李改蘭，閻新龍，高嬌，史高娜 ，范祖森

1.解放軍第264醫(yī)院 中醫(yī)科，山西 太原 030012；2.中國科學院 生物物理研究所感染與免疫研究中心，北京100101；3.解放軍第306醫(yī)院 檢驗科，北京 100101；4.軍事醫(yī)學科學院 野戰(zhàn)輸血研究所干細胞與再生醫(yī)學研究室，北京 100850

腫瘤組織中除了占主體地位的腫瘤上皮細胞外，還包括組成腫瘤微環(huán)境的多種基質(zhì)細胞，如間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells或multipotent mesenchymal stromal cells，MSC）、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、肌成纖維細胞、炎癥細胞、脂肪細胞和巨噬細胞等，及其分泌的活性因子如生長因子、炎癥因子和胞外基質(zhì)等[1]。其中，MSC是一類能夠自我更新、具有多向分化潛能的成體干細胞，在特定誘導條件下能夠分化為成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞等[2]。MSC具有造血支持、免疫調(diào)節(jié)及特異遷移到損傷組織、慢性炎癥及腫瘤部位的能力，這些特性使得MSC在組織工程和再生醫(yī)學方面有廣泛的應(yīng)用，作為載體在細胞治療及基因治療方面也有著廣闊的前景。但同時MSC也有著不祥的黑暗一面（ominous dark side），有證據(jù)認為MSC是腫瘤相關(guān)成纖維細胞（can?cer associated fibroblasts，CAF）的祖先，MSC分化產(chǎn)生的上述終末分化細胞及分化過程中的前體細胞可構(gòu)成腫瘤基質(zhì)的重要組分，同時MSC還可分泌多種活性因子參與調(diào)控腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移及耐藥等[3]。但迄今對MSC在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用仍知之甚少，到底MSC是促進還是抑制腫瘤，與MSC的來源及特性、腫瘤細胞特性，以及輸注的MSC與腫瘤細胞的比例和腫瘤轉(zhuǎn)移所采取的模型有關(guān)。在本綜述中，我們將主要探討MSC參與腫瘤轉(zhuǎn)移的研究進展。

1 MSC促進腫瘤轉(zhuǎn)移的研究

1.1 成體骨髓來源的MSC促進腫瘤轉(zhuǎn)移的研究

Karnoub等于2007年首次證明骨髓來源的MSC能夠促進乳腺癌細胞轉(zhuǎn)移，MSC與乳腺癌細胞按一定比例混合后共移植入裸鼠皮下，發(fā)現(xiàn)MSC能顯著促進乳腺癌細胞的體內(nèi)轉(zhuǎn)移能力；進一步的機制探討發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細胞能促進骨髓MSC從頭（de novo）分泌趨化因子CCL5（也稱作RANTES），進而CCL5通過旁分泌作用促進腫瘤細胞的運動性、侵襲能力及體內(nèi)的轉(zhuǎn)移能力，并且發(fā)現(xiàn)MSC微環(huán)境對腫瘤轉(zhuǎn)移的促進作用是可逆的[4]。Albarenque等發(fā)現(xiàn)小鼠骨髓MSC與人源MSC具有相似特性，經(jīng)靜脈注射后小鼠MSC在組織內(nèi)的分布與人源MSC幾乎相同。并且發(fā)現(xiàn)尾靜脈注射MSC后能增強小鼠脂肪墊荷瘤轉(zhuǎn)移模型中的腫瘤轉(zhuǎn)移能力，大約一半的MSC注射組的裸鼠具有轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)，而對照組只有17%的比例[5]。Chaturvedi等發(fā)現(xiàn)低氧誘導因子（HIF）介導了乳腺癌細胞和MSC之間的旁分泌信號通路而促進轉(zhuǎn)移。在小鼠脂肪墊原位腫瘤模型中，MSC能夠被招募到腫瘤原發(fā)灶，進而以HIF依賴的方式促進腫瘤轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)和肺部。MSC與乳腺癌細胞共培養(yǎng)時能夠增強腫瘤細胞的HIF活性，另外，低氧還可以增強共培養(yǎng)體系中MSC分泌的CXCL10及乳腺癌中CXCR3的表達。有趣的是，當共培養(yǎng)體系中加入CXCL10的中和抗體時，乳腺癌細胞中的CXCR3的表達缺失；相反在共培養(yǎng)體系中，當敲低乳腺癌細胞中CXCR3或HIF的表達時，MSC不能表達CXCL10，因此HIF介導了復(fù)雜的雙向的乳腺癌和MSC之間的旁分泌作用，進而調(diào)控乳腺癌細胞轉(zhuǎn)移[6]。美國杜克大學王小凡教授領(lǐng)導的團隊在動物模型中發(fā)現(xiàn)miR-126/miR-126*能抑制乳腺癌的轉(zhuǎn)移，其下游機制可能主要是通過抑制招募腫瘤微環(huán)境中的MSC和單核細胞而實現(xiàn)的。miR-126/miR-126*能直接抑制SDF-1a的表達，進而間接抑制腫瘤細胞中CCL2的表達，上述研究展示了miRNA如何參與腫瘤微環(huán)境的改變從而使其能更有利于腫瘤的轉(zhuǎn)移[7]。Lis等將MSC與GFP標記的卵巢癌細胞系按2∶1的比例共培養(yǎng)，24 h后用細胞流式儀將腫瘤細胞重新分選出來，未經(jīng)共培養(yǎng)的腫瘤細胞作為對照。與MSC共培養(yǎng)后，經(jīng)基因轉(zhuǎn)錄高通量分析和生物學功能比較，發(fā)現(xiàn)卵巢癌細胞轉(zhuǎn)移能力增強，而與轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因表達上調(diào)[8]。Shinagawa等考察了MSC與結(jié)腸癌的相互作用，發(fā)現(xiàn)MSC靜脈注射后，能遷移到結(jié)腸癌原位腫瘤灶和轉(zhuǎn)移灶。把MSC與腫瘤細胞共移植入脾臟內(nèi)，發(fā)現(xiàn)MSC能顯著促進結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移[9]。El-Haibi等[10]發(fā)現(xiàn)骨髓來源的MSC能誘導乳腺癌細胞分泌賴氨酸氧化酶（LOX），而LOX足夠增強轉(zhuǎn)移能力弱的腫瘤細胞的侵襲能力，使其能夠轉(zhuǎn)移到肺和骨部位。并且發(fā)現(xiàn)LOX是CD44-Twist信號軸上的重要組成部分，細胞外的透明質(zhì)酸促使CD44遷移入核，與LOX的啟動子部位結(jié)合，啟動LOX的表達，隨后促進Twist表達，引發(fā)腫瘤細胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）。Jung等發(fā)現(xiàn)人和小鼠來源的前列腺癌細胞能分泌CXCL16，而MSC表達CXCL16的受體CX?CR6，一旦腫瘤細胞分泌的CXCL16結(jié)合到MSC的受體CXCR6上，將促進MSC分化成為腫瘤細胞激活的成纖維細胞，進而分泌大量SDF-1a，從而誘導腫瘤細胞發(fā)生EMT，促進腫瘤細胞侵潤其他器官[11]。

1.2 肝癌組織微環(huán)境中的MSC促進肝癌細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)移

Yan等發(fā)現(xiàn)肝癌組織中存在被腫瘤細胞激活的MSC，能夠促進肝癌細胞增殖和轉(zhuǎn)移，進一步的機制研究表明肝癌相關(guān)MSC高表達S100A4，后者能促進肝癌侵襲和轉(zhuǎn)移，下游機制可能是通過上調(diào)腫瘤細胞中miR-155和MMP9的表達而促進轉(zhuǎn)移[12]。Jing等發(fā)現(xiàn)在炎癥條件下MSC能夠促進肝癌細胞轉(zhuǎn)移，并且MSC促轉(zhuǎn)移的效應(yīng)能夠被IFN-γ和TNF-α預(yù)處理的MSC條件培養(yǎng)基模擬，并且上述條件培養(yǎng)基處理腫瘤細胞后，能夠促進腫瘤細胞發(fā)生EMT[13]。

2 MSC抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的研究進展

Ganta等利用大鼠脂肪上皮腺癌細胞系MatBⅢ異位移植到同品系的Fisher344大鼠乳腺脂肪墊下構(gòu)建荷瘤模型，4 d后將大鼠臍帶組織MSC經(jīng)腫瘤內(nèi)注射或靜脈注射，14 d后發(fā)現(xiàn)臍帶MSC移植組具有明顯的腫瘤抑制效應(yīng)，34～38 d時臍帶MSC能完全抑制腫瘤生長，100 d后也無轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)傾向[14]。Sun等利用MDA-MB-231注射裸鼠乳腺脂肪墊構(gòu)建腫瘤轉(zhuǎn)移模型，22 d后將1×106臍帶血MSC和脂肪組織來源的MSC經(jīng)尾靜脈注入小鼠體內(nèi)，結(jié)果顯示上述輸注MSC后減少乳腺癌肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)，并且通過誘導腫瘤細胞凋亡來抑制腫瘤增殖[15]。

表1 間充質(zhì)干細胞促進腫瘤轉(zhuǎn)移

表2 間充質(zhì)干細胞抑制腫瘤轉(zhuǎn)移

Ren等將黑色素瘤B16F10細胞經(jīng)尾靜脈注射構(gòu)建小鼠肺轉(zhuǎn)移模型，10 d后分別按未處理組、小鼠骨髓MSC組和MSC轉(zhuǎn)染IFN-α組經(jīng)尾靜脈注射入小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)單純MSC組與未處理組對黑色素瘤細胞的轉(zhuǎn)移能力差異不大，而MSC轉(zhuǎn)染IFN-α組顯著抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移能力[16]。Waterman等將用TLR4預(yù)處理的MSC稱作MSC1，其能夠分泌促炎癥的介質(zhì)，體內(nèi)MSC1能抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移；將用TLR3預(yù)處理的MSC稱作MSC2，能夠分泌免疫抑制的活性因子，進而能夠促進腫瘤轉(zhuǎn)移[17-18]。

3 結(jié)語

深入理解MSC與腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系，將為探討腫瘤微環(huán)境與腫瘤的復(fù)雜關(guān)系提供簡單可行的模型，在該模型中，MSC本身特性的改變（組織來源、供者年齡、MSC本身傳代次數(shù)及狀態(tài)、基因改變等）、腫瘤細胞的特性、腫瘤模型的構(gòu)建（皮下注射、尾靜脈注射、腫瘤異位移植等）、腫瘤細胞與MSC的比例都與最后的結(jié)果密切相關(guān)。因此，深入理解MSC與腫瘤關(guān)系的分子機制，將有可能利用MSC作為治療腫瘤的藥物載體，以及為阻斷腫瘤微環(huán)境對腫瘤的促進作用提供新的靶點。

[1] Littlepage L E,Egeblad M,Werb Z.Coevolution of cancer and stromal cellular responses[J].Cancer Cell,2005,7(6):499-500.

[2] Pittenger M F,Mackay A M,Beck S C,et al.Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells[J].Science,1999,284(5411):143-147.

[3] Kidd S,Spaeth E,Klopp A,et al.The(in)auspicious role of mesenchymal stromal cells in cancer:be it friend or foe[J].Cytotherapy,2008,10(7):657-667.

[4] Karnoub A E,Dash A B,Vo A P,et al.Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis[J].Nature,2007,449(7162):557-563.

[5] Albarenque S M,Zwacka R M,Mohr A.Both human and mouse mesenchymal stem cells promote breast cancer metasta?sis[J].Stem Cell Res,2011,7(2):163-171.

[6] Chaturvedi P,Gilkes D M,Wong C C,et al.Hypoxia-induc?ible factor-dependent breast cancer-mesenchymal stem cell bi?directionalsignaling promotes metastasis[J].J Clin Invest,2013,123(1):189-205.

[7] Zhang Y,Yang P,Sun T,et al.miR-126 and miR-126*re?press recruitment of mesenchymal stem cells and inflammato?ry monocytes to inhibit breast cancer metastasis[J].Nat Cell Biol,2013,15(3):284-294.

[8] Lis R,Touboul C,Raynaud C M,et al.Mesenchymal cell in?teraction with ovarian cancer cells triggers pro-metastatic prop?erties[J].PLoS One,2012,7(5):e38340.

[9] Shinagawa K,Kitadai Y,Tanaka M,et al.Mesenchymal stem cells enhance growth and metastasis of colon cancer[J].Int J Cancer,2010,127(10):2323-2333.

[10]El-Haibi C P,Bell G W,Zhang J,et al.Critical role for ly?syl oxidase in mesenchymal stem cell-driven breast cancer malignancy[J].Proc Natl Acad Sci USA,2012,109(43):17460-17465.

[11]Jung Y,Kim J K,Shiozawa Y,et al.Recruitment of mesen?chymal stem cells into prostate tumours promotes metastasis[J].Nat Commun,2013,4:1795.

[12]Yan X L,Jia Y L,Chen L,et al.Hepatocellular carcinomaassociated mesenchymalstem cellspromote hepatocarcinoma progression:Role of the S100A4-miR155-SOCS1-MMP9 axis[J].Hepatology,2013,57(6):2274-2286.

[13]Jing Y,Han Z,Liu Y,et al.Mesenchymal stem cells in in?flammation microenvironment accelerates hepatocellular carcino?ma metastasis by inducing epithelial-mesenchymal transition[J].PLoS One,2012,7(8):e43272.

[14]Ganta C,Chiyo D,Ayuzawa R,et al.Rat umbilical cord stem cells completely abolish rat mammary carcinomas with no evidence of metastasis or recurrence 100 days post-tumor cell inoculation[J].Cancer Res 2009,69(5):1815-1820.

[15]Sun B,Roh K H,Park J R,et al.Therapeutic potential of mesenchymal stromal cells in a mouse breast cancer metasta?sis model[J].Cytotherapy 2009,11(3):289-298.

[16]Ren C,Kumar S,Chanda D,et al.Therapeutic potential of mesenchymalstem cells producing interferon-alpha in a mouse melanoma lung metastasis model[J].Stem Cells,2008,26(9):2332-2338.

[17]Waterman R S,Tomchuck S L,Henkle S L,et al.A new mesenchymal stem cell(MSC)paradigm:polarization into a pro-inflammatory MSC1 or an Immunosuppressive MSC2 phe?notype[J].PLoS One,2010,5(4):e10088.

[18]Waterman R S,Henkle S L,Betancourt A M.Mesenchymal stem cell1(MSC1)-based therapy attenuates tumorgrowth whereas MSC2-treatment promotes tumor growth and metastasis[J].PLoS One,2012,7(9):e45590.