那么，微环境是如何调节DTC的？又该如何减少ER阳性乳腺癌的转移复发？
近日，来自英国伦敦癌症研究所的科学家们在《Nature cancer》发表了研究论文，题目为“Age-associated microenvironmental changes highlight the role of PDGF-C in ER+ breast cancer metastatic relapse”，提出了更深入的机制解析和潜在的治疗思路。
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简言之，研究人员揭示了微环境变化在调节DTC生长方面的作用，以及靶向PDGF-C信号来限制ER阳性乳腺癌转移复发的前景。
为了研究ER阳性乳腺癌复发的调控机制，研究人员对几种ER阳性小鼠乳腺肿瘤细胞系进行了RNA测序，结果发现TSAE1、HRM1和EMT6细胞系具有高Esr1表达，但F3II细胞的表达水平与ER阴性D2A1细胞系和转移衍生物D2A1-m1和D2A1-m2的表达水平相当（下图a）。
与ER阴性细胞系相比，TSAE1、HRM1和EMT6细胞中的ER信号通路基因上调，而4-羟基他莫昔芬（4-OHT）处理降低了ER反应基因Greb1的表达（下图b、c）。用雌二醇颗粒植入小鼠增强了TSAE1的生长，不过增强HRM1肿瘤生长的程度较小（下图f）。在没有补充雌激素的小鼠中所有三种ER阳性细胞系都形成了乳腺肿瘤，这说明模型再现了老年女性较低的雌二醇水平。
小鼠乳腺肿瘤细胞系的RNA-seq分析
老年个体中的微环境是否能促进ER阳性DTC的生长？TSAE1原发性肿瘤的生长与小鼠年龄无关，但在年轻小鼠的肺中仅存在单个DTC或小肿瘤细胞簇，而老年小鼠的肺显示出显著增加的转移负担（下图a）。另外，实验证实了年轻肺中只有一小部分肿瘤细胞具有增殖性，但在老年肺中发现了数量显著更多的增殖（EdU+）肿瘤细胞（下图b），且肺实质中有明显的病变（下图c）。
通过富集分析，研究人员发现老年和年轻小鼠中成纤维细胞活化和纤维化基因存在差异表达（下图d）。静脉注射或原位接种后，ER阳性TSAE1细胞在博来霉素治疗的肺中显示出显著增强的转移生长（下图e，f）。
老年微环境促进ER阳性DTC的转移生长
肿瘤细胞衍生的PDGF-C已被证明可以促进癌相关成纤维细胞（CAF）的招募，那么PDGF-C在ER阳性乳腺癌中有什么作用吗？研究人员培养了ER阳性TSAE1和HRM1肿瘤细胞，其中PDGFC的表达显著低于ER阴性D2A1和4T1细胞（下图d）。
此外，TSAE1-TB年轻和老年小鼠的Pdgfc原位杂交（RNAscope）显示，Pdgfc在老年肺的原发性肿瘤和转移性病变中广泛上调（下图f），说明肿瘤细胞可能有助于老年TB小鼠肺中Pdgfc表达上调。
Pdgfc在转移微环境中的表达
随后，研究人员用shNTC1或shNTC2，或两种靶向Pdgfc的单独shRNA（shPdgfc1，shPdgfc5）转导TSAE1细胞。结果显示所有shRNA系在体外均显示出相当的生长速率（下图a，b）。结合先前的静脉接种实验，Pdgfc敲低显著限制了转移生长（下图c），在HRM1 ER阳性模型中也是如此（下图d）。这些结果说明肿瘤细胞PDGF-C支持DTC的存活和生长。
ER阳性转移生长中肿瘤细胞衍生的PDGF-C
由PDGFRA编码的PDGF-C受体的表达仅限于正常肺组织中的成纤维细胞和原发性人类乳腺癌。对成纤维细胞进行重组PDGF-C（rPDGF-C）处理促进了PDGFRα、AKT、ERK和S6磷酸化，这一过程可被PDGFR a抑制剂伊马替尼抑制（下图b）。
rPDGF-C处理后，成纤维细胞增殖和迁移增加（下图c），基于rPDGF-C处理MRC5成纤维细胞RNA-seq图谱和分泌转录组的分析，研究人员确定了纤维化和伤口愈合途径的富集以及PLAT表达的增加（下图d）。
PDGF-C信号通过PDGFRα激活成纤维细胞
以上小鼠模型中观察到的PDGF-C作用是否可以推衍到人类中？为此，研究人员将ZR-75-1细胞（即人类ER阳性乳腺癌细胞系）直接接种到缺乏功能性免疫系统的NOD SCIDγ（NSG）小鼠，在肺解离后，分离的ZR-75-1细胞在体外保持非增殖性，但可以用成纤维细胞条件培养基重新激活（下图a）。在静脉注射后，ZR-75-1细胞扩散到肺部并保持休眠状态，但肿瘤细胞扩散到肝脏和骨骼而形成大转移（下图b）。
将ZR-75-1-mChLuc2细胞接种到年轻的NSG小鼠中。a：原位接种，b：静脉接种
综上所述，研究人员使用了同源移植ER阳性小鼠模型，发现DTC在年轻小鼠中表现出休眠表型，但在衰老或纤维化微环境中会加速转移生长。在年轻小鼠中，ER阳性DTC低水平表达Pdgfc，使得其维持在非原发肿瘤部位但不发生大的转移（如下图）。
衰老或纤维化肺的血小板衍生生长因子（PDGF）-Chi环境会促进DTC增殖，并上调肿瘤细胞Pdgfc表达，刺激进一步的基质激活，激活成纤维细胞并促进大转移性病变的发展（如下图）。
PDGF-C在ER阳性乳腺癌症转移复发中的机制模型示意图
另外，研究人员也通过小鼠实验验证了可以通过药物抑制PDGFRα或PDGF-C阻断抗体来阻断这些生物学过程。
例如，伊马替尼靶向PDGFRα的效用得到了证实。伊马替尼是一种耐受性良好的药物，在老年和年轻慢性髓细胞白血病患者中疗效和安全性可靠，并且可以减少博来霉素诱导的纤维化。
参考文献：
Turrell, F.K., Orha, R., Guppy, N.J. et al. Age-associated microenvironmental changes highlight the role of PDGF-C in ER+ breast cancer metastatic relapse. Nat Cancer 4, 468–484 (2023). https:///10.1038/s43018-023-00525-y
