循環(huán)腫瘤細(xì)胞在惡性腫瘤轉(zhuǎn)移中的研究進(jìn)展

文/孫利君，許慶文

隨著研究深入，目前認(rèn)為腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素可能與外周血微轉(zhuǎn)移灶及腫瘤發(fā)生血行轉(zhuǎn)移相關(guān)[1]，腫瘤血行轉(zhuǎn)移是一個(gè)高度復(fù)雜的過(guò)程，包括癌細(xì)胞從原發(fā)部位分離、遷移到血流中并沿血流運(yùn)輸，以及腫瘤細(xì)胞在遠(yuǎn)處組織內(nèi)的停滯和增殖。約90%的腫瘤相關(guān)死亡是腫瘤轉(zhuǎn)移所致，并且是由血液中循環(huán)的腫瘤細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的[2]，且目前臨床上依賴傳統(tǒng)的血清學(xué)腫瘤指標(biāo)、影像學(xué)檢查等手段存在特異性不足、滯后性等缺點(diǎn)[3]，難以早期檢測(cè)微轉(zhuǎn)移灶的存在，因此，了解循環(huán)腫瘤細(xì)胞與腫瘤轉(zhuǎn)移的聯(lián)系對(duì)于抗癌至關(guān)重要。

1 循環(huán)腫瘤細(xì)胞

循環(huán)腫瘤細(xì)胞（cierculating tumor cells,CTCs）指的是實(shí)體腫瘤細(xì)胞在各種細(xì)胞因子及微環(huán)境的作用下進(jìn)入血液，經(jīng)過(guò)自身凋亡、機(jī)體的免疫攻擊等一系列過(guò)程，僅有極少數(shù)可以存活，但具有高度侵襲及轉(zhuǎn)移潛能，參與腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程,此概念早在1896年首先由澳大利亞學(xué)者Ashworth提出[4]。惡性腫瘤患者外周血系統(tǒng)中的循環(huán)腫瘤細(xì)胞主要有三種形式：循環(huán)腫瘤微栓子、單個(gè)細(xì)胞、血小板包裹的細(xì)胞。在形態(tài)學(xué)上， CTCs 較正常人細(xì)胞不易變形，但體積較大，核漿較高，核不規(guī)則。而且CTCs可通過(guò)以下兩種方式加速腫瘤的生長(zhǎng)，一種是通過(guò)血液循環(huán)從而擴(kuò)散到其他組織器官形成轉(zhuǎn)移灶；另一種是在腫瘤趨化因子的作用下歸巢至原發(fā)灶定植。但并非是每一個(gè)進(jìn)入到血液循環(huán)當(dāng)中的 CTC 均會(huì)發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，CTCs 轉(zhuǎn)移形成病灶需要一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程。CTCs可以通過(guò)簡(jiǎn)單的外周抽血來(lái)檢測(cè)，并可能全面顯示腫瘤整體特征。近一半的癌癥患者可以檢測(cè)到CTC，一毫升血液中有100億個(gè)血細(xì)胞，其中有1～10個(gè)腫瘤細(xì)胞。隨著血液流動(dòng)，CTCs可以滯留在毛細(xì)血管中，最終接近遠(yuǎn)處的器官。它們可以冬眠一段時(shí)間，等待致癌因子重新激活，最終導(dǎo)致癌癥的遠(yuǎn)距離擴(kuò)散[5]。為了高效識(shí)別和捕獲CTCs，利用免疫親和生物物理特性開(kāi)發(fā)了多種CTC檢測(cè)平臺(tái)。CTCs的檢測(cè)已被CellSearch系統(tǒng)[6]用于臨床診斷和預(yù)后評(píng)估。

2 CTCs與腫瘤轉(zhuǎn)移的聯(lián)系

2.1 CTCs與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化( epithelial mesenchymal transition，EMT)

EMT的概念是由Greenberg[7]在1982年首次提出的。EMT是指上皮細(xì)胞在形態(tài)學(xué)上發(fā)生成纖維細(xì)胞或間充質(zhì)細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)變，細(xì)胞極性消失，細(xì)胞骨架重新排列，并且遷移和流動(dòng)能力增強(qiáng)的現(xiàn)象。目前CTCs 產(chǎn)生的具體機(jī)制仍不明確，可能與EMT相關(guān)。腫瘤細(xì)胞可在進(jìn)入血液循環(huán)時(shí)發(fā)生EMT，進(jìn)而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲能力。在 EMT 過(guò)程中，上皮細(xì)胞擺脫了細(xì)胞間黏附等分化特征，通過(guò)上皮相關(guān)基因的上調(diào)和下調(diào)而獲得間充質(zhì)特性，進(jìn)入血液循環(huán)[8]。血液循環(huán)中的CTCs，既能為游離的單個(gè)細(xì)胞存在，亦可聚集形成CTCs細(xì)胞簇。盡管每天都有大量的腫瘤細(xì)胞從原位脫落進(jìn)入血液形成CTCs,但只有少數(shù)CTCs能存活并且發(fā)展成為新的轉(zhuǎn)移灶，大多在外周血循環(huán)過(guò)程中被免疫系統(tǒng)殺死或者凋亡，而EMT促進(jìn)循環(huán)系統(tǒng)中CTCs的存活，且CTCs是上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)變后從原發(fā)腫瘤脫落到血管系統(tǒng)的細(xì)胞，這是上皮細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)換，以獲得更多的間質(zhì)特征，使它們能夠在血流中循環(huán)，并有可能轉(zhuǎn)移到身體的各個(gè)器官[9]。

2.2 血小板與CTCs的相互作用

血小板的主要功能是與受損血管的部位結(jié)合以止血。然而，在腫瘤患者中，活化的血小板黏附在循環(huán)的腫瘤細(xì)胞上，加劇了轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。關(guān)于血小板與腫瘤細(xì)胞的相互作用，已經(jīng)提出了一些假設(shè)，但這些相互作用的潛在機(jī)制尚未完全了解。早在10余年前，人們就認(rèn)為腫瘤細(xì)胞與血液中血小板的相互作用在轉(zhuǎn)移的早期階段起著重要作用[10,11]。有研究表明[10]血液中存在的血小板主動(dòng)向腫瘤細(xì)胞發(fā)出信號(hào)，以促進(jìn)其在原始微環(huán)境之外的轉(zhuǎn)移潛能。在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，當(dāng)原發(fā)腫瘤釋放腫瘤細(xì)胞時(shí)，它們?cè)谘h(huán)系統(tǒng)中變成CTCS[12]。在CTCS逮捕和血管中產(chǎn)生后，它們必須與血小板（PLT），纖維蛋白原（FIB）等凝血因子等凝結(jié)因子一起工作以形成微血栓，以幫助它們黏附和轉(zhuǎn)移在遠(yuǎn)處的器官[13]。Sina Anva[14]等研究表明：當(dāng)CTC在微血管壁附近滾動(dòng)時(shí)，血管壁附近形成一個(gè)局部渦旋。使CTC附近血漿流動(dòng)的速度達(dá)到渦旋形成前最大流速的兩倍；局部渦旋可導(dǎo)致CTC周圍更高的剪切力，它可以激活周圍血小板30上的黏附分子，并觸發(fā)CTC和附著血小板之間的相互作用。一個(gè)血小板的激活可能導(dǎo)致更多血小板的激活，類似于血凝塊形成過(guò)程。活化血小板附著在CTC上可以增強(qiáng)CTC的阻滯和血管壁外滲，并加重轉(zhuǎn)移結(jié)果。

2.3 凝血系統(tǒng)與CTCs的相互作用

大量的研究表明，腫瘤和凝血系統(tǒng)存在雙向效應(yīng)。現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為癌癥和異常止血之間存在著密切的相關(guān)性。患有各種癌癥（包括胰腺癌、結(jié)直腸癌和胃癌）的患者經(jīng)常會(huì)發(fā)生血栓形成，相反，凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的成分也會(huì)影響癌癥的進(jìn)展。凝血的主要始作俑者，跨膜受體組織因子（TF），作為腫瘤進(jìn)展的決定因素，已引起廣泛關(guān)注[15]。纖維蛋白原（FBI）是纖維蛋白的重要來(lái)源，在CTCs外摻和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移過(guò)程中起著重要的作用[16]。有研究表明，F(xiàn)BI可能通過(guò)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞血管生成和形成保護(hù)性纖維蛋白屏障，從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和導(dǎo)致腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的過(guò)程，使腫瘤細(xì)胞對(duì)內(nèi)源性防御機(jī)制產(chǎn)生抵抗[11]。癌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間的直接相互作用可產(chǎn)生高凝狀態(tài)，再通過(guò)激活血細(xì)胞（如單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血小板）或通過(guò)從癌細(xì)胞中分泌組織因子、癌促凝劑和細(xì)胞因子，凝血過(guò)程會(huì)加劇。D-二聚體是纖維蛋白的最終穩(wěn)定產(chǎn)物，在增強(qiáng)凝血和纖溶系統(tǒng)激活后升高，廣泛用于檢測(cè)和排除深靜脈血栓形成及相關(guān)的血栓性疾病。一些研究提示血漿D-二聚體在惡性腫瘤中升高，其表達(dá)水平與晚期腫瘤分期、總生存期和治療反應(yīng)呈正相關(guān)。惡性腫瘤D -二聚體升高的潛在機(jī)制可能是與CTCS相關(guān)：一開(kāi)始，CTCs在毛細(xì)血管或者器官較大的血管中停滯后，很容易與血小板、血漿等成分易凝結(jié)，并通過(guò)血栓的形成與腫瘤細(xì)胞穩(wěn)定黏附，保護(hù)腫瘤細(xì)胞不受血管系統(tǒng)的增殖、黏附和擴(kuò)散。血栓通過(guò)以下幾種機(jī)制參與轉(zhuǎn)移過(guò)程：保護(hù)癌細(xì)胞免受免疫系統(tǒng)破壞、血流應(yīng)激、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞附著到血管壁、促進(jìn)血管外滲或者血管生成或促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞回縮。

3 CTCs在臨床中的應(yīng)用

早在10余年前美國(guó)臨床腫瘤協(xié)會(huì)（American society of clinical oncology,ASCO）已將CTCs納入腫瘤標(biāo)志物。目前，CTCs已被FDA批準(zhǔn)作為監(jiān)測(cè)乳腺癌、前列腺癌和結(jié)直腸癌患者預(yù)后生物標(biāo)志物。與傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查和腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)相比，檢測(cè)CTCs可以更早地發(fā)現(xiàn)腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。由于CTCs是一種無(wú)創(chuàng)采集方法，在治療過(guò)程中很容易做到連續(xù)監(jiān)測(cè)，為療效評(píng)價(jià)提供了可靠的依據(jù)。目前的治療惡性腫瘤的主要手段仍是手術(shù)治療，CTCs有可能作為液體活檢更好地指導(dǎo)惡性腫瘤患者的治療并評(píng)估預(yù)后。因此關(guān)注CTCs特殊的生物學(xué)特征有助于早期發(fā)現(xiàn)原發(fā)腫瘤及轉(zhuǎn)移灶，有可能被用作未來(lái)轉(zhuǎn)移形成的預(yù)測(cè)指標(biāo)。此外,CTCs具有原發(fā)腫瘤的某些特性和獨(dú)特的分子特征,可以為治療惡性腫瘤的可能機(jī)制提供有價(jià)值的見(jiàn)解。

4 挑戰(zhàn)

盡管使用CTC作為一種液體活檢用于早期診斷和預(yù)后的前景很好，但將其轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐仍存在顯著挑戰(zhàn)。值得注意的是，CTC陽(yáng)性的截止值存在爭(zhēng)議，因?yàn)楦鞣N研究都使用了廣泛的CTC水平。其中的關(guān)鍵原因包括從取樣、儲(chǔ)存條件和CTC分子標(biāo)記等技術(shù)方法缺乏共識(shí)，以及缺乏相關(guān)的富集和檢測(cè)技術(shù)。因此，由于科學(xué)研究進(jìn)展有限，是否CTCs可成為臨床獨(dú)立判斷療效的因素仍未可知。