變也可能驅(qū)使CAF的不可逆活化[21]。

2 CAF 促進腫瘤的發(fā)生及發(fā)展

CAF不僅能通過旁分泌大量細胞因子促進腫瘤細胞的活化，還能通過促進細胞間質(zhì)的重塑、腫瘤微血管的生成及免疫抑制誘導腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

2.1 CAF 的旁分泌

CAF能夠旁分泌一些活性促癌因子，比較多見的如TGF-β、IL-11及CXC趨化因子配體12（CX-C motif chemokine ligand 12，CXCL12）等，這些活性因子又可與鄰近腫瘤細胞表面的受體結(jié)合，通過復雜的網(wǎng)絡信號系統(tǒng)促進腫瘤的進展。Ma等[7]在對胃癌的研究中發(fā)現(xiàn)，CAF能通過釋放IL-11激活腫瘤細胞中的抗凋亡信號通路，促進胃癌的化療耐藥及進展。Zhuang等[10]在對膀胱癌的研究中發(fā)現(xiàn)CAF能夠釋放TGF-β1，激活SMAD信號轉(zhuǎn)導通路，最終促進膀胱癌的進展。Yu等[22]在對結(jié)腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)CAF分泌的CXCL12與其配體CXCR4結(jié)合后可激活lncRNA Xist/miRNA-133a-3p/RhoA信號通路，促進結(jié)腸癌的進展。

2.2 CAF 促進間質(zhì)的重塑

細胞間質(zhì)作為細胞之間重要信號的傳遞者，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中也起著至關重要的作用。Shay等[23]的研究發(fā)現(xiàn)CAF能夠通過釋放一些基質(zhì)重塑酶如纖維溶解酶、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP）降解細胞外間質(zhì)，促進腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。Kharaishvili等[24]還發(fā)現(xiàn)CAF通過對細胞骨架的修飾，增加了細胞外間質(zhì)的硬度，在一定程度上也促進了腫瘤進展。

2.3 CAF 促進腫瘤微血管的生成

腫瘤細胞的存活離不開血管的營養(yǎng)支持，同時腫瘤細胞的播散與轉(zhuǎn)移也離不開血管的運輸功能，因此血管在腫瘤細胞的增殖、遷移中具有十分重要的作用。Gordon等[25]在對子宮內(nèi)膜癌的研究中發(fā)現(xiàn)，CAF能刺激VEGF介導生成血管內(nèi)皮細胞，從而促進腫瘤微血管的再生與重建，最終促進子宮內(nèi)膜癌的進展。Nagasaki等[26]在對結(jié)腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)CAF還能夠利用招募產(chǎn)生的IL-6上調(diào)VEGF的表達，促進腫瘤血管生成，引起結(jié)腸癌的侵襲生長。

2.4 CAF 介導的免疫抑制

越來越多的證據(jù)表明，CAF在抑制抗腫瘤免疫中也發(fā)揮著極其重要的作用。一方面CAF通過釋放一些活性因子上調(diào)抑制性細胞如調(diào)節(jié)性T細胞（regulatory T cell，Treg）、腫瘤相關巨噬細胞（tumor associatedmacrophage，TAM）及髓源性抑制細胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）的表達；另一方面CAF還能鈍化機體的免疫殺傷性細胞如自然殺傷（natural killer，NK）細胞及細胞毒T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）的抗腫瘤活性，最終發(fā)揮免疫抑制作用[27]。Sharma等[28]對肺癌的研究中顯示，CAF可促進環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的表達，引起前列腺素 E2（prostaglandin E2，PGE2）的合成，從而誘導Treg細胞表面叉頭框蛋白P3（forkhead box P3，F(xiàn)OXP3）的表達，阻礙T細胞的活化，引起免疫抑制。Kuen等[29]及Mantovani等[30]在對胰腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，CAF能趨化單核細胞向TME中聚集，并誘導其分化成抑制性的TAM，后者又產(chǎn)生免疫抑制因子IL-6和精氨酸酶，抑制CD8+T淋巴細胞介導的免疫應答，發(fā)揮免疫抑制作用。Deng等[31]和Sceneay等[32]在對肝癌的研究中發(fā)現(xiàn)，CAF分泌的基質(zhì)細胞衍生生長因子1和CXCL12能吸附單核細胞聚集到TME中，并通過IL-6介導的信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信號通路誘導單核細胞分化為MDSC，而MDSC又能通過釋放精氨酸酶1、活性氮等抑制CD8+T淋巴細胞的免疫應答反應，最終產(chǎn)生免疫抑制。CAF還能釋放TGF-β，下調(diào)NK細胞的表達，阻礙NK細胞合成具有抗腫瘤活性的γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）。此外，CAF還能夠下調(diào)NK細胞表面激活受體的表達，并通過分泌PGE2削弱NK細胞對腫瘤細胞的免疫殺傷功能，從而使腫瘤細胞逃避機體的免疫清除機制，促進腫瘤的發(fā)生[33]。

3 靶向CAF的腫瘤治療進展

基于CAF的上述促癌機制，設想通過抑制CAF下調(diào)一系列細胞因子水平，從而阻礙腫瘤細胞的侵襲與轉(zhuǎn)移。如前所述，CAF能夠過表達多種特異性標志物如α-SMA、FAP、VIM 及FSP-1，因此，關于CAF的研究目前主要集中在這些表面標志物上。由于α-SMA在正常的成纖維細胞及血管平滑肌細胞中也有表達，因此難以成為抗癌治療的理想靶點。與此同時FSP-1盡管能在一些腫瘤細胞中過表達，但在腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移方面并不是一個高靈敏度的指標，并且目前關于以FSP-1為靶點的腫瘤治療還未見任何相關文獻報道。與α-SMA和FSP-1不同，F(xiàn)AP是一種僅在CAF中高表達的腫瘤標志物，它在腫瘤細胞增殖活化、細胞間質(zhì)重塑、免疫抑制等過程中均發(fā)揮著至關重要的作用[34]。因此，近年來抗CAF的治療主要集中在抗FAP上[35]。FAP作為絲氨酸蛋白酶家族成員之一，同時具有二肽基肽酶及膠原酶活性，能夠水解細胞間質(zhì)中的二肽、明膠及膠原蛋白，降解細胞外基質(zhì)，從而協(xié)助腫瘤細胞的侵襲與轉(zhuǎn)移[36]。Liu等[37]在胃癌的研究中發(fā)現(xiàn)FAPα通過激活WNT/β-catenin信號通路引起上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而促進胃癌的進展。Gunderson等[38]在對小鼠胰腺癌模型的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AP能通過排除胰腺癌中具有抗腫瘤活性的CD8+T細胞，上調(diào)免疫檢查點配體的表達，并產(chǎn)生免疫抑制性細胞因子，介導腫瘤細胞的免疫逃逸，最終促進胰腺癌的生長。然而，當敲除FAP基因后，則明顯延緩胰腺癌細胞的生長。Zhang和Ertl[39]在小鼠黑色素瘤模型中發(fā)現(xiàn)，當使用AdC68-m FAP疫苗轉(zhuǎn)染小鼠后能夠激發(fā)小鼠體內(nèi)抗FAP特異性抗體反應，從而恢復CD8+T細胞介導的抗腫瘤免疫應答，延緩了腫瘤的生長，并提高了小鼠的存活率。VIM作為CAF的另一個重要表面標志物，主要通過誘導上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化促進腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[40]。Du等[41]的研究發(fā)現(xiàn)VIM的高表達能夠促進大腸癌的進展，同時VIM也常作為預測大腸癌不良預后的指標。Burikhanov等[42]研究發(fā)現(xiàn)當使用Arylquin 1選擇性靶向VIM后，可觸發(fā)腫瘤抑制性蛋白前列腺凋亡反應因子 4（prostate apoptosis response 4，PAR4）的分泌，最終抑制腫瘤細胞的生長。Bollong等[43]研究發(fā)現(xiàn)靶向VIM的化合物FiVe1在腫瘤細胞的有絲分裂過程中能夠干擾VIM磷酸化，不可逆地抑制間質(zhì)轉(zhuǎn)化的乳腺癌細胞和軟組織肉瘤細胞的生長。Wang等[44]在對鼻咽癌的研究中發(fā)現(xiàn)VIM在鼻咽癌組織中也顯著表達，并且VIM的過表達與鼻咽癌患者的預后不良明顯相關。在體外通過RNAi沉默鼻咽癌CNE2細胞中VIM的表達，則可抑制鼻咽癌的侵襲和遷移。FAP及VIM作為理想的抗癌靶點，在腫瘤的靶向治療中前景廣闊，但目前它們在腫瘤中的作用機制研究尚不夠深入，有待進一步的研究與探索。

4 小結(jié)與展望

本綜述回顧了CAF在許多實體腫瘤發(fā)生、發(fā)展及靶向治療中的作用，發(fā)現(xiàn)CAF釋放的細胞因子能激活一些信號轉(zhuǎn)導通路，促進腫瘤細胞的增殖活化，還能破壞細胞間質(zhì)的天然防御屏障，促進腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移；同時也能招募免疫抑制性細胞及分子，鈍化機體的免疫應答，最終促進腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。近年來，隨著對CAF及其分泌的細胞因子的不斷深入探索，越來越多的證據(jù)表明CAF有望成為抗癌治療的新靶點。因此，希望可以通過抗CAF達到治療腫瘤的目的。