休眠细胞研究

休眠细胞研究

癌症转移是90%癌症患者死亡的主要因素。当转移被传统的成像方法检测到时，已经是IV期癌症，我们对抗这一致命疾病的办法却很少。癌症原发肿瘤其实在很早的时候撒播不会增殖活细胞到身体各处，尤其是骨髓（可称为微转移），我们称这些细胞为休眠细胞。休眠细胞可能在很短时间或几十年后苏醒，导致肿瘤复发转移。休眠细胞为什么能够维持多年,有人解释应答于宿主微环境稳态信号而进入一个长期休眠状态。那么，当休眠细胞处于休眠状态时，为什么不早点进行干预呢?要么杀死它，要么让它继续休眠。这提出了一个挑战，因为细胞休眠的生物学机制尚不清楚，也没有办法确定休眠细胞在哪里？是否处于休眠状态？如何检测这些细胞的标志物？这些都是问题。

那新问题又出现了，这些休眠细胞是如何被唤醒的？应该也没有明确的生物学机制。有人说是微环境改变，细胞外基质，临近细胞的影响；Albrengues等通过对小鼠模型的研究发现，持续的肺部炎症以及伴随的中性粒细胞胞外捕获器(NET)的形成可以将休眠的癌细胞转化为侵袭性的肺转移。这些细胞的觉醒与细胞外基质的重塑有关，并且可以通过一种名为laminin-111（层黏连蛋白）的基质蛋白重素的抗体来阻止。中性粒细胞通过向细胞外空间释放NET杀死有害微生物。NET是DNA相关细胞毒性蛋白和蛋白酶的支架(例如，中性粒细胞弹性酶(NE)和基质金属蛋白酶9 (MMP9))。NET DNA与细胞外基质(ECM)层黏连蛋白laminin结合，从而将两个与网络相关的蛋白酶NE和MMP9带到基质。这转而促进了laminin随后裂解，先由NE，后由MMP9。NET介导的laminin蛋白水解重塑显示一个抗原表位，通过激活整合素和FAK/ERK/MLCK/YAP信号通路触发休眠癌细胞的增殖。我们发明一种针对NET相关laminin的阻断抗体，该抗体可以阻止或减少炎症对小鼠休眠癌细胞的唤醒。如果老鼠模型与人类存在相关性，就可以设计针对NET的阻止休眠癌细胞的唤醒。

图1：炎症诱发休眠癌细胞唤醒机制图。肺部发炎如吸烟形成的NET会唤醒休眠的癌细胞。NET的两个蛋白依次裂解细胞外基质蛋白层粘连蛋白laminin。分裂产生一个表位，激活整合素信号和之前休眠癌细胞结合表位而唤醒和增殖。阻断网状层状蛋白laminin表位的抗体可以防止炎症引起的唤醒。

另一个休眠唤醒机制，LiuY等发现IFN-β（干扰素β）诱发肿瘤增殖细胞(TRC)进入休眠，而被IDO-犬尿素- AhR (芳香烃受体)-p27（周期蛋白依赖受体激酶抑制1）通路激活,而阻塞这个通路导致休眠TRC被切换到细胞凋亡STAT3-p53（细胞肿瘤抗原p53）通路。Vera-Ramirez L等表明自噬是播散休眠乳腺癌细胞存活的关键机制。对休眠乳腺癌细胞自噬的药理学或遗传学抑制可显著降低小鼠和人类3D体外和体内临床前模型的细胞存活率和转移负荷。自噬基因自噬相关7 (ATG7)对自噬激活至关重要。机制上，抑制休眠乳腺癌细胞的自噬通量导致线粒体受损和活性氧(ROS)的积累，导致细胞凋亡。

Lankelma J等提出一种有意思的办法节食阻止休眠乳腺癌细胞唤醒。对于缺乏血管生成的休眠肿瘤细胞可能严重依赖最近血管的营养和氧气的梯度（距离血管不同的地方氧气和营养浓度不一样而形成阶梯样变化）。因为从最接近血管到氧耗竭的距离比葡萄糖耗竭到血管的距离更短，所以这种肿瘤细胞会包括一些缺氧的活肿瘤细胞。这些细胞是危险的，因为它们能够诱导血管新生，而血管新生会唤醒肿瘤。缺氧细胞依靠糖酵解分解产生ATP。局部细胞外葡萄糖浓度梯度由血糖浓度和离血管最近的细胞消耗决定。而人体空腹血糖可降低20-40%。可以计算出，潜在危险缺氧细胞的葡萄糖供应因此可以显著减少，会导致细胞死亡，特别是缺氧肿瘤细胞。所以假设间歇性禁食通过减少缺氧肿瘤细胞的数量和肿瘤唤醒来降低肿瘤复发的机率。

Sosa等认为：1、播散肿瘤细胞(DTC)的休眠可能不是原发肿瘤一个专一的转移过程。因为浸润前病变细胞也包括上皮细胞，可能经历上皮-间充质转化（EMT）和播散; 这些早期的DTC可能在长时间休眠后表现出的转移性生长能力。这可能会产生与原发病灶特征不同的转移灶，这也可能解释了仅根据原发肿瘤特征设计的治疗方案治疗转移灶缺乏成功的原因。此外，转移前小生境实际上可能是由早期DTC定制出来。2、休眠仅仅是由于缺乏有丝分裂信号而导致的生长停滞吗? 由衰老引起的生长阻滞是一种不可逆转的转化障碍，肿瘤细胞不会重新激活衰老程序，使其进入休眠状态。事实表明细胞周期G0/G1阻滞将是这一生物学现象不可避免的一部分。3、目前数据有限的一个关键问题是，癌症治疗是否通过激活应激信号迫使残存的肿瘤细胞进入休眠状态。这方面的一个例子可能是持久耐药肿瘤细胞，通过改变表观遗传机制在靶向治疗中存活下来。另一个经常出现的问题是，“唤醒”休眠的肿瘤细胞是否有助于用传统的抗增殖疗法根除它们。然而，临床证据表明，化疗治疗高增殖的局部和远处病变并不总是完全停止其进展。此外，残留的DTC在基因上是异质的，而唤醒休眠的DTC将扩展基因或表观机制，使细胞能够抵抗治疗。因此，反对唤醒休眠的DTC，而是支持维持休眠策略。

参考文献：

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