综述：癌症相关成纤维细胞在癌症发展和治疗中的作用

《Journal of Hematology & Oncology》：Cancer associated fibroblasts in cancer development and therapy

这篇综述聚焦癌症相关成纤维细胞（CAFs），详细阐述其在肿瘤微环境（TME）中的起源、激活机制，以及在癌症发展各环节如细胞代谢、免疫逃逸中的关键作用，并探讨以 CAFs 为靶点的多种治疗策略，为癌症治疗研究提供重要参考。

　　

癌症相关成纤维细胞概述

在哺乳动物胚胎发育过程中，正常成纤维细胞（NFs）对身体结缔组织的形成至关重要，它起源于原始间充质，与脂肪细胞、软骨细胞和骨细胞等其他间充质细胞类型有着共同的胚胎谱系。在正常生理条件下，成纤维细胞是结缔组织细胞外基质（ECM）的主要贡献者，在组织受到压力或损伤时被激活，参与组织修复。此外，成纤维细胞还能通过分泌血管内皮生长因子 A（VEGFA）促进血管生成，通过释放趋化因子和细胞因子协调免疫系统功能。

在癌症状态下，成纤维细胞是肿瘤间质的重要组成部分。肿瘤内的成纤维细胞会发生表型和功能转变，这种转变通常是与肿瘤细胞相互作用的结果，转变后的细胞被称为癌症相关成纤维细胞（CAFs）。CAFs 在癌症的多个关键过程中发挥作用，包括 ECM 形成、肿瘤细胞增殖、侵袭、转移、血管生成和免疫抑制等，对肿瘤的发展有着深远影响。然而，由于缺乏明确区分 CAFs 与其他细胞的分子标记，准确识别 CAFs 仍是一项挑战，常用的标记物如 α - SMA、FAP、PDGFR 和 PDPN 等，通常需要与谱系标记物结合，通过排除上皮细胞、肿瘤细胞、髓系来源细胞和内皮细胞等进行阴性选择。

CAFs 的起源与激活

CAFs 的来源具有多样性，它不仅可源自正常组织中的常驻成纤维细胞，还可由脂肪细胞、周细胞、星状细胞、隐窝周围细胞、间皮细胞、间充质干细胞（MSCs）等细胞转化而来。例如，在乳腺癌中，常驻的人乳腺成纤维细胞可通过自分泌 TGF - β₁与 TGF - β₁/II 受体结合，激活 TGFβ/Smad 信号通路，转化为肌成纤维细胞样 CAFs（myoCAFs） ，同时促进 CXCL12 分泌，形成正反馈回路。在结肠炎相关的结直肠癌小鼠模型中，表达隐窝周围瘦素受体（Lepr）的细胞会增殖并转化为表达黑色素瘤细胞粘附分子（MCAM）的 CAFs，这类 CAFs 可促进免疫抑制性的肿瘤微环境形成。

体外实验发现，培养的 NFs 在某些条件下，如暴露于肿瘤细胞的条件培养基、缺氧环境、接触 TGFβ 或添加癌症来源的外泌体等，可转化为 CAFs。这些研究结果表明，CAFs 的起源和激活机制十分复杂，不同来源的 CAFs 可能在肿瘤微环境中发挥不同的功能。

研究 CAFs 的方法

研究 CAFs 的方法主要包括四个相互关联的策略。一是通过原代培养或细胞因子诱导分化来分离 CAFs，原代培养可以获取自然状态下的 CAFs，而细胞因子诱导分化则有助于研究特定条件下细胞向 CAFs 的转化过程。二是利用动物模型，如基因工程小鼠模型（GEMMs），此类模型可模拟自发致癌过程，实现条件性的 CAFs 耗竭以及异种移植，为研究 CAFs 在体内的作用提供了良好的平台。三是借助体外系统（2D/3D 共培养、条件培养基分析、类器官）或体内共植入实验，从细胞和分子层面剖析肿瘤与 CAFs 的相互作用，帮助深入了解两者之间的信号传导和功能影响。四是将经典技术（如免疫组织化学、流式细胞术）与新兴工具（如单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）和空间转录组学（ST））相结合，揭示 CAFs 在肿瘤微环境中的复杂分子功能，从不同角度全面解析 CAFs 的特性。

CAFs 在癌症发展中的多重作用

• ECM 的调节：CAFs 是 ECM 形成的主要参与者，通过合成和沉积胶原蛋白纤维来构建 ECM。不同亚型的 CAFs 具有独特的胶原蛋白表达谱，比如 myoCAFs 表达 COL10A1 和 COL11A1，而 iCAFs 主要表达 COL14A1。通过 ECM 沉积，CAFs 形成物理屏障，阻碍免疫细胞和治疗药物进入肿瘤组织，保护肿瘤细胞免受免疫系统攻击和抗肿瘤治疗的影响。

CAFs 还能分泌基质金属蛋白酶（MMPs），降解 ECM 成分，如胶原蛋白、纤连蛋白、弹性蛋白和层粘连蛋白等，促进肿瘤细胞的侵袭。研究发现，在肿瘤细胞侵袭过程中，成纤维细胞起着引导作用，癌细胞跟随其后，沿着成纤维细胞生成的 ECM 路径迁移。此外，CAFs 调节 ECM 沉积和降解的平衡，影响肿瘤组织的硬度。肿瘤组织的硬度通常高于正常组织，适度的硬度可通过限制药物渗透、抑制免疫细胞浸润以及激活整合素介导的粘着斑激酶（FAK/SRC）信号通路和机械转导通路（如 Rho - GTPase、ERK、YAP/TAZ）等，促进肿瘤的进展。但也有研究表明，降低 ECM 成分可能会促进肿瘤进展，这可能与 ECM 重塑涉及的复杂信号网络有关，特定因素导致的 ECM 硬度降低可能会触发补偿性的促肿瘤信号通路。

• 与免疫细胞的相互作用：在肿瘤免疫微环境（TIME）中，CAFs 与多种免疫细胞相互作用。它能通过产生免疫抑制因子（如 IL - 6、CXCL9、CXCL12 和 TGFβ）以及通过 PD - 1/PD - L1 受体信号的直接细胞间相互作用，抑制效应 T 细胞的功能。在胰腺癌的 KPC 小鼠模型中，FAPα⁺ CAFs 分泌的 CXCL12 是免疫抑制的主要原因，导致 CD8⁺ T 细胞对抗 CTLA - 4 和抗 PD - L1 疗法无反应。然而，部分 CAFs 亚群也可能发挥免疫促进作用，如 PDPN⁺ CAFs 能够诱导三级淋巴结构（TLSs）的形成，增强免疫监视和针对肿瘤抗原的局部免疫反应。

CAFs 可以通过分泌细胞因子（如 CXCL12、CCL5、IL - 6、IL - 33、GM - CSF 和糖蛋白 Chitinase3 - like - 1（Chi3L1）等）招募和诱导单核细胞分化为 M2 样肿瘤相关巨噬细胞（TAMs） ，促进肿瘤的免疫逃逸。此外，CAFs 还能与肿瘤相关中性粒细胞（TANs）和髓系来源的抑制细胞（MDSCs）相互作用，影响肿瘤的发展。在肝癌中，CAFs 分泌 CXCL12，招募中性粒细胞并上调其 PD - L1 表达，抑制 T 细胞免疫；在肺癌中，FAP⁺ CAFs 分泌 CCL2，促进 MDSCs 的招募，增强肿瘤生长。

• 血管生成：CAFs 能够分泌多种促血管生成调节因子，如 VEGFA、血小板衍生生长因子 - C（PDGF - C）、成纤维细胞生长因子 2（FGF2）、CXCL12 和 WNT2 等。研究发现，将 CAFs 与人类乳腺癌 MCF - 7 细胞共植入小鼠体内，可显著增加肿瘤血管密度。进一步研究表明，CAFs 通过释放 CXCL12 招募内皮祖细胞（EPCs），促进肿瘤血管生成。在结直肠癌异种移植小鼠模型中，过表达 WNT2 可增加肿瘤血管密度和肿瘤体积。此外，在前列腺癌和宫颈癌模型中，PDGFRβ 的高表达与不良预后相关，抑制 PDGFR 信号通路可有效抑制肿瘤生长。这些研究表明，CAFs 通过促进肿瘤血管生成，为肿瘤的生长和转移提供了必要条件。
• 与肿瘤细胞的相互作用：CAFs 在调节肿瘤细胞代谢方面发挥着关键作用，尤其是在葡萄糖、氨基酸和脂质代谢途径中。例如，在 SETD2 缺陷的胰腺肿瘤中，通过 scRNA - seq 实验鉴定出一种富含脂质的 CAFs 亚群，其高表达 Abca8a。SETD2 的缺失激活 BMP2 信号通路，促进富含脂质的 CAFs 分化，这些 CAFs 可通过转移脂质促进肿瘤细胞生长，并支持肿瘤细胞的氧化磷酸化。此外，FSP⁺ CAFs 可通过 FAK 信号增加恶性细胞的糖酵解，CAFs 分泌的代谢产物乙酸盐可作为胰腺癌（PDAC）细胞在低 pH 条件下生长的关键驱动力，通过 ACSS2 - SP1 - SAT1 轴促进 PDAC 细胞的存活和增殖。

CAFs 还可直接促进肿瘤生长和治疗抵抗。在与导管原位癌（DCIS）细胞共培养时，CAFs 通过旁分泌 IL - 6 信号促进多细胞结构的形成；在食管癌中，IL - 6 在成纤维细胞和上皮细胞中异常表达，其水平在癌细胞与 CAFs 共培养时升高，导致肿瘤进展；在乳腺癌中，CAFs 通过分泌 IL - 6、肝细胞生长因子（HGF）和 FGF2，促进癌细胞增殖和放疗抵抗。此外，CAFs 分泌的外泌体中含有的长链非编码 RNA（lncRNAs），如 miR500a - 5p 和 miR - 181d - 5p，可通过表观遗传机制促进肿瘤生长。

上皮 - 间质转化（EMT）是肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要过程，CAFs 在其中发挥着促进作用。研究发现，将 PDAC 细胞与 CAFs 共培养，会导致 PDAC 细胞系出现 EMT 和祖细胞（PRO）表型的基因表达特征。CAFs 可通过分泌细胞因子（如 Hedgehog 配体、TGFβ、HGF、IL6 和 IGF - 1 等）促进 EMT。在胰腺癌中，CAFs 通过 HGF 和 IGF - 1 介导的 Annexin A2（ANXA2）磷酸化诱导 EMT；在结直肠癌中，THBS2⁺ CAFs 分泌的 COL8A1 与 ITGB1 相互作用，激活 PI3K - AKT 信号通路，促进 EMT 和奥沙利铂耐药。

程序性细胞死亡（PCD）对肿瘤的发生、发展以及治疗效果有着重要影响，CAFs 能够调节肿瘤细胞的铁死亡水平。研究表明，CAFs 分泌的含有 miR - 522 的外泌体被肿瘤细胞内化后，可通过转录后抑制 ALOX15 的表达，减少脂质 ROS 的积累，抑制铁死亡的发生。

癌症干细胞（CSCs）具有自我更新和分化的能力，与肿瘤的生长、转移和复发密切相关。CAFs 可通过 TGFβ 信号通路调节 CSCs 的特性。在乳腺癌中，NF - κB 通过 GPR77 介导的补体信号激活，诱导产生 CD10⁺GPR77⁺ CAFs 亚群，该亚群通过分泌 IL - 6 和 IL - 8 促进肿瘤生长和化疗耐药；在胃癌中，CAFs 通过 TGFβ 信号通路维持 CSCs 的特性；在三阴乳腺癌（TNBC）小鼠模型中，肿瘤细胞产生的 Hedgehog 配体可重编程 CAFs，促进具有化疗耐药性的 CSC 表型。

CAFs 的异质性和可塑性

近年来，scRNA - seq 技术的发展使人们发现了越来越多具有不同特征和功能的 CAFs 亚群。在 PDAC 中，根据 αSMA 的表达水平和与肿瘤细胞的空间关系，可将 CAFs 分为 myoCAFs 和 iCAFs。myoCAFs 紧邻肿瘤细胞，通过产生促肿瘤细胞因子促进疾病进展，并参与促结缔组织增生性间质的形成；iCAFs 的 αSMA 表达较低，位于远离肿瘤细胞的位置，通过分泌 IL - 6 和其他炎症介质影响肿瘤微环境。此外，还有抗原呈递 CAFs（apCAFs），其表达 MHC II 类分子和共刺激分子，可激活 T 细胞，促进抗肿瘤免疫反应。

FAP 的表达与其他标记物结合，可鉴定出多种具有免疫抑制作用的 CAF 亚型。在乳腺癌中，根据 FAP、CD29、αSMA、S100 - A4/FSP1、PDGFRβ 和 CAV1 等标记物的表达，可将 CAFs 分为四个亚群。其中，CAF - S1 亚群高表达 FAP，通过分泌 CXCL12 吸引 CD4⁺CD25⁺ T 淋巴细胞，并通过表达 OX40L、PD - L2 和 JAM 等分子将其留在肿瘤微环境中，促进免疫抑制。

随着研究的深入，越来越多的 CAF 亚群被发现。在乳腺癌小鼠模型中，通过 scRNA - seq 技术将 CAFs 分为血管 CAFs（vCAFs）、基质 CAFs（mCAFs）、循环 CAFs（cCAFs）和发育 CAFs（dCAFs）；在 PDAC 中，发现了具有高代谢活性的 meCAFs 亚群，以及与肝转移相关的 RGS5⁺ myoCAFs 亚群等。这些不同的 CAF 亚群在肿瘤的发展过程中发挥着不同的作用，进一步凸显了 CAFs 的异质性和可塑性。

CAFs 的治疗意义

针对 CAFs 的治疗策略主要包括靶向 CAF 衍生的 ECM、直接消除特定的 CAF 亚型、阻断 CAFs 与 TME 之间的相互作用以及使 CAFs 正常化四个方面。虽然临床前模型显示这些治疗策略具有一定的抗肿瘤效果，但仍需大规模的 III 期临床试验来确定其在临床上的有效性。

• 靶向 CAF 衍生的 ECM 治疗癌症：透明质酸（HA）是 PDAC 间质中的主要糖胺聚糖，它会增加间质液压力，影响血管灌注，限制化疗药物的递送。PEGPH20 是一种聚乙二醇化重组透明质酸酶，可降解肿瘤相关的 HA，增强药物递送，降低肿瘤间质压力，提高血管通透性。临床前和 I/Ib 期研究表明，PEGPH20 与吉西他滨联合使用具有良好的耐受性，并可能具有治疗益处，但 III 期研究发现，在透明质酸高表达的转移性 PDAC 患者中，添加 PEGPH20 虽可提高客观缓解率（ORR），但未能改善总生存期（OS）或无进展生存期（PFS）。

洛沙坦是一种常用的血管紧张素 II 受体阻滞剂，近年来发现它可通过靶向肿瘤间质，减少胶原蛋白和 HA 的产生，降低肿瘤固体应力，改善血管灌注和药物递送，增强乳腺癌和 PDAC 模型中的化疗效果。此外，洛沙坦还能提高纳米治疗药物在促结缔组织增生性肿瘤中的穿透性和有效性。在局部晚期胰腺癌的新辅助治疗方案中，洛沙坦与 FOLFIRINOX 联合使用，可提高 R0 切除率。

曲尼司特是一种 TGF - β 抑制剂，最初用于治疗过敏性疾病，现发现它可通过调节肿瘤微环境，改善肿瘤灌注和氧合，增强纳米药物和免疫治疗的疗效。二甲双胍和吡非尼酮等药物可通过抑制 CAFs 的激活，减少 ECM 的产生，发挥抗肿瘤作用。Hedgehog 信号通路在 ECM 沉积中起重要作用，抑制该通路可增加肿瘤血管和吉西他滨浓度，但相关药物在临床试验中效果不佳，可能是因为调节 Hedgehog 通路会破坏上皮和间质元素之间的平衡，加速上皮癌细胞的生长。

• 靶向 CAFs 与 TME 之间相互作用的信号通路：许多生长因子、白细胞介素、趋化因子和其他细胞因子（如 TGFβ、IL1、IL6、CXCL12、CCL6 等）参与了 CAFs 与 TME 之间的信号交互，激活多种信号通路，如 Smad、JAK - STAT、NF - κB 等，诱导下游基因表达。阻断这些信号通路的相互作用可能会产生靶向抗肿瘤效果。

例如，阻断 IL - 6 信号通路可增强吉西他滨和免疫检查点阻断（ICB）疗法对胰腺癌小鼠的治疗效果；抑制 LIF 或其受体 Lifr 可显著抑制肿瘤进展，增强化疗效果；阻断 Hedgehog 信号通路可抑制肿瘤生长，使肿瘤对多西他赛治疗更敏感。此外，针对 CSF1R 和 CXCR2 的联合抑制疗法可有效阻断促肿瘤性 PMN - MDSC 的招募，抑制肿瘤生长；阻断 TGFβ 信号通路可减少免疫抑制，增强抗肿瘤免疫反应。

• 消除特定的 CAF 亚型治疗癌症：多种以候选基因表达为特征的 CAF 亚群可促进肿瘤生长，因此，靶向特定标记物消除这些 CAF 亚型是一种潜在的癌症治疗方法。FAP⁺ CAFs 与免疫抑制微环境相关，针对 FAP 的治疗方法包括单克隆抗体、肿瘤疫苗、放射免疫偶联物和免疫毒素等。肿瘤细胞疫苗或 DNA 疫苗靶向 FAP 可增强 CD8⁺ T 淋巴细胞的浸润，抑制免疫抑制细胞在肿瘤微环境中的积累；FAP 靶向的 CAR - T 细胞可增强对 PDAC 的抗肿瘤活性，改善临床结果。此外，针对 CD10⁺GPR77⁺ CAFs 的抗体可抑制肿瘤形成，恢复化疗敏感性；消除衰老的 CAFs 可增加肿瘤中活化的 CD8⁺ T 细胞，增强免疫治疗效果。
• 使 CAFs 正常化治疗癌症：使肿瘤促进性的 CAFs 转化为静止的成纤维细胞或具有肿瘤抑制作用的 CAFs 亚群是另一种治疗策略。全反式维甲酸（ATRA）可将激活的胰腺星状细胞（PSCs）重编程为静止状态，纳米系统共递送 ATRA 和靶向热休克蛋白 47（HSP47）的 siRNA，可同时诱导静止状态和