不同预后的卵巢癌的免疫微环境：专栏高庆蕾
不同预后的卵巢癌的免疫微环境：专栏高庆蕾为进一步揭示HGSOC中MU形成机制，我们分离并比较了高、低级别浆液性癌患者原发灶、腹水及转移部位的肿瘤细胞，发现HGSOC患者腹水肿瘤细胞相比原发灶和转移灶细胞表型特异，呈现特异高表达integrin α5分子表型。我们进一步揭示腹水中CAFs特异募集integrin α5高表达肿瘤细胞形成MU，而MU内存在EGF/integrin α5正反馈环路维持MU结构稳定。MU内微环境中CAFs与ATCs的相互作用，促使EGF/ integrin α5正反馈环路的持续激活，级联放大上调了超过700个基因和多条信号通路的参与，为肿瘤细胞的存活提供了必要的生存、能源及粘附等信号，最终促进了卵巢癌的腹腔转移（图2）；而LGSOC由于缺乏MU，腹水细胞中上调的基因不足20个。这一创新性科学发现从卵巢癌腹水独特宏观微环境入手，发现了微观微环境的基本组成单位MU内肿瘤细胞和基质细胞间存在恶性信号放大环路，对
一.卵巢癌诊治现状及腹水微环境研究的必要性
卵巢癌的病死率居妇科恶性肿瘤之首，其中75%的患者在疾病晚期才能得到诊断。尽管在肿瘤细胞减灭术联合以铂类和紫杉醇为基础的一线化疗方案后80%的患者得到了初始缓解，然而绝大多数患者会在两年内复发，使得晚期卵巢癌患者的5年生存率近半个世纪徘徊在30%左右。
卵巢癌的临床特征是广泛的腹腔转移和大量的腹腔腹水形成。早期的转移主要是原位卵巢肿瘤细胞向临近部位的直接播散，包括卵巢瘤体包囊的破裂，肿瘤细胞脱落进入腹腔，以多细胞聚集体的形式悬浮在腹水中抵抗失巢凋亡及粘附侵袭定值的过程。腹腔种植播散是卵巢癌最主要的转移方式，并且与大量腹水形成有关。临床上进展期卵巢癌患者诊断时大多已经有明显的腹水，几乎所有的复发患者也有腹水，而腹水所引起的腹胀腹痛，早饱等不适症状是临床上卵巢癌患者最主要的不典型症状，也是患者预后不良的重要因素。
恶性腹水与卵巢癌的腹腔播散相关并代表了不良预后，是由于腹水中包含了一些对肿瘤生长有利的微环境，不仅介导了肿瘤的生长而且影响了它们对化疗的敏感性。腹水作为一个能够储藏众多可溶性因子和细胞成分的大的储存体，加上其特有的流体动力学作用，为肿瘤提供了一个促进炎症和肿瘤进展的微环境。而腹水中的一些细胞群体具备干细胞样特性，能够抵抗化疗药物并具备远端播散和复发的潜能。因此，腹水中的肿瘤细胞和腹水微环境是导致卵巢癌疾病进展和病死率的一个核心部分，研究卵巢癌腹水微环境可能为遏制卵巢癌的进展播散提供新的契机。
二. 我们对卵巢癌腹水微环境研究的初步发现并提出“转移微单元”的概念
高级别浆液性卵巢癌（High-grade Serous Ovarian Cancer HGSOC）是卵巢癌中最具侵袭性的一种，其特点是发病隐匿、腹腔内迅速播散和大量腹水的形成。然而，同一病理类型但分化较好的低级别浆液性卵巢癌(Low-grade Serous Ovarian Cancer LGSOC)进展缓慢，大多没有明显腹水形成且预后相对较好。虽然它们不同的分子起源已被阐明，但对两者迥然不同的腹膜播散模式的调节机制仍知之甚少。我们推测腹腔微环境的差异可能导致高、低级别卵巢癌腹腔播散的差异。对比分析高、低级别浆液性卵巢癌患者腹水细胞的差异，我们发现前者的腹水细胞多以球体形式聚集存在，而后者多为散在的单个细胞；进一步细胞成分分析发现，HGSOC患者腹腔中肿瘤相关成纤维细胞（Cancer Associated Fibroblasts，CAFs）显著多于LGSOC患者。HGSOC患者来源的球体免疫荧光进一步揭示其典型结构为CAFs聚集成致密骨架位于球体中央，周围紧密环绕肿瘤细胞（图1）。
CAFs作为肿瘤微环境中的关键细胞，在肿瘤发生发展及侵袭转移过程中至关重要。HGSOC患者腹水中CAFs大量存在，被认为来源于卵巢原位脱落肿瘤组织，活化的腹腔正常成纤维细胞，系膜细胞转化，间充质干细胞募集活化等。我们发现恶性腹水上清悬浮培养条件下，卵巢癌肿瘤细胞与CAFs细胞能迅速结合，并形成类似于HGSOC患者腹水中致密异质性球体结构。卵巢癌腹腔移植瘤模型中我们发现，该异质性球体较单个肿瘤细胞或单纯肿瘤细胞球体相比，展现出更强的粘附侵袭、系膜撕开及成瘤能力；并且球体中央的CAFs细胞能够介导早期的粘附侵袭过程，最终成为转移瘤体结节的间质部分。鉴于HGSOC患者中肿瘤-CAFs异质性球体的显著高侵袭转移能力及其对腹腔播散的贡献，我们命名该异质性球体结构为卵巢癌转移微单元（Metastatic Units MUs）。的确，在LGSOC患者腹腔中类似MU结构少见，移植瘤模型中HGSOC来源的CAFs可显著增加LGSOC来源肿瘤细胞成球能力及腹腔播散。
图1. 高、低级别浆液性卵巢癌的腹水细胞差异
为进一步揭示HGSOC中MU形成机制，我们分离并比较了高、低级别浆液性癌患者原发灶、腹水及转移部位的肿瘤细胞，发现HGSOC患者腹水肿瘤细胞相比原发灶和转移灶细胞表型特异，呈现特异高表达integrin α5分子表型。我们进一步揭示腹水中CAFs特异募集integrin α5高表达肿瘤细胞形成MU，而MU内存在EGF/integrin α5正反馈环路维持MU结构稳定。MU内微环境中CAFs与ATCs的相互作用，促使EGF/ integrin α5正反馈环路的持续激活，级联放大上调了超过700个基因和多条信号通路的参与，为肿瘤细胞的存活提供了必要的生存、能源及粘附等信号，最终促进了卵巢癌的腹腔转移（图2）；而LGSOC由于缺乏MU，腹水细胞中上调的基因不足20个。这一创新性科学发现从卵巢癌腹水独特宏观微环境入手，发现了微观微环境的基本组成单位MU内肿瘤细胞和基质细胞间存在恶性信号放大环路，对于认识卵巢癌腹腔转移的机制和干预提供了实验依据；而提出的这一转移微环境的新概念也进一步拓宽了卵巢癌转移的研究视野。
MU新概念提示靶向MU个体化治疗有望阻止卵巢癌的腹腔转移。我们进一步把这一成果转化到临床，应用已成功用于临床白血病和胃肠道间质瘤的靶向药物伊马替尼，可靶向CAFs表面的血小板衍化生长因子受体（PDGFR）而杀伤CAFs，破坏MU，阻断EGF/ integrin α5环路而有效遏制卵巢癌腹腔转移。但只有在卵巢癌的早期给药才有效，研究找到了靶向药物伊马替尼既往治疗卵巢癌临床疗效不佳（临床试验进行至II期被迫终止）的原因是由于人群选择不当所致，提出了伊马替尼靶向MU个体化早期治疗卵巢癌的临床应用新策略。
图2. CAF-tumor异质性球体MU造成HGSOC高转移潜能的机制
该文章于2月1日在线发表于J Exp Med杂志，一经发表，JEM杂志同期配发了美国芝加哥大学病理系主任Hans Schreiber教授的题为“Fibroblasts: Dangerous travel Companions”的评论（图3），评论从更深层次全面评价了Gao等关于“CAFs-tumor形成的异源性球体促进了卵巢癌的腹腔转移”的研究工作，解密了女性首位致死性肿瘤——卵巢癌之所以能够成功转移的特有秘诀在于研究者所揭示的：CAFs与播散的肿瘤细胞形成了异源性球体MU，提供了他们彼此间互作的信号传递和粘附的基质。该评论还指出，Gao等的研究为突变新抗原的研究提供了重要的指南：未来的研究将聚焦于那些高表达的新抗原研究，这些新抗原不仅为肿瘤细胞，也为肿瘤间质提供了肿瘤特异性的有效靶点。
图3. CAF-tumor异质性球体MU的形成是HGSOC成功腹腔转移的必备条件
三. 基于腹水微环境卵巢癌研究的重要性
卵巢癌腹水作为一个重要的肿瘤细胞储备仓蕴含着大量的信息，针对腹水中肿瘤细胞表型的学习，可以帮助我们了解其特异性分子特征及其对肿瘤转移耐药的影响。研究腹水中不同细胞之间的相互作用或者腹水中不同因子联合或单独对肿瘤细胞的影响，能够帮助我们了解腹水中背景细胞与肿瘤细胞之间的相互作用，最终有助于我们开展新的治疗手段。腹水肿瘤细胞的获得无疑为我们研究卵巢癌提供了新的研究对象去监测化疗前后肿瘤细胞的表型变化，同时也提供了机会去研究腹水中细胞成分和分泌因子成分作为预后和治疗靶点。对一个卵巢癌患者而言，从治疗开始就去监测腹水中细胞组成成分，随着治疗的进展开展纵向的长期研究可以为患者提供个体化的治疗。同时充分了解治疗过程中可溶因子与肿瘤细胞之间的动态相互作用也能为卵巢癌的靶向治疗提供依据。因此，基于腹水微环境的卵巢癌研究将成为卵巢癌治疗中关键的一环，必将为卵巢癌的治疗带来新的希望。
作者介绍
高庆蕾 教授
主任医师，教授，博士生导师，华中科技大学同济医学院附属同济医院妇科肿瘤专科副主任，抗癌协会肿瘤微环境专委会副主任委员，湖北省妇科肿瘤学会常务委员，入选国家“万人计划”领军人才和科技部“中青年科技创新领军人才”。
2004年获华中科技大学同济医学院附属同济医院妇产科博士学位后留院工作，2010.3-2011.9赴美国UCLA大学医学院从事博士后研究。长期从事妇产科临床、教学和科研工作，对妇产科常见病、疑难病诊疗具备较深厚的理论功底和丰富的临床经验，手术操作精湛。科研上长期围绕妇科恶性肿瘤最难治的卵巢癌的转移、耐药和早期诊断开展基础和临床转化研究。主持国家自然科学基金5项，获得科技部国家科技重大专项和湖北省技术创新重大专项等多项基金的支持，参编多部妇产科专著和教材的编写。在国内外发表论文100余篇，其中SCI论文65篇，近5年以通讯作者发表SCI论文34篇，总影响因子170分，包括J EXP MED，Nat Commun，Autophagy，Clin Cancer Res和Cancer Res等国际一流杂志5篇，IF>10分4篇，他引810次，也获得了全国“荣耀医者”公益评选——青年创新奖第一名和同济医院年手术量第一等多项荣誉。
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