国自然划重点：肿瘤转移的关键，循环肿瘤细胞

在国家自然科学基金医学类获批项目中，肿瘤学研究的项目数和获批金额都占据首位。肿瘤研究的细分领域很多，上次我们说了上皮间质转化（EMT），今天来谈谈可以作为肿瘤转移复发标志物的循环肿瘤细胞（CTC）。

从这张EMT过程图中就能看到，CTC起着很重要的“承上启下”作用，将原位癌通过血管转移。早在140多年前，CTC就被发现，但由于其含量少及分离检测方法局限，直到这几年才受到广泛关注。

在肿瘤转移过程中，肿瘤细胞会以內渗的方式进入循环系统，被成为循环肿瘤细胞（CTC）。这些细胞可以通过循环系统到达远处组织形成肿瘤转移克隆，它们在循环系统中一般只能循环几秒到几分钟的时间。随后这些CTC就会滞留并进入小口径的微血管腔内，一般认为，微血管腔直径只要达到8 μm就能捕获CTC。那这些CTC的大细胞团是如何穿过小直径的微血管腔呢？

2016年有文献报道CTC可以以单细胞链的方式穿过微血管腔，在这种结构中细胞与细胞之间通过粘附的形式收尾相连通过狭窄的微血管腔。CTC团相对于单个CTC有更能在远处组织形成转移克隆，因为细胞团能更有效的抵抗凋亡，且可以更好的驻留在微血管管腔内。这种抱团的形式更能抵御其他细胞的攻击，比如NK细胞。所以CTC团能更有效的形成远处转移。

这些年CTC分离和测序技术不断发展，研究人员可以很方便的从患者血液中分离CTC。从而进行单细胞测序研究。2015年有研究发现CTC和原发灶肿瘤细胞以及转移灶肿瘤细胞都不相同，可以认为CTC是原发灶肿瘤细胞和转移灶肿瘤细胞之间的中间过渡状态。Science上也有研究证实CTC既表现出表皮细胞的特性，也表现出间质细胞的特性，因此呈现出混合细胞效应。

对病人来说，随着治疗抗性的出现，患者血液中越来越多的CTC表现出了间质细胞的特性。而现在CTC富集技术主要是通过表皮细胞的marker来进行的，例如CK角蛋白。但也不能因此而否认CTC的临床应用价值，在乳腺癌，前列腺癌，肺癌和结直肠癌中，CTC可以作为一种比较可靠的诊断标志物。长时间追踪病人血液中CTC的数量也可以为临床判断肿瘤转移提供一种参考。

肿瘤细胞內渗进入引流淋巴结是临床上的一个重要参考指标，和肿瘤TNM分期和预后密切相关。虽然，现在研究最多的还是肿瘤细胞內渗入血管，但对于內渗入淋巴管的研究也越来越多了。

CTC在血流中的时间非常短，而且会碰到很多麻烦，比如缺少底物支持、血液流速影响、血流剪切力的影响，还会受到免疫系统攻击。这就让CTC更倾向与血液中的其他细胞联合，如血小板、中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和内皮细胞等。

CTC可以迅速通过肿瘤细胞表面的因子与血小板相互作用，如果肿瘤产生的CTC过快，则会影响原本处于稳态的凝血作用。失衡的凝血作用在部分肿瘤体内会导至凝血综合征，出现微血栓、DIC甚至是肺栓塞。另一方面，血小板也促进的肿瘤细胞转移，诱导出现血小板减少症后可以明显减少肿瘤转移，而患者血小板数目过高，往往预后较差。

原因在于，血小板中有大量生物活性分子，能明显影响肿瘤进展，血小板还能够起到保护CTC免于受到自体免疫的攻击。具体机制有以下两种：

1、血小板分泌可溶性因子，如TGFβ，来抑制NK细胞的活性；

2、通过与肿瘤细胞的相互作用，在其表面形成了一层以血小板组成的保护膜，防止被免疫系统识别。

血小板还可以改变肿瘤细胞内的重要信号通路，使肿瘤细胞更容易形成转移。在循环系统中，阻断血小板与肿瘤细胞的相互作用能够促进CTC通过MET转变成具有表皮细胞特性的细胞类型，丧失了侵袭转移和肿瘤起始能力。肿瘤细胞对血小板也有反向调节作用，肿瘤细胞可以激活血小板，促使血小板分泌更多的ATP，通过表达P2Y2受体增加了血管渗透性。

在某些情况下，中性粒细胞会抑制肿瘤转移。肿瘤细胞通过分泌CCL2激活中性粒细胞，这些激活的中性粒细胞在转移前就会积聚在循环系统中，它们能够明显的抑制肿瘤转移。但现在绝大多数观点还是认为中性粒细胞对于肿瘤转移有促进作用。

机制1：中性粒细胞通过NET机制识别并杀死病原体。有研究表明，中性细胞也能够通过NET识别肿瘤细胞，但并不杀死，相反会促进肿瘤细胞转移。其具体机制目前还不得而知，可以作为接下去研究的课题。

机制2：中性粒细胞可以促进肝脏内血窦的连接，CTC会在这些黏连血窦中驻留粘附，更容易发生进一步外渗。

机制3：中性粒细胞可以抑制血管管腔内的NK细胞对肿瘤细胞的攻击。

写标书的时候，第一种做法就是：研究肿瘤转移，扯一点EMT相关的转录因子；第二种是研究肿瘤细胞一內渗的方式进入循环系统，然后通过某种机制与循环系统中的某类细胞进行勾搭，这种更有吸引力。具体的研究方法可以考虑下面这些：

1.CTC的分子特征分析

CTC在从入血到形成转移灶的过程中，具有高度异质性。CTC的每一个亚群都可能有不同的分子表达谱、基因突变情况、表面标志物和细胞学特性。根据分子特征的差异，对CTC进行鉴定，更有利于癌症定位。

2.CTC的临床应用

CTC保持了实体肿瘤的部分特性，能被用于追踪实体肿瘤的性质和变化。CTC的分离获取对人体是无创的，通过分离CTC进行体外培养，可以监控每个患者不同治疗阶段对药物敏感性的变化。

3.CTC形成的分子机制

CTC形成跟肿瘤转移有关。上皮-间质转化过程（EMT）和肿瘤干细胞（CSC）也是跟肿瘤转移有关的现象。已有研究将间质型CTC与干细胞特性联系起来，认为EMT赋予CTC干细胞特性，使其获得自我更新能力、干细胞标志物表达、甚至免疫逃逸能力。不过内在的分子机制还是神秘的未知领域。