在癌症研究的历史上,『种子与土壤』理论为解释癌症如何转移于不同器官提供了重要视角。这一理论最初由英国病理学家斯蒂芬·巴吉特于1889年提出,强调癌细胞(种子)和它们适合生长的微环境(土壤)之间的关系。这一概念至今仍然影响着我们对癌症转移的理解。
在这个理论中,巴吉特指出,特定种类的癌细胞更容易在某些随行组织──即“土壤”中生根发展。
随着我们对肿瘤微环境的理解加深,研究显示肿瘤并非孤立存在,而是建立在一个复杂的生态系统内。这个微环境不仅包括肿瘤细胞,还包括各种类型的细胞,如间质细胞、血管内皮细胞、免疫细胞及其释放的各种信号分子。
当肿瘤细胞增长时,它们会改变周遭环境,释放促进肿瘤生长和转移的信号。研究表明,这些信号会影响血管生成,诱导外围的免疫耐受性,进而使肿瘤更容易在特定位置建立新的转移灶。
肿瘤微环境包含多种成分,其中包括血管生成及其不当发育。在缺氧的情况下,肿瘤会释放低氧诱导因子(HIF)以促进新血管的形成,这种血管通常较为“漏”且扭曲,这使得肿瘤可以更容易地获取营养和氧气。
肿瘤的微环境持续在变化,因为肿瘤细胞会不断释放信号来改变周围的条件。
例如,肿瘤的内皮细胞在缺氧状态下向周围释放促血管内皮生长因子(VEGF),以促进更多血管的生成,这对于肿瘤的生长至关重要。然而,这些新形成的血管质量通常较差,这可能会导致肿瘤的整体恶性程度上升。
除了肿瘤细胞本身,肿瘤微环境中的间质细胞,如癌症相关成纤维细胞(CAFs)也扮演着关键角色。这些细胞可以促进肿瘤的发展、转移以及对治疗的抗药性。研究显示,CAFs可以透过释放各种细胞外基质成分来调节肿瘤细胞的生物学行为。
CAFs的存在不仅影响肿瘤的生长,也成为新的治疗靶点。
不过,CAFs有时会展示出抑制肿瘤的特性,显示其在肿瘤发展中具有双重角色,这种类型的细胞不仅提供支持,还可能限制肿瘤的扩展。这样的发现为未来的治疗策略提供了新的方向。
免疫细胞在肿瘤微环境中既可以起到抗肿瘤的作用,也可能促进肿瘤的增长。在一个健康的免疫系统中,白细胞(如T细胞和自然杀伤细胞)能够攻击和摧毁肿瘤细胞。然而,在肿瘤微环境中,这些免疫细胞的抗肿瘤能力可能会受到抑制。
例如肿瘤相关巨噬细胞往往演化为促肿瘤表型,并影响肿瘤的发展及侵袭性。
研究表明,肿瘤微环境中的缺氧状况可以导致免疫抑制,使得促肿瘤的免疫细胞(如调节性T细胞和髓系抑制细胞)上调,这进一步促进了肿瘤的生长。
为了更好地理解肿瘤微环境如何影响癌症的进展,科学家们已经发展出多种模型,无论是体外的细胞培养还是动物实验,都致力于模拟肿瘤微环境的各个面向。这些研究提供了对抗癌症的新思路,特别是在开发新的治疗策略时。
然而,对于特定癌症为何偏好在特定部位转移的问题,仍然有许多未解之谜。这是否意味着肿瘤微环境的特定特征可以成为未来研究的焦点?