循环肿瘤细胞生物学特性的研究进展

田薇杨勇丁凯强丁启龙

【摘要】循环肿瘤细胞（CTCs）是指弥散进入血液循环的肿瘤细胞，被认为是肿瘤血液转移的关键步骤之一。本文将近几年对CTCs生物学特性的研究进展做一综述，为早期监测肿瘤复发、判断患者预后情况、评估抗肿瘤药物的敏感性并选择个体化治疗方案等提供有力依据。

【关键词】循环肿瘤细胞；生物学特性；EMT；CTM；干细胞

【中图分类号】R73-3【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2015）31-0009-02

AdvancementsinBiologicalCharacteristisofCirculatingTumourCells

TianWei,YongYang,KaiqiangDing,QilongDing

(ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing,211198,China)

据估计，全世界癌症患者的死亡约90%归咎于肿瘤转移，而非原位肿瘤的恶性损害[1,2]。肿瘤转移是一个非常复杂的侵袭-转移级联过程[1,3]，肿瘤细胞弥散进入血液形成的循环肿瘤细胞（CirculatingTumourCells，CTCs)是造成复发转移的必要前提[4]。自1896年Ashworth首次在患者体内检测并提出CTCs的概念[5]，CTCs研究即受到关注，结果显示CTCs的存在可能是肿瘤发生的极早期事件[4]。近年来随着CTCs分离检测技术的发展，越来越多的研究着力于阐明CTCs导致肿瘤转移的分子机制等。因此，对CTCs生物学特性的研究，为肿瘤转移的机制研究以及治疗提供了新的思路和方法，同时可在肿瘤患者早期即监测复发转移，为判断患者预后情况、评估抗肿瘤药物的敏感性并选择个体化治疗方案等提供有力依据。本文将近几年对循环肿瘤细胞生物学特性的研究进展做一综述。

1.循环肿瘤细胞的生物学特性

1.1CTCs与上皮间质转化

肿瘤转移过程中发生的上皮间质转化（Epithelial-MesenchymalTransition，EMT）指肿瘤细胞通过特定程序，失去原有的上皮样细胞极性及细胞间联系，变成梭形并具有可变细胞骨架的间质细胞样特性以完成转移的过程[6]，经历该过程的肿瘤细胞具更强的转移潜能。尽管目前对EMT还存在争议，CTCs的分子生物学分析结果显示其生物学特性与EMT现象的关系密切。一方面，CTCs具有经历不同程度EMT过程而获得的相关特性。利用ISET法（膜过滤法）将从肺癌患者体内分离得到的CTCs进行检测，发现其EMT标志物表达具异质性，一定程度支持了肿瘤细胞仅部分发生EMT而不是“全或无”的假说[6]，随后该结果在其他肿瘤类型（如乳腺癌）中得到证实[7]。另一方面，通过对CTCs表达不同EMT标志的研究，可推测患者肿瘤进展情况。Kallergi等发现，晚期癌症患者血液中更易检测到表达间质细胞标志物的CTCs，指示着EMT与疾病进展的关系[7]。

综上所述，CTCs所具有的经历EMT后产生的生物学特性，可帮助解释多种肿瘤转移中的未知现象。然而，对于经历不同程度EMT后产生CTCs的标志物并不确切。此外，经历EMT后的CTCs与患者预后相关性以及治疗过程中细胞群组的动态转化仍不清楚，对不同表型细胞的单细胞基因组分析可能揭示单个细胞的转移潜能，而对分离得到的细胞群的功能研究有待进一步评估。

1.2CTCs与肿瘤起始细胞

肿瘤转移目前被认为是一个非常复杂的侵袭-转移级联过程，然而其效率极低，仅0.01%扩散至循环的肿瘤细胞可最终形成明显转移灶[3]。近年来，“肿瘤干细胞学说”的兴起，使人们将其用于揭示转移的过程。在人胰腺癌细胞中发现一群CD133+CXCR4+且具有很强的侵袭性和自我更新能力的肿瘤起始细胞，对常规的化疗产生抗性[8]；德国科学家IrèneBaccelli等研究发现，具有干细胞特性的EPCAM+CD44+CD47+MET+CTCs数目与乳腺癌低生存率及转移灶数目呈正相关，辨别出了形成乳腺癌转移的一小群CTCs，为诊断和治疗肿瘤转移提供有力工具[9]。

越来越多的证据证明，CTCs中最终导致转移发生的这一小群肿瘤转移起始细胞（Metastasisinitiatingcell,MIC），是一类肿瘤干细胞，或至少是具有许多干细胞特性（stemness）的肿瘤细胞。它不仅作为“种子”形成转移，亦可能是耐药性产生的重要原因。随着分离检测技术的发展，针对CTCs具有的肿瘤干细胞特性的研究将逐步深入，相关治疗策略亦已经开展，MinYu等应用最新CTC-iCHIP技术，从乳腺癌患者体内分离培养CTCs后观察药敏性，为肿瘤转移治疗提供了更为合理的策略[10]。然而，相关研究还很初步，关于CTCs所具有的肿瘤干细胞特性的产生、调节、维持等分子机制有待进一步探索。

1.3CTCs与循环肿瘤微栓子

循环肿瘤微栓子（Circulatingtumourmicroemboli，CTM）是存在于血液循环系统，由至少3个CTCs或CTC与多种其他类型细胞（包括成纤维细胞、白细胞，内皮细胞，周皮细胞或血小板）构成的细胞团块[9]。

CTM在肿瘤转移中发挥具有重要的作用。临床前研究表明，将乳腺癌CTCs形成团块后接种到小鼠体内，相比于单个CTC具有更高的形成转移的能力，CTM数量与患者预后呈正相关，且这种团块的形成与肿瘤细胞斑珠蛋白的表达关系密切[11]。CTM的产生可使CTCs避免失巢现象，且基质细胞/宿主细胞的存在提供了特殊的“转移niche”，帮助肿瘤细胞逃脱免疫监视等。Duda等人证明了CTM中肿瘤基质（尤其是纤维细胞）的存在为转移的形成提供了支持，而去除纤维细胞后可以明显降低其转移能力；血小板、白细胞、周皮细胞对转移亦有促进作用[9]。然而，CTM中存在的细胞对转移能力影响是否相同还存在未知，对肿瘤患者体内CTM的研究将进一步揭示CTM的构成与转移潜能。此外，在肺癌患者中，CTM中的细胞处于细胞周期停滞状态，这可能增强其生存能力与抗化疗能力，待进一步验证[12]。CTC与CTM中均体现出明显的异质性，这可能源于肿瘤自身的异质性。尽管目前关于CTCs的研究已经取得较多进展，对于其转移潜能的机制和新疗法的提出仍需进一步研究。

2.小结与展望

近年来，分离检测以及单细胞分析技术使我们对于CTCs的生物学特性及相关分子机制有了初步认识。许多临床前研究的成果正在向临床转化，同时亦伴随着更多的问题亟需解答，如CTCs、CTM产生的具体机制及获得的特性、单个CTC与CTM之间功能的差异等。研究CTCs的生物学特性以及导致肿瘤转移的分子机制，对肿瘤转移的监测、治疗至关重要。或许不久的将来人们将通过阻断CTCs的产生、打破CTM或抑制CTCs干性而采取全新的治疗策略，为肿瘤转移的早期监测、预后以及治疗开启了一片全新的天地。

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【基金项目】国家自然科学基金（81473230）