在癌症研究的歷史上,『種子與土壤』理論為解釋癌症如何轉移於不同器官提供了重要視角。這一理論最初由英國病理學家斯蒂芬·巴吉特於1889年提出,強調癌細胞(種子)和它們適合生長的微環境(土壤)之間的關係。這一概念至今仍然影響著我們對癌症轉移的理解。
在這個理論中,巴吉特指出,特定種類的癌細胞更容易在某些隨行組織──即“土壤”中生根發展。
隨著我們對腫瘤微環境的理解加深,研究顯示腫瘤並非孤立存在,而是建立在一個複雜的生態系統内。這個微環境不僅包括腫瘤細胞,還包括各種類型的細胞,如間質細胞、血管內皮細胞、免疫細胞及其釋放的各種信號分子。
當腫瘤細胞增長時,它們會改變周遭環境,釋放促進腫瘤生長和轉移的信號。研究表明,這些信號會影響血管生成,誘導外圍的免疫耐受性,進而使腫瘤更容易在特定位置建立新的轉移灶。
腫瘤微環境包含多種成分,其中包括血管生成及其不當發育。在缺氧的情況下,腫瘤會釋放低氧誘導因子(HIF)以促進新血管的形成,這種血管通常較為“漏”且扭曲,這使得腫瘤可以更容易地獲取營養和氧氣。
腫瘤的微環境持續在變化,因為腫瘤細胞會不斷釋放信號來改變周圍的條件。
例如,腫瘤的內皮細胞在缺氧狀態下向周圍釋放促血管內皮生長因子(VEGF),以促進更多血管的生成,這對於腫瘤的生長至關重要。然而,這些新形成的血管質量通常較差,這可能會導致腫瘤的整體惡性程度上升。
除了腫瘤細胞本身,腫瘤微環境中的間質細胞,如癌症相關成纖維細胞(CAFs)也扮演著關鍵角色。這些細胞可以促進腫瘤的發展、轉移以及對治療的抗藥性。研究顯示,CAFs可以透過釋放各種細胞外基質成分來調節腫瘤細胞的生物學行為。
CAFs的存在不僅影響腫瘤的生長,也成為新的治療靶點。
不過,CAFs有時會展示出抑制腫瘤的特性,顯示其在腫瘤發展中具有雙重角色,這種類型的細胞不僅提供支持,還可能限制腫瘤的擴展。這樣的發現為未來的治療策略提供了新的方向。
免疫細胞在腫瘤微環境中既可以起到抗腫瘤的作用,也可能促進腫瘤的增長。在一個健康的免疫系統中,白細胞(如T細胞和自然殺傷細胞)能夠攻擊和摧毀腫瘤細胞。然而,在腫瘤微環境中,這些免疫細胞的抗腫瘤能力可能會受到抑制。
例如腫瘤相關巨噬細胞往往演化為促腫瘤表型,並影響腫瘤的發展及侵襲性。
研究表明,腫瘤微環境中的缺氧狀況可以導致免疫抑制,使得促腫瘤的免疫細胞(如調節性T細胞和髓系抑制細胞)上調,這進一步促進了腫瘤的生長。
為了更好地理解腫瘤微環境如何影響癌症的進展,科學家們已經發展出多種模型,無論是體外的細胞培養還是動物實驗,都致力於模擬腫瘤微環境的各個面向。這些研究提供了對抗癌症的新思路,特別是在開發新的治療策略時。
然而,對於特定癌症為何偏好在特定部位轉移的問題,仍然有許多未解之謎。這是否意味著腫瘤微環境的特定特徵可以成為未來研究的焦點?