陳 都 錢 誠

乳腺癌是一種異質(zhì)性疾病，根據(jù)其腫瘤相關(guān)標(biāo)記物表達(dá)情況可分為Luminal A、Luminal B、HER-2陽性及Basal-like型乳腺癌，不同的分子亞型其預(yù)后差異很大。隨著我們對乳腺癌的早期診斷及其生物學(xué)行為的認(rèn)識不斷提升，生存率也得到了顯著改善，但仍有約30%的患者會因耐藥而出現(xiàn)復(fù)發(fā)[1]。雖然人們曾認(rèn)為這與腫瘤細(xì)胞的遺傳改變有關(guān)，但現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到腫瘤細(xì)胞周圍鄰近組織在腫瘤的發(fā)展和耐藥中發(fā)揮著重要的作用。很明顯，許多"正常"細(xì)胞通過改變微環(huán)境成分、間質(zhì)細(xì)胞比例和/或激活狀態(tài)來實現(xiàn)腫瘤的多樣性。

腫瘤微環(huán)境(Tumor microenvironment，TME)是由癌細(xì)胞與腫瘤間質(zhì)細(xì)胞、周圍上皮細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、周圍血管組織及信號分子相互作用形成的動態(tài)系統(tǒng)[2-3]。腫瘤間質(zhì)成分主要包括間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal stem cells，MSCs)、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(Cancer associated fibroblasts，CAFs)、腫瘤干細(xì)胞(Cancer stem cells，CSCs)、血管內(nèi)皮細(xì)胞。在TME中腫瘤間質(zhì)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)及細(xì)胞因子可通過相互作用，影響乳腺癌的生物學(xué)行為[3]。乳腺癌TME存在明顯的異質(zhì)性，其異質(zhì)性取決于微環(huán)境中不同組分在腫瘤內(nèi)的位置，位于腫瘤邊緣的細(xì)胞類型與位于腫瘤核心的細(xì)胞存在顯著差異[4]。這種差異主要由腫瘤細(xì)胞突變、壞死、免疫浸潤和間質(zhì)壓力改變所引起[5]。雖然每一類惡性腫瘤都具有其獨特的生物學(xué)行為，但在不同類型的腫瘤中，TME的主要組分及其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用卻十分相似[3]。細(xì)胞與微環(huán)境之間的雙向信息傳遞是正常組織維持穩(wěn)態(tài)所必需的。然而，它也是腫瘤生長所必需的。另外，腫瘤細(xì)胞與其周圍間質(zhì)的相互作用也是產(chǎn)生化療耐藥的重要原因[6]。腫瘤間質(zhì)細(xì)胞與腫瘤的耐藥性存在密切聯(lián)系，其中腫瘤間質(zhì)的基因差異性表達(dá)與乳腺癌患者的預(yù)后相關(guān)，而與乳腺癌亞型無關(guān)[7]。在乳腺癌的抗腫瘤治療過程中，腫瘤的藥物反應(yīng)并不完全取決于癌細(xì)胞的內(nèi)在特性。其中，MSCs、CAFs與CSCs之間的相互作用可介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥，并影響其增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。TME中的MSCs可分化為CAFs[8]，而周圍脂肪組織也為其TME的間質(zhì)成分提供了豐富的MSCs和CAFs來源[9]。然而，MSCs和CAFs之間的聯(lián)系至今仍尚未完全明確。最近有研究表明，二者在促進(jìn)腫瘤激活方面具有相似的特性。相反，相關(guān)研究卻認(rèn)為二者之間的作用并不相同[10-11]。綜上所述，明確乳腺癌TME中腫瘤間質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的乳腺癌化療耐藥的分子生物學(xué)機(jī)制，有望為開發(fā)新藥提供指導(dǎo)，為乳腺癌治療提供新思路。

1 乳腺癌微環(huán)境中幾種重要的間質(zhì)細(xì)胞

1.1 MSCs

MSCs是一種多能梭形細(xì)胞，廣泛存在于人體組織中，可分化為骨、骨髓基質(zhì)等多種組織。MSCs還可分化為多種間質(zhì)細(xì)胞系，對惡性腫瘤的生物學(xué)行為產(chǎn)生影響。在乳腺癌中MSCs可直接通過縫隙連接、膜受體、微管或間接通過可溶性分子向癌組織遷移。在移入腫瘤組織后，整合到腫瘤間質(zhì)中并與其微環(huán)境中各組分相互作用獲得不同的特性[12]。然而，截止目前MSCs在乳腺癌TME中的作用仍尚未完全弄清楚。大量的研究表明，MSCs在乳腺癌的整個腫瘤生物學(xué)行為中發(fā)揮了重要作用。例如，MSCs可通過分泌轉(zhuǎn)化生長因子β(Transforming growth factor β，TGF-β)促進(jìn)腫瘤上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、釋放血管內(nèi)皮生長因子促進(jìn)腫瘤血管生成、產(chǎn)生C-X-C基序趨化因子配體-12(C-X-C motif chemokine ligand 12，CXCL-12)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和存活。此外，MSCs也可通過旁分泌或內(nèi)分泌等細(xì)胞內(nèi)通訊方式與乳腺癌細(xì)胞相互作用。例如，MSCs可分泌囊泡激活胞外信號來調(diào)節(jié)激酶通路，增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的耐藥[13]。與此同時，Kucerova等[14]還證實MSCs具有促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的能力。

與上述作用相反的是，MSCs還具有抑制腫瘤細(xì)胞生長的特性。MSCs可通過抑制細(xì)胞增殖相關(guān)信號通路(如磷脂酰肌醇-3-激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶PI3K/Akt、Wnt/β-catenin)、抑制細(xì)胞周期進(jìn)程和抑制血管生成等多種途徑抑制腫瘤生長[15-17]。最近有研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞毒性藥物的作用下，MSCs可通過P2X信號通路介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥并增殖，而β干擾素(Interferon-β，IFN-β)的表達(dá)可抑制乳腺癌細(xì)胞生長[18]。此外，MSCs亦可通過分泌TGF-β對腫瘤產(chǎn)生免疫抑制作用。例如，在異基因移植小鼠模型中將B16黑色素瘤細(xì)胞和MSCs分開注射時，MSCs不但未能促進(jìn)腫瘤的生長，反而產(chǎn)生了免疫抑制作用[19]?？傊?，MSCs在介導(dǎo)乳腺癌的耐藥過程中既具有促進(jìn)CAFs轉(zhuǎn)化、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移的作用，也具有誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增殖相關(guān)信號通路及免疫反應(yīng)的作用。

1.2 乳腺腫瘤干細(xì)胞(Breast CSCs，BCSCs)

通過全基因組和單細(xì)胞RNA測序分析結(jié)果顯示，在乳腺腫瘤中存在一組作為腫瘤起始的細(xì)胞，即BCSCs。這些細(xì)胞具有干細(xì)胞特性，可自我更新和維持腫瘤的發(fā)生，可作為乳腺癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和化療耐藥的驅(qū)動力[20]。BCSCs與其微環(huán)境處于動態(tài)平衡狀態(tài)，其表型受其周圍細(xì)胞或間質(zhì)細(xì)胞來源的細(xì)胞內(nèi)/外因子調(diào)控。然而，這些具有“促干細(xì)胞特性”的細(xì)胞因子都是炎性細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)和CXCL-5。另外，在BCSCs中還伴隨有干細(xì)胞特性和自我更新相關(guān)信號通路的異常激活，例如Wnt、PI3K/Akt/FOXO、TGF-β和Notch[21-23]。值得注意的是，以上炎細(xì)胞因子及信號通路在BCSCs介導(dǎo)的耐藥、腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用。

1.3 CAFs

在乳腺癌微環(huán)境中存在大量CAFs，CAFs常來源于周圍成纖維細(xì)胞，也可由其他類型的細(xì)胞分化而來，如MSCs、脂肪細(xì)胞、星狀細(xì)胞等。其中，腫瘤中有相當(dāng)比例的CAFs來源于骨髓源性-MSCs[20]。CAFs為正常成纖維細(xì)胞活化后的特殊細(xì)胞類型。在細(xì)胞表型和功能及遺傳方面與正常成纖維細(xì)胞具有較大差異，并且很可能受到腫瘤微環(huán)境和及其起源的動態(tài)調(diào)控[24]。在乳腺癌的微環(huán)境中，正常成纖維細(xì)胞通過與白細(xì)胞或分泌因子(包括TGF-β、CXCL-12、成纖維細(xì)胞生長因子-2、血小板衍生生長因子、表皮生長因子)直接接觸后被激活為CAFs。激活后的CAFs能夠促進(jìn)血管生成、腫瘤增殖、EMT及轉(zhuǎn)移，并降解細(xì)胞外基質(zhì)釋放的信號分子。CAFs可選擇性表達(dá)血小板衍生生長因子受體、纖維活性蛋白及波形蛋白等，從而增強(qiáng)癌細(xì)胞的增殖和侵襲能力[25]。乳腺CAFs中還存在許多細(xì)胞增殖相關(guān)蛋白的異常表達(dá)，包括核糖體蛋白S6激酶、成纖維細(xì)胞生長因子受體、柚皮素和細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制劑。

目前有研究發(fā)現(xiàn)，一些具有特定細(xì)胞表面分子的CAF亞群可促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展和耐藥形成。例如，CD10+GPR77+CAFs可通過分泌IL-6和IL-8為腫瘤干細(xì)胞提供生存空間，促進(jìn)腫瘤的形成和耐藥[11]。也有研究表明，CAFs能夠使癌細(xì)胞逃避化療的細(xì)胞毒性作用。例如，在利用拉帕替尼治療HER-2+乳腺癌的過程中，CAFs可通過產(chǎn)生肝細(xì)胞生長因子介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞耐藥[26]。總之，CAFs與TME間的相互作用在乳腺癌的進(jìn)展過程中發(fā)揮了重要作用，且與其預(yù)后不良有關(guān)[27-28]。

2 在乳腺癌化療過程中MSCs/CAFs-BCSCs介導(dǎo)耐藥的機(jī)制

2.1 MSCs與BCSCs介導(dǎo)的化療耐藥

在乳腺癌TME中MSCs可通過分泌IL-6和CXCL7細(xì)胞因子直接參與BCSCs的調(diào)控，促進(jìn)乳腺CSCs自我更新和癌細(xì)胞增殖[20]。而且，此通路也與“干細(xì)胞”表型的誘導(dǎo)有關(guān)。另外，由于TME中MSCs易分化為CAFs，而CAFs可通過產(chǎn)生間質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1，促進(jìn)表達(dá)間質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1受體的乳腺癌細(xì)胞增殖。其中，間質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1的表達(dá)狀態(tài)與乳腺癌患者的預(yù)后密切相關(guān)。目前研究認(rèn)為，MSCs通過分泌IL-6及產(chǎn)生間質(zhì)細(xì)胞衍生因子作用于BCSCs的通路，可能是MSCs-CSCs介導(dǎo)乳腺癌耐藥的機(jī)制[29]。此外，在細(xì)胞毒性藥物作用下，MSCs對乳腺癌細(xì)胞的保護(hù)既需要分泌蛋白的參與，也需要細(xì)胞之間的相互作用。其中，MSCs通過分泌IL-6使乳腺癌細(xì)胞在化療過程中產(chǎn)生耐藥，并可促進(jìn)ERα+乳腺癌細(xì)胞增殖[30]。例如，針對ERα+乳腺癌的細(xì)胞毒性藥物(如紫杉醇、阿霉素)及抗HER-2+乳腺癌的赫賽汀，IL-6均能促使乳腺癌細(xì)胞對其產(chǎn)生耐藥[31]。同時，乳腺癌細(xì)胞釋放的IL-6可介導(dǎo)MSCs“歸巢”進(jìn)入腫瘤原發(fā)部位，與其受體相互作用誘導(dǎo)MSC分泌CXCL7。這些細(xì)胞因子共同參與形成影響CSCs的趨化因子網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而誘導(dǎo)針對抗癌藥物耐藥[32]。

除上述機(jī)制外，MSCs可通過分泌胞外囊泡介導(dǎo)耐藥。這些囊泡含有miR-23b(即一種蛋白激酶C的細(xì)胞底物)，其抑制作用可導(dǎo)致BCSCs在TME中休眠，從而對紫杉醇產(chǎn)生耐藥[33]。此外，也有報道稱MSCs可作為藥物的增敏劑。例如，MSCs可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞對激酶抑制劑、阿霉素和5-氟尿嘧啶的敏感性[34]。與此同時，BCSCs也可通過細(xì)胞周期阻滯對MSCs發(fā)出的信號產(chǎn)生應(yīng)答，并表現(xiàn)出更高的增殖活性[35]。因此，細(xì)胞周期阻滯也是癌細(xì)胞逃避細(xì)胞毒性藥物作用的一種有效機(jī)制。上述研究表明，在乳腺癌的TME中MSCs與BCSCs的相互作用，是引起化療耐藥的重要途徑。因此，這將成為改善治療耐藥的重要靶點。

2.2 CAFs與CSCs介導(dǎo)的化療耐藥

在乳腺癌TME中CAFs可通過旁分泌途徑產(chǎn)生大量的前列腺素E-2(PGE-2)，增強(qiáng)IL-6的分泌，從而促進(jìn)CSCs的增殖[36]。此外，當(dāng)與癌細(xì)胞共同培養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)，CAFs產(chǎn)生了較高水平的趨化因子(C-C基序)配體-2(CCL-2)。CCL-2可誘導(dǎo)Notch-1表達(dá)，促進(jìn)CSCs增殖，從而激活Notch信號通路[37-38]。鑒于CAFs常通過分泌促癌旁分泌因子來調(diào)節(jié)CSCs，一些臨床前研究開發(fā)了CAFs-CSCs旁分泌信號通路功能阻斷的治療，以改善對實體腫瘤的治療。例如，在HER-2+乳腺癌中CAFs可通過介導(dǎo)PTEN的缺失或IL-6/STAT-3/NF-κB信號通路的激活，使乳腺癌細(xì)胞對赫賽汀產(chǎn)生耐藥[31]。另外，此信號通路的激活可誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞表達(dá)間質(zhì)轉(zhuǎn)化表型并增強(qiáng)其增殖能力。CAFs能通過分泌胰島素樣生長因子(Insulin-like growth factor，IGF)-1和IGF-2，使乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生化療耐藥并促進(jìn)其轉(zhuǎn)移。其中IGF-1和IGF-2在腫瘤細(xì)胞上激活胰島素和IGF-1受體信號，從而誘導(dǎo)乳癌細(xì)胞對吉西他濱和紫杉醇耐藥。抗IGF阻斷抗體的治療可增加乳腺癌細(xì)胞對化學(xué)藥物的反應(yīng)并減少轉(zhuǎn)移的發(fā)生[39]。因此，用功能阻斷性抗體(抗IL-6受體抗體)阻斷該環(huán)節(jié)可有效地逆轉(zhuǎn)上述表型的發(fā)生。

另一項研究中，研究人員在人源性異種移植乳腺癌模型中用抗IL-6和抗IL-8的抗體聯(lián)合多西紫杉醇，抑制分泌IL-6和IL-8的CD10+GPR77+CAFs亞型，結(jié)果顯示腫瘤幾乎完全緩解[11]。同時，該研究還發(fā)現(xiàn)抗G蛋白偶聯(lián)受體77(G protein-coupled receptor 77，GPR77)抗體聯(lián)合多西紫杉醇的抗腫瘤效果與抗IL-6或抗IL-8聯(lián)合多西紫杉醇的抗腫瘤效果相當(dāng)，可顯著降低CD10+GPR77+CAFs的數(shù)量和CSCs在治療腫瘤中的比例。與IL-8在腫瘤干細(xì)胞特性中的關(guān)鍵作用相一致的是，針對其受體CXCR-1的功能阻斷抗體或CXCR-1和CXCR-2的小分子抑制劑，可以在人類乳腺癌異種移植模型中消耗CSCs并降低腫瘤侵襲性。與臨床治療特別相關(guān)的是最近發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)移性乳腺癌的Ⅰb期研究中，CXCR1/2激活的抑制劑與紫杉醇聯(lián)合應(yīng)用有效率可達(dá)30%[40]。CXCR-2的其他小分子抑制劑，包括AZ13381758和SB225002，也在人源性異種移植乳腺癌模型中顯示出臨床前的療效[41]。雖然大多數(shù)CAFs在基因上相對穩(wěn)定，化療耐藥風(fēng)險較低，但越來越多的證據(jù)表明成纖維細(xì)胞的保護(hù)作用可以促進(jìn)癌細(xì)胞逃避化療的細(xì)胞毒性效應(yīng)。因此，CAFs也可能成為抗腫瘤藥物的物理屏障，并降低其殺傷效果。

3 小結(jié)與展望

乳腺癌的耐藥不僅取決于腫瘤細(xì)胞本身，還取決于微環(huán)境中各間質(zhì)成分的介導(dǎo)作用。通過對腫瘤間質(zhì)在乳腺癌治療過程中介導(dǎo)化療耐藥的深入了解，將為突破此屏障帶來機(jī)遇。目前，通過阻斷CAFs來源的促干細(xì)胞因子的治療和通過抑制MSCs分泌促干細(xì)胞因子或直接耗竭M(jìn)SCs的研究，都尚處于臨床前期或早期臨床驗證階段。另外，通過阻滯CAFs和BCSCs之間的相互作用或拮抗其促腫瘤形成作用的研究，也將為下一代治療提供希望。CAFs與MSCs的靶向治療為增強(qiáng)放/化療等細(xì)胞毒性療法的治療反應(yīng)及防止治療誘發(fā)BCSCs的擴(kuò)增和激活均提供了新方向。此外，CAFs和MSCs的靶向治療還可協(xié)同BCSCs靶向藥物，共同降低乳腺癌的干細(xì)胞特性和侵襲性，最終提高乳腺癌患者的治療效果。有趣的是，CAFs相關(guān)的生物標(biāo)記物還有望為設(shè)計臨床試驗及指導(dǎo)患者選擇CAFs-/MSCs-靶向療法提供幫助?？傊@些新的針對間質(zhì)細(xì)胞的抗腫瘤靶向療法，將有望豐富此前的抗腫瘤治療，開啟乳腺癌治療領(lǐng)域的新篇章。