综述|循环肿瘤细胞：从生物学新见解到临床实践

Circulating tumor cells: from new biological insights to clinical practice

癌症患者高死亡率的主要原因是转移，即肿瘤细胞通过血流从原始部位迁移到身体的其他部位。最近的技术进步显着增强了我们对循环肿瘤细胞 （CTC） 血源性扩散机制的理解。DNA 甲基化是一个关键过程，调节基因表达和染色体稳定性，从而维持体内的动态平衡。整体低甲基化和基因座特异性高甲基化是 DNA 甲基化模式变化的例子，这些变化对致癌至关重要。

综述首先概述了导致 CTC 形成的各种过程，包括上皮-间充质转化 （EMT）、免疫监测和定植。然后深入分析了 CTC 中 DNA 甲基化的修饰如何影响 CTC 传播过程中的每个关键阶段。此外探讨了 CTC 中 DNA 甲基化变化对癌症患者的潜在临床意义。通过了解这些表观遗传修饰，我们可以深入了解转移过程，并确定用于早期检测、预后和靶向治疗的新生物标志物。本综述旨在弥合基础研究和临床应用之间的差距，强调 DNA 甲基化在癌症转移背景下的重要性，并为改善患者预后提供新途径。

循环肿瘤细胞 （CTC） 是液体活检的基本组成部分。CTC 的概念最初由 Ashworth 于 1969 年提出，可分为三类：上皮型、间充质型和混合表型细胞。虽然大多数 CTC 可以被宿主免疫系统消除，但一部分高度活跃和转移性的 CTC 可能会逃避免疫清除，最终导致微观癌症病灶的建立、肿瘤复发和转移。因此，CTC 被认为是个体致命转移性疾病的合理来源。

CTC转移的途径、位置

a. 肿瘤细胞从原发性或转移性肿瘤中自然脱落，并在血液中循环。

b. 作为肿瘤转移的“种子”，可能导致形成其他各种部位的转移病灶。

为了成功从原发性肿瘤组织中分离，CTC 必须克服几个障碍，包括：

1） 粘附：原发性肿瘤组织中的细胞外基质 （ECM） 和周围细胞都被癌细胞牢牢粘附，癌细胞通常具有高度粘性。CTC 必须克服这些粘附力才能分离并进入淋巴或血液系统。

2） 侵袭：癌细胞还必须能够侵入邻近组织才能到达淋巴管或血管。这需要细胞降解 ECM 和周围组织。

3） 剪切应力：一旦进入血液或淋巴系统，CTC 就会由于液体的运动而受到显着的剪切应力。这会对细胞造成机械损伤，还会引发细胞凋亡（细胞死亡）。

4） 免疫系统监测：免疫系统不断监测血液和淋巴系统是否有外来或异常细胞。CTC 必须避免被免疫系统检测到才能生存并可能形成继发性肿瘤。

总体而言，CTC 分离和传播的过程很复杂，涉及许多不同的因素。

分化的祖细胞或体细胞干细胞可能是具有肿瘤起始能力的癌症干细胞 （CSC） 的来源。CSC亚群可能是导致复发和转移的原因，CTC 研究的主要目标是识别和消除这种循环 CSC 群体。在识别和分离 CTC 中的 CSC 后，有可能更有效地对抗残留癌症。循环 CSC 的起源可以考虑用两种假设来阐明。一是癌性体细胞干细胞经 EMT 从主要肿瘤中排出进入循环，这些细胞被称为间充质 CSC。二是这些细胞可能是完全分化的癌细胞的结果，这些癌细胞经历了 EMT 途径以获得迁移特性。无论途径如何，最终结果是 CSC 的扩散，CSC 通过表现出间充质、上皮和干性特征组合的中间细胞向生态位方向移动。这可以解释在 CTC 内的肿瘤起始细胞中观察到的表面标志物和/或转录因子的多样性。CTC 的异质性，源自 CSC 中的 EMT 或分化的癌细胞，强调了选择识别重要标志物的挑战。

支持 CTC存活和早期转移的 EMT 相关机制

a. CTC通过上皮-间充质转化(EMT)相关机制释放到血液中，包括单个细胞或集体迁移、内渗以及被动过程，例如分离的肿瘤细胞或团块通过受损血管的分离。某些单个或成簇的 CTC能够在血液中存活并在次级器官中形成转移。这是由于它们具有在 EMT诱导的细胞中升高的特性，并有助于它们在血液中的存活和转移的建立。

b. Fas/FasL信号通路在肿瘤发生中起着至关重要的作用，其中癌细胞损伤会导致对细胞凋亡的抵抗并导致肿瘤进展和 CTC的产生，cEMT 进展受整合素和 TGF-B等信号通路的调节，这些通路可以协同诱导下游反应，促进 CTC存活和抗细胞凋亡特性。

CTC 簇生成的机制和潜在的 CTC 亚群在血液循环中存活

发生 EMT 的 CTC 会表达组织因子（TF），显著促进血小板活化。这些凝血依赖性机制启动了肿瘤细胞周围富含纤维蛋白/血小板的茧的形成，据信可以保护细胞免受剪切应力、失巢凋亡和免疫攻击。上述茧的形成对于 CTC 播种和早期建立至关重要。此外，已观察到中性粒细胞与肿瘤细胞和血小板发生物理相互作用，从而促进肿瘤细胞存活和增殖。此外，中性粒细胞有助于 CTC 粘附到血管壁上。中性粒细胞通过它们在中性粒细胞胞外陷阱 （NET） 中捕获肿瘤细胞的能力——这些结构也促进凝血事件——有助于形成支持 CTC 存活的保护和锚定支架。这个过程有助于 CTC 在毛细血管中停滞和转移形成的早期阶段。上述凝血和中性粒细胞依赖性屏蔽机制可保护 CTC 免受免疫破坏。此外，CTC，尤其是那些接受 EMT 的 CTC，具有更强的逃避免疫监视的能力。促成这种情况的一种机制是免疫检查点蛋白（如 PD-L1）的表达，这可能会增强它们对细胞毒性免疫细胞的抵抗力。在可能的休眠期后，CTC 最终可以恢复生长并引发继发性肿瘤。