《中国恶性肿瘤学科发展报告（2022）》——肿瘤转移研究进展篇
概述
恶性肿瘤的远端转移是一个极为复杂的过程，即肿瘤细胞从原发部位逃逸，沿脉管系统扩散，最终定植于继发部位（如骨、肺、肝、脑等）形成转移灶。由于肿瘤细胞本身的异质性，使得肿瘤转移变得更加复杂且具有各自的特性。虽然目前对肿瘤转移的早期监测以及治疗手段可提高早期癌症患者的生存率，然而，一旦患者进展到转移阶段，现有治疗手段对其生存率和生活质量的改善尚不明显。因此，充分理解肿瘤细胞转移播散机制，针对转移通路中某一过程设计相应的阻断和治疗靶点对提高肿瘤转移病人的5年生存率和生活质量的改善尤为重要。肿瘤转移的研究重点是阐明转移的分子机制。转移在临床工作中的重要价值在于早期预测和发现转移并阻止转移的发生。
1. 国外的研究进展
肿瘤细胞离开原发灶通过血管或淋巴管到达特定的继发部位定植形成转移灶的过程被视为肿瘤转移的全过程。其始动阶段来源于微环境中的部分具有高侵袭力的肿瘤细胞，这部分肿瘤细胞可以通过多种内在或外在机制调控上皮间质转化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）的发生[1]，同时，EMT亦可反作用于肿瘤细胞，维持其恶性特征，比如维持肿瘤干细胞（Cancer stem cell，CSC）的表型或增加本身的侵袭能力等[2, 3]。新近研究发现，代谢相关基因重组与EMT相关，学者在人肺癌细胞中发现磷酸化的UGPD可与HuR相互反应，从而加强SNAL1 mRNA的稳定性，而SNAL1的产生增多可进一步促进EMT的发生，因此促进肿瘤细胞的远处转移[4]。原发灶肿瘤细胞的代谢微环境以糖酵解途径为主，MCT1作为糖酵解途径中乳酸转运重要的蛋白分子，抑制其功能可导致小鼠黑色素瘤PDX模型远处转移的减少[5]。长期补充抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸和维生素E可促进KRAS驱动的肺癌转移，抗氧化剂的应用可稳定转录因子BACH1，BACH1继而激活己糖激酶2和GAPDH的转录，从而增加肿瘤细胞对葡萄糖的摄取、糖酵解速率以及乳酸分泌，最终导致糖酵解途径依赖的肺癌转移[6]。
肿瘤细胞进入脉管系统对肿瘤转移至关重要。进入脉管系统的肿瘤细胞即循环肿瘤细胞（Circulating tumor cell，CTC），随着液体活检（liquid biopsy）和单细胞技术（single-cell analysis）的引入和不断进步，使得科学家们可通过对外周血CTC的分析，在基因组、转录组、蛋白质组和功能水平上描述和监测癌症患者肿瘤异质性的动态变化[7]。既往认为肿瘤细胞从原发灶的播散通常是沿淋巴管进入邻近的淋巴结或通过血管直接扩散到远端组织，比如肺、肝、脑等。但近来，有学者使用基因工程小鼠的乳腺癌模型证明肿瘤细胞可以侵袭淋巴结的血管，离开淋巴结进入血液循环再进一步扩散到肺[8, 9]。CTC同样可以和血液中的非恶性细胞（比如淋巴细胞或肿瘤相关成纤维细胞等）一起聚集成簇以维持自身的能动性，比如CTC可与多形核髓样来源的抑制细胞（Polymorphonuclear myeloid-derived suppressor cell，PMN-MDSC）形成物理性小簇，通过旁分泌Nodal信号通路诱导自身促肿瘤分化，并增加PMN-MDSC产生大量活性氧（Reactive oxygen species，ROS）[10]。
转移的最后阶段是肿瘤细胞离开脉管系统，定植于具体的继发器官。“种子-土壤”学说认为肿瘤细胞（种子）转移过程还需要遇到适宜的生长环境（土壤）才可进一步定植生存形成转移灶。因此转移前微环境（pro-metastatic niche）的形成至关重要。在胰腺癌早期阶段，血液循环中的非恶性细胞释放IL-6，刺激肝细胞激活STAT3信号通路，增加SAA的产生，从而在肝脏形成转移前微环境，介导胰腺癌的肝转移[11]。除此之外，肿瘤细胞定植过程中还需经历间质上皮转化（mesenchymal-epithelial transition，MET），扩增形成转移灶。骨血管niche中E-selectin的表达，可激活Wnt信号通路，诱导CTC发生MET，促进骨转移[12]。
综上所述，肿瘤转移具有极大异质性，不同类型的肿瘤继发转移器官各不相同，这不仅仅只涉及到肿瘤细胞自身的基因突变，还与肿瘤微环境乃至转移器官本身固有细胞的遗传学和表观遗传学改变密切相关。因此，从这一角度出发，筛选靶向调控肿瘤转移不同阶段的关键性节点，将为临床肿瘤治疗提供新思路。
2. 国内的研究进展
2.1 从表观遗传学角度上阐述肿瘤转移调控的新分子机制
表观遗传修饰因子的异常表达与肿瘤转移密切相关，SND1在人类许多恶性组织中都有不同程度的上调。新近发现，在胶质瘤中SND1可诱导染色质拓扑结构域的交互作用，激活下游RhoA的转录，进而调节CCND1、CCNE1、CDK4和CDKN1B的表达，加速胶质瘤细胞G1/S期的转化从而增加胶质瘤的增殖和侵袭能力[13]。Hippo通路参与肿瘤的发生发展，组蛋白去甲基化酶KDM3A是该通路重要的调节因子，通过上调YAP1表达及促进H3K27ac的增强子作用，可促进结直肠癌的生长和迁移[14]。也有学者报道PDLIM1 可通过调节Hippo信号抑制HCC转移[15]。同时，长非编码RNA（long noncoding RNA，lnc RNA）已经成为肿瘤发生发展以及转移中的关键分子之一，许多研究表明lncRNA可以通过与蛋白的相互作用调控癌症相关信号通路，是重要的表观遗传学调控机制。在肺腺癌（Lung adenocarcinoma，LAD）中，长非编码RNA LINC00673-v3的表达明显上调，增强DDX3和CK1ε的相互作用，引起Dvl磷酸化，最终通过WNT/β-catenin信号通路增加LAD的恶性侵袭能力[16]。此外，环状RNA（circular RNAs, circRNAs）在癌症生物学中发挥重要作用，是潜在的生物标志物和癌症治疗靶点。近来有学者发现两种新的circRNA，F-circSR1和F-circSR2，均能促进肺癌细胞的迁移，而对细胞的增殖几乎没有影响[17]。作为卵巢癌中下调最显著的circRNA之一，CircPLEKHM3在腹膜转移性卵巢癌中的表达进一步降低，与预后不良相关。进一步研究表明，circPLEKHM3通过靶向miR-9/BRCA1/DNAJB6/ KLF4/AKT1轴在卵巢癌中发挥作用，可作为卵巢癌患者的预后指标和治疗靶点[18]。
2.2 肿瘤免疫微环境的相关研究进展
近年来，肿瘤的免疫治疗越来越受到人们的关注。肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-associated macrophages，TAMs）在肿瘤免疫微环境中起着极为重要的作用。在乳腺癌细胞中，TAM通过胞外囊泡（Extracellular vesicle，EV）传递一种髓系特异的lncRNA-HISLA，从而加强乳腺癌细胞有氧糖酵解和抗凋亡能力。机制上而言，HISLA阻碍PHD2和HIF-1α的相互作用，从而抑制HIF-1α降解；同时乳腺癌细胞糖酵解产生的乳酸又可上调TAM中HISLA的表达，由此形成TAM-肿瘤细胞之间的正性循环进一步增加了乳腺癌细胞的恶性程度[19]。胰腺导管癌细胞也可能通过M2巨噬细胞诱导IL-1β，从而促进肿瘤细胞EMT和转移，同时，选择性COX-2抑制剂塞来昔布能够增强吉西他滨的抗肿瘤疗效，提示COX-2可能成为胰腺导管癌免疫治疗的新靶点[20]。此外，TAM的扩增、肿瘤细胞骨桥蛋白（Osteopontin，OPN）的致癌性以及PD-L1的表达与肿瘤细胞的免疫逃逸密切相关。在小鼠肝细胞癌模型中发现OPN通过CSF1-CSF1R通路选择性激活巨噬细胞，且促进肝癌细胞PD-L1的表达，在OPN高表达荷瘤小鼠体内联合运用PD-L1抑制剂和CSF1R抑制剂可显著提高小鼠的抗肿瘤能力并延长其生存时间[21]。新近研究发现，TAM可与胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）形成杂交体（Hybrid），与胶质瘤的侵袭密切相关[22]。除TAM之外，肿瘤相关成纤维细胞（Cancer-associated fibroblasts，CAF）在微环境中的作用也不可忽视，CAF通过细胞之间的接触、释放大量调节因子、合成或重塑细胞外基质等调节肿瘤细胞和其他基质细胞的生物学性质，从而影响肿瘤的发生发展、转移以及耐药[23-25]。肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes，TILs）在肿瘤免疫微环境中的作用也有了新的认识，CD8+ TILs是一种能够特异性识别和破坏肿瘤的T细胞亚型。学者发现了CD8+ TILs独特的甲基化模式，并坚定了从幼稚T细胞向肿瘤反应性CD8+ TILs转化过程中的转录因子，提示DNA甲基化参与形成肿瘤反应性和旁观者CD8+ TILs[26]。研究表明肺癌通过诱导破骨细胞分泌白介素19（IL-19），并作用于肺癌细胞表面的白介素受体20亚基B（IL20RB），进而促进肺癌细胞的增殖和骨转移。有关肺癌骨转移发生机制及治疗策略的重要研究成果为肺癌骨转移的治疗提供了新的思路[27]。
2.3 肿瘤转移过程中重要代谢特征的新发现 如前所述，恶行肿瘤的代谢重组在肿瘤转移中发挥至关重要的作用。其中，线粒体代谢在肿瘤进展中的作用也逐渐受到重视，线粒体丙酮酸载体（Mitochondrial pyruvate carrier，MPC）是控制线粒体中丙酮酸转运的关键因素，在人肾细胞癌（Renal cell carcinoma，RCC）中，MCP1负性调控HIF1α的表达，抑制RCC侵袭和增殖能力，且MCP1高表达与患者更高总体生存率相关[28]。脂质代谢异常与肿瘤发展亦有密切关系，固醇O-酰基转移酶1（SOAT1）的在部分早期肝细胞癌中高表达，其表达下调可改变细胞内胆固醇的分布，有效抑制肝癌的增殖和迁移[29]。
2.4 肿瘤干细胞的相关研究进展 肿瘤干细胞（CSC）是治疗耐药性和肿瘤进展的主要来源。乳腺CSC中TSPAN8表达上调，通过招募去泛素化酶ATXN3与PTCH1共同抑制SHH/PTCH1复合物的降解，促进干性基因NANOG、OCT4和ALDHA1的表达，介导乳腺CSC耐药，并在小鼠模型中促进肿瘤形成[30]。糖皮质激素能够促进乳腺癌细胞中糖皮质激素受体与TEAD4的相互作用，促进TEAD4的表达，最终可维持乳腺CSC的干性特征，并促进肿瘤细胞转移和耐药[31]。国内的研究表明电压门控钙通道α2δ1是肿瘤干细胞标志物，并调节肿瘤的转移，是一个新的靶点。
2.5 肿瘤治疗疗效评估的生物标志物以及耐药性的相关研究 PARP1抑制剂在临床上多用于卵巢癌和乳腺癌的治疗，PARP1可诱导BRD7（一种肿瘤抑制蛋白）的降解，导致肿瘤细胞对DNA损伤的化疗药物耐药，因此BRD7可能成为今后化疗药物和PARP1抑制剂联合治疗后评估疗效的生物标志物[32]。但需提及的是，PARP1抑制剂对肝癌的疗效甚微，学者解释这可能与肝癌高表达EGFR和c-MET有关，EGFR和c-MET形成异源二聚体与PARP1相互作用并诱导其发生磷酸化，从而介导了PARP1抑制剂的耐药[33]。在肝细胞癌中，可以通过测定CD45和Foxp3的表达水平，进行免疫表型分类，有助于对肝细胞癌患者进行正确的分类和预测预后[34]。亦有学者提出可通过CGP（cancer gene panel，CGP）建立NCC-GP150来估计循环肿瘤DNA，研究证明这种方法可能成为抗PD-1和抗PD-L1药物治疗非小细胞肺癌患者临床获益的潜在生物标志物[35]。
2.6 抑制肿瘤转移的新靶点的发现和鉴定 表观遗传学技术：组蛋白修饰（CUT&Tag）、染色质可及性（ATAC-seq）、蛋白质DNA互作（CHIP-seq）等表观遗传重塑进行多层次揭示肿瘤干细胞在复发转移及耐药等方面的调控机制。染色质中组蛋白的不同修饰能够引起染色质高级结构的动态变化，促进染色质结构的开放，调节肿瘤干细胞的干性。 利用DNA甲基转移酶DNMT1介导的乳腺癌干细胞中的抑癌性lncRNA PAS1的沉默，激活细胞内核糖体DNA的转录，增强核糖体的生物合成效率，导致肿瘤细胞基因组的不稳定性，从而促进了肿瘤的生长和复发转移。将采用体外合成的长效PAS1-30nt-RNA结合DNMT1的抑制剂，在小鼠体内抑制原位乳腺癌肝细胞的干性和肺转移及手术切除原位瘤的复发。这个新的抑制乳腺癌复发和转移的长链非编码RNA的功能区及甲基转移酶抑制剂，为乳腺癌复发转移提供药物靶点[36-38]。
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