微环境对癌症细胞的命运和功能影响巨大。在一种极端情况下,微环境甚至能重新编程癌细胞使其正常化,这一现象源自于一项观察结果,将胚胎癌细胞注入小鼠皮下时产生畸胎癌,而注入胚泡时产生正常嵌合小鼠。
结直肠癌中许多事实支持微环境控制癌细胞,如慢性炎症利于肿瘤发展,调节癌症干细胞池。肿瘤微环境包括非恶性细胞如上皮细胞、成纤维细胞和免疫细胞以及非细胞的基质蛋白聚糖、透明质酸和纤维成分。肿瘤相关细胞与细胞外基质形成支撑肿瘤的网络或基质。可预测的是基质不是稳定的支架,在肿瘤进展中经历动态变化,在肿瘤生长和耐药方面发挥作用。
正常小肠中干细胞代表是潘氏细胞,结肠为 cKIT+ 杯状细胞。负责干细胞维护的特定微环境就是干细胞小环境,结直肠癌陷窝破坏,癌症干细胞不能依赖传统微环境,只能依赖混乱的多种细胞构成的环境,该环境不能为细胞提供常规信号。已经证实结直肠癌干细胞微环境提供的信号在确定癌症干细胞状态中发挥重要作用,负责诱导癌症干细胞表型与功能。
Vermeulen 等的工作证实 HGF 由癌症相关成纤维细胞释放,活化结直肠癌干细胞中?-catenin 依赖的转录和自我更新。HGF 还能诱导癌症干细胞表型转向更为分化的肿瘤细胞,为癌症干细胞可塑性提供有力证据。
更多发现支持微环境决定癌症干细胞特征的概念,许多功能因子由肿瘤相关细胞释放。内皮细胞产生 Notch 配体 DLL1、活化 Notch 信号、促进癌干细胞表型变化。结直肠癌干细胞存在于人类结肠肿瘤血管周围,与恶性胶质瘤相似。间充质细胞是肿瘤基质细胞,分泌前列腺素 E2、诱导?-catenin 活化、促癌症干细胞形成细胞因子,协助癌症干细胞表型变化。
最近研究显示 CAFs 通过释放 HGF、OPN 和 SDF1 促进结直肠癌前体细胞重新编程转化为癌症干细胞。免疫细胞和 CD4+ T 细胞能分泌 IL-22 和活化 DOT1L 甲基转移酶影响结直肠癌干细胞自我更新,DOT1L 甲基转移酶负责干细胞相关基因的转录。
与
癌症干细胞微环境动态变化一致的是 CAFs 能够在化疗时分泌包括 IL-17A 在内的特殊细胞因子和化学因子,增加结直肠癌干细胞自我更新和侵袭能力,后者显示出化疗诱导肿瘤微环境重塑,促进癌症干细胞群向更侵袭方向进展。今后研究会着力于微环境对癌症干细胞动态行为与功能的影响,这可能会暴露癌症干细胞的生存弱点,发现治疗靶点。