这篇综述文章由Antonino Glaviano等多位学者联合撰写,题为《Harnessing the Tumor Microenvironment: Targeted Cancer Therapies through Modulation of Epithelial-Mesenchymal Transition》,2025年发表于《Journal of Hematology & Oncology》,详细探讨了肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)和上皮-间质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT)在癌症进程中的作用,并提出通过调控TME和EMT的策略来改善癌症治疗效果。
癌症的转移被认为是癌症患者死亡的主要原因,其发生与肿瘤细胞与周围微环境(TME)的复杂交互密切相关。TME由多种细胞类型、细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)成分和信号分子组成,它们与癌细胞相互作用,共同推动肿瘤生长和治疗抵抗。在这种背景下,上皮-间质转化(EMT)成为研究的关键点。EMT是一种细胞转变的生物学过程,表型上表现为极性上皮细胞失去上皮特性,同时获得间质细胞的迁移性和侵袭力,从而促进癌细胞侵袭和转移的能力。同时,EMT还增强了肿瘤干性、抵抗细胞衰老和凋亡的能力,并形成自我更新的肿瘤干细胞(Cancer Stem Cells, CSCs)。因此,研究TME诱导的EMT机制有助于寻找治疗癌症的新策略。
本文综述了TME相关的多种细胞类型及其在EMT过程中发挥的作用,探讨了不同TME成分如何通过各种分子机制和信号通路激活EMT,并总结了当前针对TME和EMT的治疗策略及其面临的挑战。以下是文章的主要内容归纳:
TME是指肿瘤周围的多细胞生态系统,包括基质细胞(如癌相关成纤维细胞CAF、间质干细胞MSC和周细胞Pericyte)、免疫细胞(如肿瘤相关巨噬细胞TAM、T细胞、B细胞、自然杀伤细胞NK、骨髓来源的抑制性细胞MDSC)及ECM等分泌成分(如细胞因子、化学因子、外泌体)。这些成分共同参与EMT的调控,主要通过旁分泌信号触发EMT程序,推动癌细胞从局部扩展到远端器官。
传统上,EMT被认为是单一的二元模型,涵盖完全上皮(Epithelial)和完全间质(Mesenchymal)两个极端状态。最新研究表明,EMT是一个动态过程,存在多个中间状态,例如“部分EMT”(Partial EMT, pEMT)。在这些状态下,细胞同时表达上皮和间质标志物。
文章从细胞和分子水平详细讨论了TME中不同组分对EMT的影响及具体机制。
EMT主要由一系列转录因子(如Snail、Slug、Twist、ZEB)调控,这些因子的活性受多种TME来源信号通路(如TGF-β、Wnt/β-catenin、Notch、EGF、IGF)影响。其中,TGF-β信号是最关键的EMT诱导因子之一,通过SMAD依赖和SMAD非依赖通路显著激活EMT。
ECM的机械特性与癌症的进展密切相关,如基质刚度的增加可诱导细胞形态改变和EMT启动。具体ECM成分如胶原(Collagen)、纤连蛋白(Fibronectin)、透明质酸(Hyaluronan)等均能通过多种机制和信号通路(如YAP/TAZ、Focal Adhesion Kinase)促进EMT。此外,ECM的动态重塑还依赖于CAF分泌的基质金属蛋白酶(MMPs)和赖氨酰氧化酶(LOX)等。
CAF(癌相关成纤维细胞)被认为是TME中最重要的促进EMT的基质细胞之一。CAF通过分泌TGF-β、IL-6等多种细胞因子及外泌体直接或间接激活EMT。此外,CAF还通过重塑ECM(如交联胶原,增厚基质)增强癌细胞的迁移侵袭能力。
免疫细胞如TAM、Tregs、MDSCs和TAN等在TME中发挥免疫抑制作用,同时通过分泌IL-6、CCL5、TFG-β等因子促进EMT。例如,TAM通过分泌CCL5和β-catenin/STAT3通路诱导前列腺癌细胞EMT;而IL-17A则通过STAT3激活EMT并增强胃癌细胞侵袭能力。
TME中的肿瘤细胞和CAF分泌的大量外泌体(Exosomes)被证明可以通过转移miRNA、蛋白质等生物分子精确调控EMT。例如,由CAF分泌的外泌体中富含的miR-21、miR-181等可上调EMT相关转录因子的表达,促进乳腺癌及肺癌细胞EMT。
文中系统回顾了当前针对EMT和TME的治疗策略,包括: - 靶向TGF-β、Wnt等信号通路的小分子抑制剂或中和抗体; - 抑制CAF相关分泌因子(如LOX、IL-6)的靶向治疗; - 基于肿瘤外泌体内miRNA的RNA干扰机制; - 调控免疫微环境的免疫疗法(如ICIs)。
此外,文章中还讨论了这些策略在临床前研究与临床试验中的成果和挑战。例如,靶向TGF-β的治疗面临的双刃剑问题——TGF-β早期作为肿瘤抑制因子,而晚期又充当促肿瘤因子。
文章指出,系统理解TME与EMT的复杂互作关系有助于开发改善癌症治疗效果的新型精准医疗方案。研究人员未来应更加关注以下几方面: 1. 弄清TME中不同组分的异质性及其动态变化; 2. 开发能够特异性抑制EMT促进因子的多靶点组合疗法; 3. 推动多维度、跨尺度肿瘤模型的构建,如利用3D生物制造技术模拟更真实的TME; 4. 改进EMT相关信号通路的分子成像及标志物监测方法。
综上,这篇综述不仅深度总结了TME介导的EMT机制,还提供了丰富的研究线索和实际应用方向,为抗癌治疗提供了宝贵理论支持。