Cancer Res：扩散癌细胞变形记

　　

生物通报道  众所周知，为了能够扩散癌细胞必须改变自身使其能够脱离原肿瘤病灶，然后才能扩散至远端器官。近日来自美国康奈尔大学维尔医学院的科学家们续写了这一故事，揭示出了接下去发生的一些关键事件，即转移的癌细胞如何逆转上述过程，重新变身为能够形成新病灶的肿瘤的过程。他们的研究发现在线发表在《癌症研究》（Cancer Research）上。

在这篇文章中，研究人员证实一个被称作versican的蛋白质在乳腺癌的扩散过程中发挥了关键性的作用。当研究人员在小鼠中阻断versican功能时，发现乳腺癌无法将癌细胞种植到肺脏中形成第二肿瘤病灶。

种子和土壤

“癌细胞种植除了原发性病灶，还需要提供准备接纳的土壤，”纽约长老会医院/康奈尔医学中心胸外科学部主任、康奈尔大学医学院胸外科教授Nasser Altorki说。

癌症研究者一直相信癌症发生扩散的前提条件，是它的“种子”必须首先在远端器官中找到能确保其茁壮生长的合适“土壤”。他们提出一种假说即癌细胞通过一种称之为上皮-间质转化（EMT）的过程形成种子，在这一过程中癌细胞会丧失与原发肿瘤病灶其他细胞的粘附，更加容易发生移动，可能够通过血流转移到远端器官。

然而对于接下来会发生什么，科学家们一直都只是停留在猜想阶段。科学家们推测细胞可能经历了一个称为间质-上皮转化（MET）的逆转过程，在这一过程中癌细胞种子变身为上皮细胞接触新组织，并融入到新器官中。然而科学家们对于MET与EMT之间存在的异同却知之甚少。

在这篇文章中，Mittal博士和同事们对自发性乳腺癌的模型小鼠进行了研究。他们发现原发性乳腺肿瘤向骨髓衍生的造血细胞发送了一条信号促使其迁移到了小鼠的肺脏。“这似乎就是癌细胞种植所需要的土壤，”Mittal博士说。

那么癌细胞又是如何利用这一“土壤”来帮助自身种植呢？研究人员发现在这些骨髓细胞中有一种亚型表达了versican蛋白，versican蛋白使得癌细胞在迁移至肺脏后能够变身为上皮细胞。原发性肿瘤在肺脏中为自身构建了微环境促进转移。MET不仅是癌细胞自身具备的特性，也是肺脏中微环境与癌细胞发生独特的互作的结果。

在接下来的实验中，研究人员通过向骨髓中注入siRNAs沉默versican基因的方法，证实抑制versican可阻断MET，抑制肺脏中肿瘤生长。

“新研究发现不仅帮助我们了解了乳腺癌是如何转移至肺脏的，同时也帮助我们找到了有可能阻断这种致命性扩散的新途径，”文章的资深作者、Vivek Mittal博士说。Mittal博士现在是康奈尔大学医学院Neuberger Berman肺癌实验室主任，以及胸腔外科中心细胞和发育生物学系副教授。

Mittal 博士说：“这是一个令人激动的发现，深入到了我们从未涉及的领域。我们知道超过90%的癌症相关死亡患者均是由于癌症从原病灶扩散所致，而目前临床使用药物均不能有效靶向转移病灶。”

文章的共同作者、康奈尔大学乳腺癌研究项目主管、实体瘤服务中心主任、医学系教授Linda T. Vahdat 说：“这项研究结果的一个关键性发现就是解析了转移的整个过程——这对于治疗癌症患者具有至关重要的意义。

Altorki表示这项重要的研究初步揭示了癌症转移的机械基础，这不仅局限于乳腺癌，也可能适用于其他类型的癌症。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Myeloid progenitor cells in the premetastatic lung promote metastases by inducing mesenchymal to epithelial transition.

Tumors systemically initiate metastatic niches in distant target metastatic organs. These niches, comprised of bone marrow (BM)-derived hematopoietic cells, provide permissive conditions for future metastases. However, the mechanisms by which these cells mediate outgrowth of metastatic tumor cells are not completely known. Using mouse models of spontaneous breast cancer, we show enhanced recruitment of BM-derived CD11b+Gr1+ myeloid progenitor cells in the premetastatic lungs. Gene expression profiling revealed that the myeloid cells from metastatic lungs express versican, an extracellular matrix proteoglycan. Notably, versican in metastatic lungs was mainly contributed by the CD11b+Ly6Chigh monocytic fraction of the myeloid cells and not the tumor cells or other stromal cells. Versican knockdown in the BM significantly impaired lung metastases in vivo, without impacting their recruitment to the lungs or altering the immune microenvironment. Versican stimulated mesenchymal to epithelial transition (MET) of metastatic tumor cells by attenuating phospho-Smad2 levels, which resulted in elevated cell proliferation and accelerated metastases. Analysis of clinical specimens showed elevated versican expression within the metastatic lung of breast cancer patients. Together, our findings suggest that selectively targeting tumor elicited myeloid cells or versican represents a potential therapeutic strategy for combating metastatic disease.