CTC－肿瘤转移路上的“阿喀琉斯之踵”？

肿瘤转移是导至患者死亡最主要的元凶，理解转移对于癌症研究来说至关重要。在癌症转移的患者中，散播的肿瘤细胞经常会在血液中出没，这群肿瘤细胞被称为circulating tumor cell, CTC。通过对CTC的研究，为我们理解癌症转移机制、耐药性提供了有效的手段。近些年来，随着免疫治疗在晚期患者中取得了突破性进展，肿瘤与其微环境中免疫细胞的相互作用也成为了关注的热点。在血液中的CTC会受到免疫系统强有力的攻击，这群看似肿瘤的“阿喀琉斯之踵”却最终实现了转移，那么CTC是如何成长为肿瘤的精锐之师呢？

1. 第一个问题 “ 它是谁？”

1869年澳大利亚的病理学家 Thomas Ashworth 最早在转移癌症患者的血液中发现CTC现象（图1）。他在文中描述道“这些游离于血液里的细胞形态异常，跟实体肿瘤细胞很相似”。现代科学已经通过各种技术手段证实了Ashworth 的猜想，CTC是由原发灶的肿瘤脱落进入血液的细胞。

CTC的发现也颠覆了我们以往对肿瘤的认知，通常情况下肿瘤细胞都是在某个器官不断地繁衍增长。那么，什么肿瘤细胞会向血液里释放CTC呢？

图1 1869年Thomas Ashworth描述CTC现象的医学文献

2. 第二个问题 “ 它从哪里来? ”

CTC在多种癌症中均有发现，凡是血管丰富的肿瘤组织都容易释放CTC。研究发现，不同类型的肿瘤释放CTC能力不同。在转移性乳腺癌中，CTC的检出率可以达到71%，结肠癌64%，直肠癌66%，卵巢癌60%，胃癌33%。

此外，癌症分期也与CTC释放相关。例如，在转移的乳腺癌中，70%的患者可以检测到CTC，而这个比例在早期的患者中却只有18%-30%。那么，肿瘤释放的CTC究竟发挥着什么作用呢？

3. 第三个问题 “ 它要到哪里去？”

伴随着癌症恶化过程，当原发灶环境已不适宜肿瘤细胞生长时，一些肿瘤细胞会通过多种途径找寻新的家园，其中，通过血液转移是最常见的方式。搭乘血液的快车，CTC在舒适的车站下车，从血液进入新的器官，实现肿瘤的转移。

关于CTC的2个进阶问题：

• CTC如何参与肿瘤转移？

• CTC如何实现免疫逃逸？

•  首先，为什么这群肿瘤细胞要跑到血液里面去？转移的路上布满荆棘，CTC进入血液后会受到多方面的阻力：血流的高速剪切力，由于细胞失去锚定而引发的失巢凋亡，免疫细胞的攻击等，这每一项对于CTC来说都是致命打击。那么，这是一次主动选择，还是其生命中的一次偶然事件？研究发现或许这两种情况都普遍存在。

•  关于主动选择假说：在巨噬细胞与生长因子的帮助下，CTC沿着胶原纤维骨架移动，最终移向血管。靠近血管之后，CTC要经历一次由内至外的变身来实现它入侵血管的计划，例如上皮类的蛋白表达增加，间质类的标志物表达下调等，这一系列的改变使得细胞骨架重新整合，细胞间的黏连性降低，侵袭性增强，促进肿瘤细胞进入血液中。

•  关于被动进入假说：如果说肿瘤是人类生命中不美丽的意外，那么，对于原本偏安一隅的肿瘤细胞来说，这群被其他细胞带入血液的CTC就是其生命中一次意外的跑偏。

•  那么，血液里的CTC一定会发生转移吗？It really depends. 这取决于他们进入血液后所经历的环境，以及其固有的转移能力。（a）对于极少数的CTC，能够通过血液完成它们的转移之旅；（b）还有一些CTC，它们走着走着遇到了另一群CTC，成群结队导至血栓；（c）再有一些CTC，很可能是意外进入血液，由于水土不服，引发了自身的凋亡；（d）当然，还有一小拨儿CTC，它们很神秘啊，在血液里转了一圈又回到了原发灶，完成了一次神奇的环球旅行（self-seeding）（图2）。

图2 CTC进入血液的方式以及它可能的“命运”

血液中充斥着大量的免疫细胞，仿佛巡警一般，监视着一切异常情况，因此，作为外来入侵者的CTC进入血液中很难不被发现，那它们又是如何躲过免疫系统的严厉打击而存活下来的？那么，我们需要了解下一次完美的免疫反应是如何发生的，一般需要2个步骤：识别与激活。因此，CTC很可能是通过反识别或反激活的方式而实现免疫逃逸，那么这又是如何实现的？

可能机制1: 调节MHCI蛋白的表达

人体内许多细胞都会表达MHC I蛋白，用于抗原呈递，参与细胞免疫反应。免疫细胞能够通过识别MHC I呈递的抗原来判断其是好是坏，好细胞会被放行，而坏细胞会诱发免疫细胞激活，最终被杀掉。在肿瘤细胞与免疫细胞交锋的过程中，一部分CTC洞悉了这一奥秘，衍生出下调或者完全缺失MHC I这一机制，以此来逃过免疫系统的识别。此外，CTC表面的CK8/18或CK8/19蛋白能够结合MHC I，干扰T细胞的识别。研究人员还发现CTC常会吸附血小板，所以CTC可能利用血小板的MHC I来进行伪装，以此来逃脱免疫细胞的识别。

可能机制2: 表达免疫检查点蛋白

何为免疫检查点？我们的免疫系统有着非常精妙的设计，为了确保不误伤我们自身正常的细胞，免疫系统设置了“油门”与“刹车”功能，“油门”负责免疫激活，而“刹车”负责免疫抑制。只有激活的信号被正确激活，抑制的信号不被干扰，免疫系统才会行使其正常的功能。这些激活、抑制的信号是通过细胞间蛋白的相互作用来实现的，那么这些用于传递激活、抑制的信号的蛋白统称为免疫检查点。研究发现CTC通过表达免疫抑制蛋白而抑制免疫细胞的活性。其中，研究的最多的是Programmed cell death protein 1 (PD 1) 和它的配体PD L1，CTC通过表达PDL1抑制免疫系统行使功能。

可能机制3: FAS/FASL引发的免疫细胞凋亡

FAS/FASL凋亡通路也可能会引发免疫逃逸，CTC通过FASL与免疫细胞表面FAS受体结合，进而导至免疫细胞发生凋亡，实现免疫逃逸（图3）。

图3 CTC的免疫逃逸

离开原发灶的肿瘤细胞，在脱离了最初的免疫抑制微环境的保护下，直面血液中免疫细胞最强有力的攻击，在长期与免疫系统的博弈下衍生出一套免疫逃逸机制，实现肿瘤转移。随着技术的革新，我们可以从血液中捕捉到CTC，也随着对它更多的认识，我们可以更好地将其应用于临床研究。目前，我们可以通过CTC的数量对疾病的复发转移进行监测，也可以利用其表面的生物标志物来评估化疗、免疫治疗的疗效，以及结合单细胞测序来研究肿瘤的进化。并且，CTC作为液体活检，可全面的反映肿瘤的整体情况，取样方便，可连续监测。

参考文献

Ashworth, T. A case of cancer in which cells similar to those in the tumours were seen in the blood after death. Aust. Med. J. 1869, 14, 146–147.

Mohme Malte,Riethdorf Sabine,Pantel Klaus. Circulating and disseminated tumour cells - mechanisms of immune surveillance and escape.[J] .Nat Rev Clin Oncol, 2017, 14(3): 155-167.

Thiele J-A,Bethel K,Králíčková M et al. Circulating Tumor Cells: Fluid Surrogates of Solid Tumors.[J] .Annu Rev Pathol, 2017, 12: 419-447.       

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