摘要：扩散的癌细胞可能进入一种“休眠”状态，潜伏数月甚至数年，直到它们“苏醒”并形成具有侵袭性的转移瘤。那么，究竟是什么机制导致了这些沉睡的癌细胞突然“苏醒”呢？

扩散的癌细胞可能进入一种“休眠”状态，潜伏数月甚至数年，直到它们“苏醒”并形成具有侵袭性的转移瘤。那么，究竟是什么机制导致了这些沉睡的癌细胞突然“苏醒”呢？

最近，由世界顶级的生物学和遗传学研究中心Whitehead Institute和中国科学院相关机构的一项开创性的研究揭示，这个深刻的转变可能源于这些癌细胞所处的组织微环境中的“炎症”。

乳腺癌原发肿瘤成功治愈后，患者有时会在数月甚至数年后出现临床复发，这正是休眠的播散性癌细胞（DTCs）“苏醒”的结果。这些细胞潜藏在遥远的组织部位，例如肺部，进入一种“临床休眠”状态。在这个阶段，它们几乎无法被当前的影像技术检测到，并且对化疗、靶向治疗和免疫疗法具有抵抗性。

这项研究发现，这些在肺部定居的休眠乳腺癌细胞处于一种高度间充质、非增殖的表型状态。例如，Sum159low-1细胞在乳腺脂肪垫原位植入后，能够播散到肺部并以单细胞形式存在，但无法形成肉眼可见的转移灶，且Ki67阴性，表明它们处于非增殖的休眠状态。直接尾静脉注射后，Sum159low-1和low-3细胞也未能快速生长形成转移灶，并保持高度间充质状态。

这项研究明确指出，休眠癌细胞的“苏醒”并非由癌细胞自身的“细胞自主”过程触发。相反，是它们所处组织微环境中的炎症引发了这一深刻转变。研究人员发现，化疗药物博莱霉素（一种已知会引起广泛肺损伤、炎症和纤维化的药物）能有效唤醒肺部播散的Sum159low-1休眠细胞，导致大量活跃生长的转移灶出现。这表明博莱霉素诱导的炎症是唤醒休眠细胞的关键。

体内实验表明，博莱霉素是作用于肺微环境而非直接作用于休眠癌细胞来引发唤醒的。

“苏醒”的细胞会发生一个关键的表型转变：它们从高度间充质状态转变为准间充质状态。高度间充质状态的细胞缺乏致瘤性并失去几乎所有上皮特征。而准间充质状态的细胞则获得致瘤性和增殖能力。

研究通过RNA测序数据显示，博莱霉素诱导的“苏醒”Sum159low-1细胞的转录组特征与准间充质Sum159high细胞相似。在这些苏醒细胞中，上皮-间充质转化（EMT）通路显著下调，准间充质标志物p63和ITGB4的mRNA水平增加，而间充质标志物N-cadherin、fibronectin和EMT诱导转录因子Zeb1的mRNA水平降低。免疫荧光检测也显示，几乎所有博莱霉素诱导的复苏Sum159low-1细胞都显示p63核染色和ITGB4细胞表面染色。

这一表型转变对于唤醒过程至关重要。实验证明，敲除休眠Sum159low-1细胞基因组中的p63基因会完全阻止博莱霉素治疗引起的体内唤醒。相反，持续过表达Zeb1（将细胞推向高度间充质状态）则会抑制博莱霉素诱导的唤醒。这些结果共同指向一个结论：博莱霉素治疗诱导的高度间充质到准间充质转变，在功能上对于唤醒至关重要。

在博莱霉素诱导的肺部炎症过程中，特定的炎症细胞扮演了关键角色。研究发现，在博莱霉素处理后的第7天，M2型巨噬细胞的数量显著增加，并在该时间点观察到休眠细胞“苏醒”的转录组标志。通过免疫荧光分析，M2巨噬细胞被招募到与苏醒的Sum159low-1细胞相关的微环境中。通过抗CSF-1抗体耗尽巨噬细胞后，休眠DTCs的唤醒被强烈减弱。这直接说明巨噬细胞在博莱霉素诱导的唤醒中扮演了因果关系的角色。

M2巨噬细胞的条件培养基对诱导Sum159low-1细胞发生高度间充质到准间充质转变的作用最强，表现为ITGB4表达上调和N-cadherin表达下调。M2巨噬细胞的条件培养基也刺激Sum159low-1细胞在乳腺球形成实验中形成大量球状体，这与干性增强和致瘤能力相关。

特别是M2样巨噬细胞，已知会分泌表皮生长因子受体（EGFR）的配体，进而激活附近癌细胞上的EGFR。博莱霉素处理过的肺部出现的M2巨噬细胞是EGFR配体AREG的主要来源。此外，与对照肺部获得的巨噬细胞相比，来自博莱霉素处理肺部的巨噬细胞分泌了更高水平的EGFR配体，包括AREG和转化生长因子-α（TGF-α）。这些观察结果表明，由巨噬细胞衍生的EGFR配体在休眠DTCs中触发的激活EGFR信号，促成了博莱霉素诱导的唤醒。

EGFR信号通路对于唤醒的启动至关重要，但对于一旦休眠细胞获得致瘤能力并进入苏醒状态后的肿瘤生长和维持苏醒状态则不再需要。例如，博莱霉素处理14天后用厄洛替尼治疗对转移定植效率没有可检测到的影响。

另外，单独激活EGFR也能触发Sum159low细胞的唤醒。用重组EGFR配体TGF-α处理Sum159low-1细胞，或强制过表达TGFA，会诱导细胞发生高度间充质到准间充质转变。体内强制过表达TGF-α也确实唤醒了Sum159low-1和low-3细胞，且苏醒的细胞表现出准间充质状态的特征。

一旦癌细胞被唤醒，它们就会稳定地驻留在准间充质状态，并保持其肿瘤起始能力，即使没有来自肺微环境的持续异型信号。从博莱霉素诱导的肺转移灶中分离出的苏醒Sum159low-1细胞，在体外培养两个月后，形成了稳定的苏醒细胞系（Sum159low-1 Bleo-LM），它们在没有持续微环境信号的情况下，仍能稳定地处于准间充质状态，并保持其干性和致瘤能力。这表明，一旦细胞被唤醒并建立苏醒状态，激活的EGFR就不再需要维持该状态。

这项研究通过揭示炎症、M2巨噬细胞和EGFR信号通路在驱动休眠癌细胞苏醒中的关键作用，为理解癌症转移复发提供了重要的机制见解。虽然当前的研究主要集中在乳腺癌细胞和肺部微环境，但理解EMT程序和其所调控的表型状态，为将这些发现推广到其他类型的播散性、休眠癌细胞提供了希望。

参考文献：Inflammation awakens dormant cancer cells by modulating the epithelial–mesenchymal phenotypic state

来源：科学吐槽大汇