丁洪基，王 燦，王貴珍，李龍龍，張 迪

腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment, TME)是由腫瘤細(xì)胞與各種間質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)共同構(gòu)成。腫瘤間質(zhì)細(xì)胞包括成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、炎癥/免疫細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等。癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts, CAF)是在TME中被激活的成纖維細(xì)胞。在所有構(gòu)成TME的間質(zhì)細(xì)胞中，CAF是最豐富的腫瘤間質(zhì)細(xì)胞。盡管CAF在腫瘤間質(zhì)中廣泛存在，但它們?cè)谀[瘤發(fā)展中的作用一直未得到充分認(rèn)識(shí)。近年CAF在癌癥生物學(xué)領(lǐng)域中的核心作用日益顯現(xiàn)。大量證據(jù)表明，CAF能產(chǎn)生支持腫瘤的ECM，促進(jìn)腫瘤前上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)、擴(kuò)張和擴(kuò)散，為新出現(xiàn)的惡性細(xì)胞創(chuàng)造舒適的環(huán)境，是許多器官腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。在TME中，CAF通過細(xì)胞與細(xì)胞的接觸調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞和其他間質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)行為；通過釋放大量的調(diào)節(jié)因子，合成和重構(gòu)ECM，從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[1]。目前，將CAF作為癌癥治療的靶向治療方法已經(jīng)提上議事日程。越來越多研究證明CAF可與腫瘤中不同免疫細(xì)胞之間相互作用，它們與腫瘤進(jìn)展有關(guān)，是潛在的靶向治療方法。令人可喜的是，CAF基因組穩(wěn)定且不易耐藥。因此，CAF靶向治療可能會(huì)成為腫瘤治療的新方法。

1 CAF與正常成纖維細(xì)胞(normal fibroblasts, NF)的區(qū)別

CAF與NF相比，在形態(tài)特征、生物學(xué)行為及分泌功能等均有明顯不同。通常CAF在形態(tài)上是一種細(xì)胞核不規(guī)則的大梭形細(xì)胞，核切跡較明顯，胞質(zhì)豐富，胞質(zhì)內(nèi)有肌絲和豐富的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。王甜甜等[2]培養(yǎng)及純化的結(jié)腸CAF呈紡錘形或長(zhǎng)梭形，胞突少，大小不一，生長(zhǎng)密集，排列無方向性，出現(xiàn)重疊生長(zhǎng)，接觸抑制和密度抑制喪失；結(jié)腸NF形態(tài)較規(guī)則，呈多胞突的扁平星狀，細(xì)胞大小基本一致，排列有一定方向性，無重疊生長(zhǎng)，存在接觸抑制和密度抑制現(xiàn)象。一般來說，CAF處于持續(xù)活化狀態(tài)，與NF相比具有更強(qiáng)的增殖能力，生成更多的膠原蛋白、生長(zhǎng)因子和其他ECM活性因子，具有更強(qiáng)的遷移能力。

2 CAF的起源和標(biāo)志物

關(guān)于CAF的起源有許多理論，但至今仍爭(zhēng)論不休。如常駐組織的成纖維細(xì)胞、骨髓來源的間葉干細(xì)胞(mesenchymal stem cell, MSC)、造血干細(xì)胞、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞均被認(rèn)為可能是CAF的前體細(xì)胞，表明CAF具有多源性和異質(zhì)性。大多數(shù)CAF可能來自常駐組織成纖維細(xì)胞的激活。此外，周細(xì)胞、前脂肪細(xì)胞、MSC、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化，也可產(chǎn)生類似CAF的細(xì)胞群[3]。多項(xiàng)研究表明，成纖維細(xì)胞的活化是一個(gè)可逆的過程[3]。近年，Nair等[4]在以小鼠誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞與乳腺癌細(xì)胞的共培養(yǎng)中，首次證明腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cell, CSC)是腫瘤生態(tài)位中CAF的關(guān)鍵來源之一。由于CAF的多源性與異質(zhì)性起源，使得精確區(qū)分CAF亞群變得較為困難。

CAF使用最廣泛的標(biāo)志物是α-SMA，這可能是由于腫瘤間質(zhì)中有較多肌成纖維細(xì)胞，但肌成纖維細(xì)胞只是CAF的一個(gè)亞型，因此并非所有的CAF均表達(dá)SMA。CAF的另一常見標(biāo)志物是成纖維細(xì)胞活化蛋白(fibroblast activation protein, FAP)，這也是肌成纖維細(xì)胞的標(biāo)志，然而FAP也可在惡性上皮細(xì)胞中呈陽性。此外，膠原蛋白11-A1、骨連接蛋白和CD90也被確定為相對(duì)特異性的CAF標(biāo)志[5]。肌腱蛋白-c(tenascin-c)、骨膜蛋白(periostin)、膠質(zhì)細(xì)胞抗原-2、desmin、血小板源生長(zhǎng)因子α/β(PDGFRα/β)、成纖維細(xì)胞特異性蛋白(fibroblast specific protein, FSP)、平足蛋白(podoplanin)、微纖絲相關(guān)蛋白5及vimentin也被認(rèn)為是CAF的標(biāo)志物，但這些標(biāo)志物對(duì)CAF均無特異性。paladin是一種肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白，可以參與調(diào)節(jié)膠原生物合成、組裝和ECM的基因表達(dá)，在CAF激活時(shí)比α-SMA表達(dá)更早[6]。Fujisawa等[7]對(duì)76例手術(shù)切除原發(fā)性卵巢癌和17例繼發(fā)性卵巢癌組織應(yīng)用CAF標(biāo)志物forkhead蛋白L2(forkhead protein L2, FOXL2)進(jìn)行雙重免疫組化染色。卵巢病變中，F(xiàn)OXL2陽性細(xì)胞可表達(dá)多種CAF標(biāo)志物，卵巢間質(zhì)細(xì)胞是上皮性卵巢癌中CAF的來源，且不與腫瘤細(xì)胞一起通過循環(huán)向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。目前認(rèn)為，由于缺乏特異性CAF標(biāo)志物，多種標(biāo)志物組合可能有助于識(shí)別CAF，形態(tài)學(xué)與分子標(biāo)記相結(jié)合是鑒別CAF最可靠的方法。

3 CAF與免疫細(xì)胞之間的相互關(guān)系

CAF通過分泌細(xì)胞因子、趨化因子和其他因子，如膠原蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶、層粘連蛋白等，與免疫細(xì)胞相互作用，以調(diào)節(jié)TME，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

3.1 CAF與巨噬細(xì)胞的相互作用CAF通過分泌多種細(xì)胞因子調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage, TAM)也可以調(diào)節(jié)CAF的狀態(tài)。TAM由M1和M2型兩種不同表型的巨噬細(xì)胞組成。M1型TAM有抗腫瘤作用，而M2型TAM具有免疫抑制功能，能促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。TAM和CAF常在瘤組織的同一區(qū)域被檢測(cè)到，但在不同腫瘤中，兩種細(xì)胞的比例不同。在胃腸道癌、肺癌、胰腺癌和前列腺癌組織中，CAF密度高于TAM；而腦瘤、淋巴瘤、腎癌和肝癌組織中，TAM的密度較高[8]。Yavuz等[9]研究發(fā)現(xiàn)，CAF不僅可以通過單核細(xì)胞趨化蛋白-1和基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1招募單核細(xì)胞，還可將其分化為M2型TAM，從而在乳腺癌中發(fā)揮免疫抑制作用；他們的研究還發(fā)現(xiàn)，高級(jí)別CAF與乳腺癌組織中TAM的數(shù)量顯著相關(guān)，也與Ki-67增殖指數(shù)較高和腫瘤體積較大相關(guān)。這種腫瘤細(xì)胞、CAF和M2型TAM之間復(fù)雜的相互作用，增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性，從而促進(jìn)了原發(fā)性腫瘤的逃逸、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成。

3.2 CAF與NK細(xì)胞的相互作用在腫瘤免疫中，NK細(xì)胞起重要作用，CAF能通過不同的方式抑制NK細(xì)胞的表達(dá)和功能，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。NKG2D是NK細(xì)胞的激活受體，對(duì)激活NK細(xì)胞必不可少，MICA/B作為NKG2D的2個(gè)配體，在腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)。Ziani等[10]研究發(fā)現(xiàn)黑色素瘤CAF通過分泌基質(zhì)金屬蛋白酶，可降低MICA/B的表達(dá)，從而進(jìn)一步降低NK細(xì)胞對(duì)黑色素瘤NKG2D依賴性細(xì)胞的毒性殺傷活性。Zhang等[11]發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌中，CAF可通過分泌IL-8吸引單核細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2極化，TAM與CAF在TME中協(xié)同作用，可抑制結(jié)直腸癌NK細(xì)胞的功能。NK細(xì)胞也可影響CAF的細(xì)胞因子表達(dá)，但這方面的研究有限，尚待進(jìn)一步探討。

3.3 CAF與T淋巴細(xì)胞的相互作用研究表明，在腫瘤間質(zhì)中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells, Treg)高表達(dá)患者比Treg低表達(dá)的患者預(yù)后差。在TME中，Treg和CAF都起作用，免疫調(diào)節(jié)因子在CAF中的表達(dá)，可以誘發(fā)基質(zhì)中的Treg。Costa等[12]發(fā)現(xiàn)，在三陰型乳腺癌中，有2個(gè)肌成纖維細(xì)胞亞群CAF-S1和CAF-S4。CAF-S1誘導(dǎo)Treg的分化和活性，并增加T淋巴細(xì)胞的存活率，CAF-S4沒有表現(xiàn)出該特性。因此，不同來源的CAF具有不同的生物學(xué)功能，尤其是對(duì)Treg的影響。

輔助性T細(xì)胞(Th細(xì)胞)通常表達(dá)CD4，分為Th1細(xì)胞和Th2細(xì)胞。多項(xiàng)研究表明，CAF在調(diào)節(jié)Th1和Th2細(xì)胞表達(dá)平衡中發(fā)揮重要作用。De Monte等[13]發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌中，由腫瘤細(xì)胞激活的CAF分泌TNF-α和IL-1β，進(jìn)一步分泌胸腺基質(zhì)淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)，發(fā)生Th2細(xì)胞極化，降低患者的生存期。因此，阻斷CAF產(chǎn)生的TSLP，可能改善胰腺癌的預(yù)后。

CD8+T細(xì)胞通常被稱為T細(xì)胞毒細(xì)胞，激活后進(jìn)一步分化為效應(yīng)細(xì)胞，稱為細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞。它是一種特殊類型的T細(xì)胞，可以殺滅一些抗原(如病毒和癌細(xì)胞)，并與NK細(xì)胞形成重要的防線，抵御病毒和癌癥。Lakins等[14]報(bào)道，CAF通過抗體PD-L2和FASL，可以殺滅CD8+T細(xì)胞。因此，在CAF中抑制PD-L2和FASL，可以重新激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞。

3.4 CAF與中性粒細(xì)胞的相互作用有學(xué)者研究肝細(xì)胞癌衍生的CAF對(duì)中性粒細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞癌CAF可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的趨化性，并保護(hù)其免受自發(fā)性凋亡。肝細(xì)胞癌CAF通過IL-6-STAT3-PD-L1信號(hào)級(jí)聯(lián)，調(diào)控肝癌中中性粒細(xì)胞的存活、活化和功能，為CAF在腫瘤生態(tài)位重構(gòu)中的作用提供新機(jī)制，為肝癌的治療提供潛在的靶點(diǎn)[15]。Zhu等[16]發(fā)現(xiàn)，胃癌MSC可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的趨化性，并保護(hù)它們不發(fā)生自發(fā)性凋亡。胃癌MSC啟動(dòng)的中性粒細(xì)胞能誘導(dǎo)正常的MSC分化為CAF，可明顯促進(jìn)胃癌細(xì)胞的遷移，提示CAF與中性粒細(xì)胞之間存在著協(xié)同驅(qū)動(dòng)胃癌進(jìn)展的作用。

3.5 CAF與樹突狀細(xì)胞的相互作用CAF在免疫調(diào)節(jié)過程中起關(guān)鍵作用，但其在調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞中的作用尚不清楚。Cheng等[17]最先報(bào)道，來源于肝癌的CAF可促進(jìn)調(diào)節(jié)性樹突狀細(xì)胞的產(chǎn)生。其特征為共刺激分子低表達(dá)，高抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生和免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)的增強(qiáng)，包括T細(xì)胞增殖障礙及通過上調(diào)吲哚胺-2、3-雙加氧酶(indoleamine-2, 3-dioxygenase, IDO)來促進(jìn)Treg的擴(kuò)增。此研究還表明，樹突狀細(xì)胞中信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子3(signal transduction and transcriptional activation factor 3, STAT3)的活化是由CAF起源的IL-6介導(dǎo)的，這對(duì)IDO的生成至關(guān)重要。此外，IDO抑制劑、STAT3及IL-6封閉抗體，可以逆轉(zhuǎn)肝臟CAF對(duì)樹突狀細(xì)胞的調(diào)節(jié)功能。這一研究結(jié)果為CAF誘導(dǎo)免疫逃逸的機(jī)制，及一種新的癌癥免疫治療方法(如靶向CAF、IDO或IL-6)提供新思路。

4 CAF在癌癥進(jìn)展中的作用

CAF在促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移方面扮演非常重要角色。CAF可分泌多種生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子，通過誘導(dǎo)癌細(xì)胞增殖、血管生成和細(xì)胞基質(zhì)降解等作用，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和侵襲轉(zhuǎn)移。研究表明，CAF中微小RNAs(microRNAs, miRNAs)異常表達(dá)可參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等多種生物學(xué)行為。閆玉等[18]利用RT-PCR技術(shù)檢測(cè)原代培養(yǎng)的胃CAF和NF中18種miRNAs的相對(duì)表達(dá)水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：人胃癌TME中，CAF和NF的miRNAs表達(dá)差異有顯著性，其中miRNA-214在CAF中的表達(dá)明顯降低；過表達(dá)CAF中的miRNA-214可以顯著降低胃癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，抑制胃癌的進(jìn)展。Zhang等[19]從胃癌組織中分離出胃CAF，并用雌激素治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雌激素可激活CAF，分泌IL-6，最終促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲，這一結(jié)果可能為胃癌的治療提供新的靶點(diǎn)。Zhan等[20]采用免疫組化和免疫熒光雙染法檢測(cè)268例胃腺癌中B7-H3、CD31與α-SMA的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，間質(zhì)B7-H3表達(dá)多見于α-SMA陽性CAF，間質(zhì)B7-H3和α-SMA高表達(dá)患者的總生存期明顯較差，提示間質(zhì)B7-H3和α-SMA表達(dá)狀態(tài)可作為判斷胃腺癌預(yù)后的指標(biāo)。Shen等[21]對(duì)幽門螺桿菌感染胃癌患者進(jìn)行CAF與胃癌關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌感染能激活胃癌CAF，引起多種基因改變，幽門螺桿菌通過激活JAK/STAT1信號(hào)通路，使胃癌CAF中血管黏附分子1(vascular adhesion molecule 1, VCAM1)的表達(dá)增強(qiáng)，VCAM1水平與腫瘤進(jìn)展和預(yù)后不良呈正相關(guān)，為胃癌的治療提供潛在方法。Du等[22]發(fā)現(xiàn)，在食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)中，CAF來源的過氧化氫誘導(dǎo)克隆-5(hydrogen peroxide induced cloning-5, HIC-5)通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和修飾ECM來調(diào)節(jié)ESCC細(xì)胞的遷移和侵襲。ESCC組織芯片顯示，腫瘤間質(zhì)中HIC-5表達(dá)增強(qiáng)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性及TNM分期較高有關(guān)，HIC-5是ESCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的高危預(yù)測(cè)因素。近年Neuwirt等[23]報(bào)道，CAF可通過上調(diào)膽固醇和類固醇的生物合成促進(jìn)前列腺腫瘤的生長(zhǎng)和進(jìn)展。Minna等[24]發(fā)現(xiàn)，CAF和衰老的甲狀腺癌細(xì)胞同時(shí)出現(xiàn)在各種組織學(xué)類型的甲狀腺腫瘤中，并定位于腫瘤侵襲的前沿，表明CAF與甲狀腺癌的局部侵襲特征相關(guān)。Catalano等[25]報(bào)道，磷酸二酯酶5在乳腺癌間質(zhì)CAF中高表達(dá)，可促進(jìn)乳腺腫瘤的進(jìn)展，并影響其臨床結(jié)果。他們認(rèn)為這種酶可作為治療乳腺癌的潛在靶點(diǎn)。越來越多的證據(jù)表明，纖維化病變的存在大大增加許多組織發(fā)生癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，包括肺、肝和乳腺。特發(fā)性肺纖維化與普通人群相比，肺癌的發(fā)病率更高[26]。值得注意的是，由于腫瘤內(nèi)CAF亞群的異質(zhì)性可能是由于其祖細(xì)胞在腫瘤相關(guān)間質(zhì)中的來源不同所致，因而可能具有抑制或促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)的功能[26]。

5 抗CAF的腫瘤治療策略

CAF與腫瘤細(xì)胞和TME中的免疫抑制成分相比，具有更強(qiáng)的遺傳穩(wěn)定性，是腫瘤免疫治療的理想靶點(diǎn)。目前，常通過以下途徑對(duì)CAF進(jìn)行靶向治療：(1)阻斷CAF的活化；(2)消滅或抑制CAF增殖；(3)阻斷CAF對(duì)腫瘤細(xì)胞作用的信號(hào)通路。Yan等[27]報(bào)道，CAF外泌體介導(dǎo)的LINCOO355能轉(zhuǎn)移調(diào)控膀胱癌細(xì)胞的增殖和侵襲，從CAF釋放的外泌體中調(diào)控LINCOO355表達(dá)，可能是一種針對(duì)膀胱癌的治療策略。文獻(xiàn)報(bào)道一些抗纖維化的藥物，如吡非尼酮、含溴域蛋白4(BRD4)、氯沙坦及二甲雙胍等，具有消弱或阻斷CAF促腫瘤的潛能[26]。為摧毀特定的CAF，Xia等[28]構(gòu)建針對(duì)人類成纖維細(xì)胞激活蛋白α(FAPα)的DNA疫苗，這種疫苗通過產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)和改變TME，靶向FAPα抗原，對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性殺傷作用，抑制腫瘤的生長(zhǎng)和進(jìn)展，該疫苗可能成為有效的癌癥免疫治療方法。Menon等[29]認(rèn)為，放療對(duì)間質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫逃避機(jī)制具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，放療能根除和重編間質(zhì)程序。把放療和其他間質(zhì)改良劑(如集落刺激因子1受體、IDO1和TGFβ抑制劑)結(jié)合起來，可能有利于晚期轉(zhuǎn)移性疾病患者，并提高患者的生存率?；熀蟮臍堄嗄[瘤中往往存在相當(dāng)數(shù)量的CAF，存活的CAF獲得先天性和適應(yīng)性治療耐藥性，同時(shí)伴有間質(zhì)炎癥和膠原積累的增加，導(dǎo)致醫(yī)源性腫瘤的僵硬和耐藥性腫瘤的發(fā)展，用CAF抑制劑聯(lián)合化療藥物可增加化療藥物的療效，降低CAF誘導(dǎo)的耐藥性[26]。另外，實(shí)行針對(duì)CAF的精準(zhǔn)醫(yī)療勢(shì)在必行。

6 總結(jié)與展望

腫瘤細(xì)胞與間質(zhì)細(xì)胞之間廣泛的、多層次的相互作用，為TME提供支持腫瘤生存、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的條件。CAF是TME中最豐富的間質(zhì)細(xì)胞之一，其處于活化狀態(tài)，在表型和功能上均發(fā)生變化，可以通過自分泌、旁分泌等多種信號(hào)途徑與免疫細(xì)胞和癌細(xì)胞相互作用，形成復(fù)雜的分子網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮其生物學(xué)功能。盡管目前對(duì)CAF的研究已取得豐碩的成果，但很多問題仍模糊不清。如在不同類型癌癥中，CAF的原始來源是否不同？在TME中存在哪些CAF亞型？這些具有不同表型和免疫功能的CAF亞型是否有不同的細(xì)胞來源？其特異性標(biāo)志物是什么？不同亞群的CAF對(duì)腫瘤的調(diào)控作用為何會(huì)有相反的結(jié)果等。目前，大規(guī)模隨機(jī)臨床實(shí)驗(yàn)仍然是靶向CAF治療領(lǐng)域的主要空白。因此，需要大量針對(duì)CAF的原始研究來進(jìn)一步闡明其臨床價(jià)值和對(duì)癌癥進(jìn)展的影響。為加速對(duì)CAF的研究，未來的基因命運(yùn)圖譜和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄分析有望為深入了解CAF的異質(zhì)性、層次性和可塑性提供新思路[30]。