Cancer Cell | 腺癌肺转移新机制及药物新靶点

撰文 | Qi

肺转移是乳腺癌相关死亡的主要原因，由多种细胞和非细胞因子组成的肿瘤微环境，在肿瘤转移中发挥重要作用【1】。游离癌细胞一旦传播到远处器官，往往会进入休眠状态，需要克服微环境中的许多抑制信号才能恢复生长并定植于器官【2】。肿瘤分泌蛋白是癌细胞适应外来微环境的主要介质。因此，确定转移决定因素中的分泌调节因子为癌症干预提供了潜在的预后标志物和治疗靶点。

中性粒细胞是人类外周血中丰富的异质性白细胞，是感染或损伤的早期反应者。虽然有报道在肿瘤微环境中，中性粒细胞可通过产生抗肿瘤因子抑制肿瘤进展【2】，但更常见的情况是，中性粒细胞被报道为肿瘤的“同谋”，通过调节肿瘤生存和迁移、免疫反应和血管生成来促进肿瘤进展和转移【3】。有研究称中性粒细胞胞外陷阱（neutrophil extracellular traps,NETs）在这个过程中发挥作用，然而，对于癌细胞如何激活中性粒细胞在转移灶中形成NETs的机制知之甚少。

近日，来自中国科学院上海营养与健康研究所的胡国宏团队在Cancer Cell杂志上发表了一篇题为Cathepsin C promotes breast cancer lung metastasis by modulating neutrophil infiltration and neutrophil extracellular trap formation的文章，在这项研究中，作者报告了肿瘤源性组织蛋白酶C（CTSC）通过调节早期转移灶的中性粒细胞浸润和NETs形成以促进乳腺癌的肺转移，为靶向CTSC癌症疗法提供了证据。

首先，为了研究肺转移相关的肿瘤分泌蛋白，作者对几种具有不同肺转移能力的乳腺癌细胞系进行了质谱分析，发现CTSC（Cathepsin C）在肺转移癌细胞中的表达和分泌水平升高。紧接着作者验证了CTSC的临床相关性，发现原发性肿瘤中较高的CTSC表达与患者无转移生存期和总生存期缩短有关，且血清CTSC水平较高的乳腺癌患者更容易发生肺转移。这一结果在接种了过表达CTSC的乳腺癌细胞系的小鼠模型中也得到进一步验证。

那么CTSC如何调节肿瘤肺转移呢？流式分析显示，在CTSC敲除的肺转移瘤中，CD11b+Ly6G+中性粒细胞和CD11b+F4/80+巨噬细胞的百分比降低，进一步的，在肿瘤细胞接种阶段，Ly6G+中性粒细胞富集于表达CTSC的肿瘤细胞周围，当用抗LY6G抗体耗竭中心粒细胞时，CTSC引起的肿瘤转移和增殖的效果消失。这些结果提示CTSC在肺转移中的促进作用是通过募集中性粒细胞实现的。

接下来的问题在于，CTSC是如何招募中性粒细胞的？作者在实验中观察到一个有趣的现象，CTSC在乳腺癌细胞系中的敲除或表达均未能改变癌细胞条件性培养基（CM）直接吸引中性粒细胞的能力。相反，当骨髓或外周血来源的中性粒细胞先用含有CTSC的癌细胞CM预处理时，此时能够吸引更多的中性粒细胞，这表明肿瘤来源的CTSC可能作用于中性粒细胞以调节某些趋化因子，进一步的分子通路分析和通过阻断剂的应用显示CTSC通过激活中性粒细胞PR3以及促进IL-1β-NF-kB信号传导，进而增强中性粒细胞趋化作用。

先前研究报道NETs在中性粒细胞促进肿瘤转移的过程中发挥作用，但是具体机制还不得而知。在此，作者发现过表达CTSC有助于形成广发的NETs，而敲除则显著降低NETs生成，基于这一现象，作者在分子水平上进一步证实CTSC通过调节中性粒细胞的IL-1β-p38-ROS轴来促进NET生成，而NET介导的抗肿瘤因子TSP-1的蛋白水解，并结合IL-6的产生共同支持了CTSC激活的中性粒细胞在肿瘤转移生长中的作用。

上述机制研究在乳腺癌细胞系和小鼠模型中开展，接下来作者想知道中性粒细胞浸润和NETs形成在乳腺癌肺转移中的临床相关性以及是否可以靶向CTSC作为治疗转移性乳腺癌的有效策略？免疫荧光结果显示，在临床上，CTSC的表达与中心粒细胞浸润和NETs形成存在显著相关性。此外，如果接种乳腺癌细胞的小鼠口服第二代CTSC抑制剂——AZD7986，可以明显抑制循环和肺中的NETs，并减轻肿瘤细胞肺转移，与此同时，对骨髓或脾脏中的中性粒细胞生成以及原发性肿瘤生长没有影响，且延长了小鼠的整体存活时间。需要注意的是，AZD7986治疗组小鼠未观察到严重的副作用，但部分治疗组小鼠出现耳缘剥落现象，这与先前在临床I期研究中发现的CTSC抑制引起上皮脱落的结果一致。

总体而言，这项研究证明了肿瘤分泌的CTSC通过招募和激活转移灶中的中性粒细胞来促进乳腺癌肺部定植的作用机制，提示靶向CTSC治疗乳腺癌的可行性。因此，未来有必要继续探索AZD7986在肿瘤转移治疗中的临床应用或筛选出更有效的CTSC抑制剂。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.12.012

制版人：Kira

参考文献

1. Mehlen, P., and Puisieux, A. (2006). Metastasis: a question of life or death.Nat. Rev. Cancer6, 449–458.

2. Catena, R., Bhattacharya, N., El Rayes, T., Wang, S., Choi, H., Gao, D., Ryu, S., Joshi, N., Bielenberg, D., Lee, S.B., et al. (2013). Bone marrow-derived Gr1+ cells can generate a metastasis-resistant microenvironment via induced secretion of thrombospondin-1.Cancer Discov.3, 578–589.

3. Acharyya, S., Oskarsson, T., Vanharanta, S., Malladi, S., Kim, J., Morris, P.G., Manova-Todorova, K., Leversha, M., Hogg, N., Seshan, V.E., et al. (2012). A CXCL1 paracrine network links cancer chemoresistance and metastasis.Cell150, 165–178.