長知識 | CTM CSC CTC還在傻傻的分不清?

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  目前,液體活檢呈現出異軍突起之勢,其正快速滲透到臨床腫瘤輔助診斷的各個環節,通常液體活檢包括CTC、ctDNA和外泌體三個組成部分,但由以CTC最為熱門也是研究的最為深入的一支。在對CTC的研究過程中人們又發現存在CTM和CSC,那麼究竟什麼才是CTM、CSC和CTC呢?本文將分別進行介紹。

  CTM又稱為循環腫瘤微栓子,是由若干個細胞(至少三個細胞)聚集形成並在血液中循環的細胞團塊,目前在一些實體瘤患者體內已經發現CTM的存在,CTM相對於單個細胞而言更具有生存優勢,因為它可以抵禦失巢凋亡和免疫清除,目前研究發現CTM避免失巢凋亡的機製主要有通過EMT轉化使腫瘤細胞失去黏附而更易轉移,保持細胞內部的連接以抵禦失巢凋亡。包含有纖維母細胞和內皮細胞的CTM更容易躲過免疫清除(例如NK細胞的追殺)形成遠端轉移病灶。CTM是腫瘤細胞的集體遷移行為,因其能抵抗細胞凋亡、保持增殖能力而具有更大的轉移潛能,通常認為CTM的預後肯定不好。

  惡性腫瘤為了獲得運動型和侵襲性,會丟失某些上皮細胞的表型並獲得某些間質細胞的表型,這就是上皮-間質轉換(EMT),多數惡性腫瘤細胞在脫離原發灶的過程中發生EMT。最近研究發現,CTM與間質細胞表型密切相關,並且高比例的間質細胞表型CTC與化療耐藥有關,另有研究表明,CTM不僅可以由腫瘤細胞組成也可以在不斷地循環碰撞中黏附白細胞、內皮細胞、壁細胞、血小板等組成一個混合體,形成封閉的微環境。一旦形成CTM其耐受力、生存率大大提高,不僅可以抵禦凋亡、免疫清除,還可以耐受細胞毒性藥物,因此,CTM數量雖然更少,但與單個CTC相比CTM的轉移成瘤能力提高了23-50倍,通過RNA測序分析CTM中含有維持細胞黏附的關鍵分子而且CTM微環境有利於腫瘤的存活,與預後的相關性更強。

  許多不同的腫瘤使用循環腫瘤細胞(CTCs)的特征,提供預後、預測和藥效學信息。然而,在胰腺導管腺癌(PDAC)患者中,CTM的臨床意義更為顯著。有報道,台灣大學台北醫院的研究人員證實,治療前CTM而非CTC的數量是PDAC患者的總生存率(OS)和無進展生存期(PFS)的獨立預測因子。在這項研究中,研究人員統計了63例PDAC患者外周血的CTM,結果顯示,CTM存在於81%的患者中,根據CTM多於或少於30個/2mL血液,將患者分為CTM不利和有利組,基線為不利CTM的患者與有利CTM的患者相比,PFS和OS更短;如果按疾病早期和晚期對患者進行分組,差異仍然存在,為臨床意義因子調整後,治療前的CTM數量是PFS和OS的獨立預測因子。

  CSC又被稱為腫瘤干細胞,理論認為腫瘤組織內有一小群細胞具有與干細胞類似的生物學特性這一小部分細胞被認為是腫瘤發生、擴散、複發過程中的根源。對於CSC的來源主要有兩類,一類是腫瘤固有的CSC細胞,CSC存在於腫瘤病灶發生的早期階段,可能是正常干細胞或者祖細胞衍生化而來;另一類是EMT過程誘發形成CSC,腫瘤細胞最初形成的基質細胞,比如纖維母細胞、粒細胞、巨噬細胞、間充質干細胞,這些細胞形成了一個釋放因子的微環境,引起周圍的腫瘤細胞經曆EMT機製獲得了廣泛增殖、自我更新以及分化潛能的干細胞特性。

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  首先,CSC保留了干細胞的特性,其具有不斷地自我更新能力,這也導致了腫瘤的無限增殖。癌細胞的無限增殖必然導致高致瘤性,促使腫瘤體積的不斷增大,給機體造成危害。當體積足夠大時其會形成一個內部微環境,以往的研究表明CSC的微環境由成纖維細胞、細胞因子、脂肪細胞、內皮細胞和細胞外基質組成,而且其生長的微環境使CSC對放療和化療都相對不敏感,而且CSC雖然在腫瘤組織中數量較少,但是大多數都處於靜止期,能夠躲避針對快速分裂細胞起效的化療藥物攻擊,所以如果不能殺死CSC則腫瘤依然有死灰複燃的潛能。

  其次,CSC在體外和體內都具有分化能力。這也是腫瘤異質性形成的原因,由於其具有干細胞的特性,理論上也即具有分化成任何一種腫瘤的可能,在臨床治療過程中雖然一些特效藥物可以暫時性地降低腫瘤的體積但是觀察一段時間後反而出現療效降低的現象,在外部因素的刺激下,腫瘤干細胞的特性被激發出來,沿著不同的分化途徑進行分化生長,這無疑給腫瘤的治療帶來了極大的困難,因為在現有的醫學水平上人們無法預知腫瘤干細胞下一步的分化方向,這也就造成了對腫瘤治療的束手無策。例如,有研究發現把大鼠的結腸腺瘤細胞注射到健康大鼠體內,其可以生成結腸所有類型的腫瘤細胞。

  最後,CSC誘導腫瘤細胞出現耐藥性。CSC細胞膜上多數表達轉運蛋白,大多可運輸並外排包括代謝產物、藥物、毒性物質、內源性脂類物質、多肽及固醇類等多種物質。Koshiba等發現人類轉運ABC蛋白中的ABCG2,參與異外源性物質新陳代謝的第三階段,被認為是代謝物排出的“泵”,而且可以保護人類身體不受外源性物質侵犯。但是CSC表面存在的這些轉運蛋白可以將進入細胞內藥物排泄出來,降低了藥物的濃度使其難以達到治療的目的,這也是目前治療腫瘤的難點所在,雖然目前已經開發出一系列的轉運體抑製劑,如絡氨酸激酶抑製劑、3-羥基-3甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶、黃酮類等,但還沒有完全解決該問題。

  CTC又稱為循環腫瘤細胞,是一種從腫瘤組織上脫離後經過EMT過程進入血管,隨著血液循環的腫瘤細胞個體。由於CTCs與原發病灶腫瘤組織具有高度的一致性,所以其能夠代表原發腫瘤的表性和遺傳組成,並能夠作為任何轉移性腫瘤的“液體活檢”。關於CTC的論述最早由澳大利亞學者Ashworth提出,此後關於CTC的報道不時見諸於報端,特別是隨著研究的不斷深入人們逐漸認識到其獨特的作用之後對其研究更是變成了一股熱潮。

  一般而言,惡性腫瘤都會通過血液傳播轉移到身體的其他器官,而腫瘤轉移是導致腫瘤患者死亡的主要原因。腫瘤細胞侵入到原發腫瘤細胞的周圍組織中,進入血液和淋巴管系統,形成循環腫瘤細胞CTCs,並轉運到遠端組織,再滲出,適應新的微環境形成轉移灶,目前關於CTC的研究成果主要集中在以下幾個方面。

  1.1循環腫瘤細胞(CTCs)與腫瘤的早期診斷

  從上世紀末以來CTC檢測技術得到了不斷的改進,隨之帶來的是CTC檢測在臨床上的推廣應用。對於腫瘤的常規檢測手段來講,例如醫學影像學、內窺鏡探查,當腫瘤直徑小於一公分的情況下,不能被有效捕捉到,即使被探查發現醫生也不能認定就是異常狀態,因為也有可能是良性增生。但是很多研究表明,很多腫瘤體積即使在2-4mm的情況下已經有腫瘤細胞發生轉移進入血液循環,從這個角度講,CTC檢測技術對於腫瘤的早期診斷具有重要意義。CTC技術可以做到在極微量的腫瘤細胞數量下進行敏銳的捕獲,能夠協助臨床鑒定腫瘤的良/惡性以及腫瘤細胞的器官來源,進而做到腫瘤治療的有的放矢,為腫瘤患者的早期治療贏得寶貴的時間。

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  1.2循環腫瘤細胞(CTCs)與療效監測

  抗腫瘤治療的療效監測是CTC的另一項重要臨床應用領域。CTC檢測可作為影像學及臨床評分體系的補充,對患者的治療應答做出準確的評價。以CTC作為腫瘤標誌物,多次取樣定性定量檢測腫瘤負荷,監控疾病發展;同時還可以追蹤藥物響應,通過藥物療效信息及時采取進一步治療。靶向藥物有效時,CTC中藥物敏感的腫瘤特異突變減少,一旦產生耐藥,CTC中耐藥突變增加。目前在肝癌、乳腺癌、結直腸癌、非小細胞肺癌等多種癌症中都有報道。具文獻報道將同一時間點采集的CTC和腫瘤活體組織切片進行對比,血液樣本中的遊離腫瘤細胞與活體腫瘤樣本完全相符合,均可表示腫瘤進展中響應藥物治療的模式和變異情況,可見CTC在實時監控腫瘤發展情況,輔助調整治療方案方面也大有可為。隨著CTC技術的成熟,通過測定CTC數目的變化即可對臨床用藥給出合理化建議,如果CTC數目是顯著下降的,說明化療藥物是有效的,如果CTC數目還在增加則說明藥物是無效的,檢測結果可以提醒醫生及時采取新的治療方案,避免貽誤病情。

  1.3循環腫瘤細胞(CTCs)體內耐藥預警

  很多情況下給病人使用化療藥物 一開始是有效的,但是過一段時間後腫瘤病人的發病並沒有得到控製,這有可能是病人對藥物產生了耐受性。目前,對於腫瘤治療病人是否會產生耐藥以及什麼時間產生耐藥是未知的。臨床上更常見的是當發現病人產生耐藥時,病情已經得不到有效的控製。隨著CTC技術的成熟,對腫瘤病人持續跟蹤CTC監測,在動態的觀察過程中一旦發現CTC數目呈顯著增加的趨勢,即可提示醫生應及時更換新的治療方案。

  1.4循環腫瘤細胞(CTCs)與靶向藥物開發及應用

  CTC對腫瘤患者進行預後判斷和療效監測基本都是基於其數目的變化,但是其潛在的臨床意義在於根據其分子改變確定靶向藥物的治療靶點。有文獻研究發現,在轉移性結腸癌CTC中發現KRAS基因改變,提示通過分析CTC細胞中基因位點改變可以作為及時更改靶向藥物治療的依據,而且可以指導製藥企業開發相應的靶向藥物,這無疑對靶向藥物的研發有更大的促進作用,這也是國外很多大的藥廠都投入巨資開發腫瘤新藥,在開發的過程中不僅把實體腫瘤作為靶向治療 的一個靶標,同時也把CTC作為藥物治療對象的原因。

  1.5循環腫瘤細胞(CTCs)與複發轉移監測

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  對轉移腫瘤患者進行預後評估是目前CTC臨床應用最廣泛的領域。惡性腫瘤患者治療前後的CTC類型和數目的變化具有重要的預後提示價值。大量研究已經證實,CTC檢測將有助於複發轉移監控、判斷患者預後、指導術後輔助治療等。由於CTCs在健康人和良性疾病患者血液中幾乎檢測不到,在腫瘤早期的患者血液中含量極低,但在腫瘤進展到晚期後其計算顯著升高。所以,根據CTC的數量就可以判定腫瘤的分期以及預後進展。已被批準應用於臨床的Cell search是專門用於CTCs富集和鑒定的儀器,該技術集合了免疫磁珠法富集CTCs和免疫熒光分析,具有較高的特異性、準確性和可靠性。通常利用具有EpCAM抗體耦合標記的磁珠在磁場的作用下進行分離,然後再用熒光染料染色標記後,系統自動識別EpCAM+ CD45-DAPI+狀態,從而達到CTCs的自動識別。在臨床上,Cell search已應用於轉移性肺癌、結腸癌、前列腺癌、非小細胞肺癌的術後愈合檢測。

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