靶向癌相关成纤维细胞：抗癌治疗的新策略*

吴 彬， 姚 颐△， 郑忠亮， 宋启斌△， 李营歌， 董 熠

1武汉大学人民医院肿瘤中心，武汉 430060 >2武汉大学生命科学学院，武汉 430071

癌相关成纤维细胞(carcinoma-associated fibroblasts,CAFs)是指一种受肿瘤影响而活化的成纤维细胞，作为肿瘤微环境中的主要间质细胞，在肿瘤发生、发展及治疗抵抗方面发挥促进作用。富含CAFs的肿瘤通常提示预后不佳[1-2]，因此，CAFs作为潜在治疗靶点而日益受到重视，越来越多的研究开始聚焦探究靶向CAFs的治疗方法，以期迎来抗癌治疗的曙光。

1 CAFs的特点

CAFs具有显著的异质性和多源性，主要由肿瘤基质中静息态的成纤维细胞分化而来[3]，此外还来源于上皮间质转化(EMT)、内皮间质转化、骨髓来源的巨噬细胞转分化、周细胞的转分化等[4-5]。CAFs的鉴别主要依据形态学结合表面标志物检测。光镜下，CAFs体积较大，呈纺锤形，有多个细胞质分支，可见核凹；电镜下，CAFs中具有更为复杂和精细的结构，包括粗面内质网增多、游离核糖体丰富、高尔基复合体发育良好、胞质内应力纤维丰富[6]。CAFs标志物主要为α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、血小板源生长因子受体-α/β(PDGFR-α/β)、成纤维细胞活化因子(fibroblast activation protein，FAP)、纤维母细胞特定蛋白1、波形蛋白、尿激酶型纤溶酶原激活物受体相关蛋白等[4，7]。

2 CAFs与肿瘤细胞的关系

肿瘤发生时，肿瘤细胞分泌大量转化生长因子β(TGF-β)、血小板源生长因子(PDGF)、肿瘤坏死因子(TNF)、基质细胞衍生因子1和成纤维细胞生长因子2(FGF2)等，这些细胞因子可激活多种信号通路(包括TGF-β1/Smad、JAK-STAT3、MAPK、PI3K-AKT)诱导前体细胞(成纤维细胞、内皮细胞、巨噬细胞及周细胞等)活化为CAFs[5]，后者又反过来参与肿瘤发展的各个环节。

首先，CAFs通过分泌各种生长因子、细胞因子、趋化因子以及各种金属蛋白酶(MMP)直接或间接诱导肿瘤血管生成，刺激癌细胞增殖、侵袭、转移等[8-9]。其次，CAFs通过抑制T细胞功能、趋化免疫抑制性细胞、调节胞外基质(ECM)结构等途径参与肿瘤免疫抑制微环境的形成，减少免疫系统对癌细胞的识别和杀伤，造成癌细胞的肆虐生长。此外，CAFs还可为癌细胞产生治疗抵抗提供条件：通过扰乱血管生成信号导致新生血管异常增生，阻断药物输送、渗透，阻碍肿瘤对化疗药物的吸收[10]；产生大量胶原、透明质酸、纤连蛋白和层连蛋白等ECM成分，增加ECM刚度，提高肿瘤间质液压，阻碍化疗药的渗透[7，11]。最近研究发现，部分肿瘤经化疗、放疗、靶向治疗后，能够激活CAFs并分泌相关因子以维持原始癌细胞、激活癌细胞及增强其耐药性等[10，12]。

无论是促进肿瘤细胞增殖、生长、侵袭、迁移、血管增生，还是诱导肿瘤发生治疗抵抗，CAFs均充当着“共犯”(partners in crime)的角色，促进肿瘤的进展，因此CAFs极有可能成为抗癌治疗的新靶点。

3 靶向CAFs的治疗方法

与肿瘤细胞相比，CAFs具有较稳定的遗传信息，因此产生耐药性的风险较低[13]。近年来，陆续有研究报道了以CAFs为靶点的药物的探索，包括抑制CAFs的活化信号、阻断CAFs的下游信号、通过纳米制药技术攻击CAFs、抗CAFs中草药等等。

3.1 干预CAFs活化信号及下游分子

3.1.1 阻断CAFs活化信号 调控CAFs活化的分子信号种类繁多，针对不同肿瘤类型，从源头上阻断CAFs的激活可达到抗癌效果。

肿瘤细胞产生的TGF-β是活化CAFs主要的因子，可促进ECM沉积、加速肿瘤恶化[14]。通过抑制TGF-β及其下游信号进而遏制CAFs的活化是人们探索的首选。曲尼司特是一种抗纤维化药物，其作用机制包括阻断TGF-β信号和TGF-β-Smad2/3信号通路[15-17]。研究表明，将曲尼司特和多西他赛序贯治疗乳腺癌后，活化的CAFs减少、肿瘤间质中IFP下降、血管正常化、多西他赛在瘤体的保留率明显增加[15]。NADPH氧化酶4(NOX4)被发现在成纤维细胞向CAFs转分化中发挥关键作用，而该酶主要受TGF-β信号调控。Hanley等[18]研究表明，NOX4抑制剂GKT137831不仅可抑制头颈部肿瘤中成纤维细胞的活化，还可将CAFs还原为成纤维细胞样细胞。

胰岛素样生长因子(IGF)也是促进CAFs活化的重要因子。NT157可同时抑制IGF受体信号及其下游的JAK-STAT3信号，进而干扰癌细胞和CAFs的活化。将NT157应用于肝癌模型后，发现癌细胞增殖减慢、凋亡增加、CAFs活化受抑、炎症减轻。此外，NT157还可抑制IL-6、IL-11、IL-23以及CCL2、CCL5、CXCL7、CXCL5、ICAM1和TGF-β等因子的表达，降低了癌细胞的增殖及迁移活性[19]。

ERK是MAPK信号的下游分子，可促进成纤维细胞的转分化。研究表明，ERK抑制剂PD901不仅减少CAFs的数量，还可抑制胆管癌细胞的增殖，调节肿瘤微环境[20]。

肝源性生长因子(HDGF)可激活AKT信号通路，后者是经典信号通路PI3K-AKT的下游分子，在CAFs的转分化中发挥重要作用[21]。在胃肠肿瘤研究中发现，HDGF的高表达可诱导间充质干细胞向CAFs分化和胶原纤维的沉积，而使用抗体(HDGF-Nab)和抗血清可明显抑制该作用[12]。

3.1.2 干预CAFs活化的下游信号 活化后的CAFs可通过分泌多种分子促进癌细胞的增殖、转移，多项研究表明抑制这些信号分子可起到抑瘤效果。在靶向CAFs趋化因子的抑制剂中，CXCL4拮抗剂AMD3100联合化疗药对前列腺癌细胞的生长具有明显抑制作用[22]。同样，通过抑制相关生长因子受体的信号亦可达到抗癌效果。研究发现，伊马替尼可通过抑制CAFs下游的PDGF信号通路，降低宫颈癌模型中癌细胞的增殖和血管生成[23]。Takigawa等[24]研究发现，瑞戈非尼可通过阻断CAFs上的相关受体(anti-VEGFR，PDGFR-β，FGFR)信号而抑制CAFs，进而遏制结肠癌细胞的增殖和转移。多韦替尼可通过抑制CAFs中CCL2、CCL5和VEGF的表达和分泌，阻断乳腺癌细胞的侵袭，该作用在与PI3K/Akt/mTOR信号抑制剂LY294002或RAD001联合使用时更加明显[25]。作为血管生成抑制剂而开发的广谱酪氨酸激酶抑制剂尼达尼布(anti-VEGFR，FGFR，PDGFR)则被报道可增加非小细胞肺癌(NSCLC)患者对多西他赛的应答[26]。

3.2 化疗及纳米技术的应用

CAFs可诱导癌细胞产生耐药性，通过去除CAFs不仅可增加常规化疗疗效，还可预防肿瘤复发。蛋白酶体抑制剂(BTZ)和组蛋白去乙酰化酶抑制剂(PST)因可诱导多种CAFs凋亡而成为新型CAFs靶向抑制剂，研究表明，BTZ/PST联合多西他赛对乳腺癌细胞和CAFs均有较强的抑制作用[22]。多重耐药性(MDR)是化疗方案失败的主因，而CAFs在MDR中也发挥重要作用[27]。Ma等[28]研究发现紫杉醇联合低剂量5FU可有效抑制小鼠肿瘤的生长，其原因与极低剂量5FU可靶向杀伤CAFs、下调多重耐药转运蛋白(P-gp)有关。

此外，经纳米技术改良的化疗药物也可抑制CAFs。如吉西他滨和顺铂纳米颗粒对CAFs的毒性呈现剂量依赖特征[29]；白蛋白结合紫杉醇纳米颗粒亦被报道可导致CAFs减少和肿瘤基质的破坏，从而提高化疗疗效；Cellax-DTX聚合物是多西他赛、聚乙二醇和乙酰化羧甲基纤维素的偶联物，使用Cellax-DTX可显著降低瘤体中CAFs的含量[30]。为优化纳米治疗技术，Miao等[31]设计了一种针对CAFs的脂膜鱼精蛋白DNA复合物(LPD)包裹携带TNF相关的凋亡诱导配体(TRAIL)基因纳米颗粒，转染CAFs后表达TRAIL，后者不仅可杀伤临近CAFs的肿瘤细胞，还可使剩余活化不足的成纤维细胞恢复到静止状态。

3.3 中药及其他治疗

某些中草药成分，如姜黄素[8]、水飞蓟素[32]、咖啡因[33]、青蒿琥酯、双氢青蒿素等[5]也被证明能有效灭活CAFs而发挥抑瘤作用。Wang等[34]报道，芍药苷可通过干扰CAFs中的IL-6-STAT3-MMP信号通路，减少基质金属蛋白酶的产生，从而抑制胃癌细胞的侵袭和转移。

Li等[35]研究表明，CAFs的抗体也可抑制癌细胞的生长、促进其凋亡，同时还降低了癌细胞的迁移和转移能力。Wang等[36]制备了嵌合FAP抗原受体的T细胞(FAP-CART)，通过小鼠肺癌模型证明FAP-CART能抑制CAFs活性而达到抗癌效果。帕瑞肽(SOM230)是一种广谱、稳定、长效的生长抑素，与受体结合后可抑制胃肠运动、血管生成、细胞增殖等多种生物功能，研究发现CAFs表达生长抑素受体，将帕瑞肽用于胰腺癌模型后，不仅抑制了癌细胞的转移，还逆转了EMT过程[37]。

4 问题与展望

CAFs在恶性肿瘤的发生发展中作用关键，通过靶向干预CAFs达到抗肿瘤目的的治疗理念方兴未艾，但仍有许多问题有待解决。如：①目前多数研究仅限于动物实验，而该法在人体内的有效性及安全性等问题仍需探索；②就现有数据看，仅依靠靶向CAFs的药物所达到抗癌疗效有限，是否需要与化疗、放疗、靶向甚至免疫治疗协同使用，是一个值得探讨的问题；③也有作者认为，消除CAFs后基质稳态受到影响反而可能会促进肿瘤转移[38]，靶向抑制CAFs药物的研究任重而道远。

综上所述，CAFs是肿瘤发生发展的重要帮凶，随着各种靶向CAFs药物的不断发现及其作用机制的阐明，新的抗癌治疗手段将极有可能带来里程碑式的疗效，给临床上部分难治性肿瘤患者带来福音。