在癌症研究的歷史中,關於腫瘤及其轉移的觀念發生了顯著的變化。在1863年,德國病理學家魯道夫·維爾喬 (Rudolf Virchow) 首次提出了炎症與癌症之間的聯繫,為後來腫瘤微環境 (tumor microenvironment, TME) 的概念鋪平了道路。然而,真正將腫瘤微環境與癌症轉移之間的關係引入科學討論的,是1889年斯蒂芬·帕捷 (Stephen Paget) 提出的「種子與土壤」理論,這一理論不僅說明了癌細胞的轉移趨向,也強調了腫瘤與其周圍微環境之間的複雜關係。
腫瘤細胞想要成功轉移,就必須在合適的微環境中生長,這就像種子需要肥沃的土壤才能發芽長大。
隨著時間的推移,腫瘤學領域的學者們對這一理論的理解不斷深化。1928年,詹姆斯·尤因 (James Ewing) 挑戰了帕捷的思路,主張癌細胞轉移的能力主要受解剖及血流動力學因素的影響,並指出腫瘤細胞在第一個連接的器官中更容易滯留,這並非完全依賴於周圍的組織環境。這一觀點暗示,腫瘤細胞內部的特性或突變可能在其轉移潛力上起著核心作用。
1970年代,以賽亞·費德勒 (Isaiah Fidler) 的研究進一步擴展了這一領域,他提出的一種互補假設強調了血流的機械方面與某些器官的特異性轉移。
腫瘤的轉移不僅是隨著血流的物理運動,也是有目標地瞄準特定器官。
近年來,科學家們開始重視淋巴細胞在腫瘤微環境中的角色,研究顯示腫瘤浸潤T細胞和B細胞,以及自然殺手(NK)細胞的活動與腫瘤特性密切相關。腫瘤浸潤的T細胞被發現擁有強大的抗腫瘤功能,但在腫瘤微環境的抑制下,其細胞毒性卻顯得不足。
腫瘤的生長與其血管系統密不可分,因為血管為腫瘤提供氧氣、營養和生長因子。當腫瘤直徑小於1-2毫米時,氧氣和養分可通過被動擴散供應。然而,隨著腫瘤的增大,中心的部分常會遠離現有的血液供應,導致腫瘤微環境出現缺氧和酸化的情況。在這種情況下,腫瘤會促進血管生成,並且這一過程與腫瘤的惡性程度有密切關聯。
血管生成的上調使癌細胞得以繼續增長,而這被視為癌症的特徵之一。
腫瘤微環境中的免疫細胞可以分為促腫瘤的和抑制腫瘤的。這些細胞如髓源性抑制細胞和腫瘤相關巨噬細胞具有促進腫瘤生長的特性,而有些免疫細胞如細胞毒性T細胞和自然殺手細胞則能夠抑制腫瘤增長。然而,由於腫瘤微環境的影響,許多擁有抗腫瘤能力的免疫細胞會被抑制,使得腫瘤得以進一步生長。
例如,髓源性抑制細胞可以影響T細胞反應,促進血管生成並支持轉移。腫瘤相關的巨噬細胞多為M2表型,隨著腫瘤的發展,它們的數量和活性也在不斷增加,被視為腫瘤與致炎反應之間的連結點。
腫瘤相關巨噬細胞的存在與預後不良密切相關,它們通過提供促進轉移的微環境,反過來提高腫瘤細胞的生存率。
通過回顧從維爾喬的發現到尤因的挑戰,再到現代對腫瘤微環境的深入研究,我們可以理解腫瘤轉移是一個多因素相互作用的過程,而未來的治療策略需要考慮這些複雜的生物學環境。在醫學界,我們有必要繼續探索這些動態因素,以及它們如何在腫瘤進展中發揮作用,從而開發出更有效的治療方法。我們是否真的了解腫瘤與其微環境之間的所有關係,並能充分利用這些知識來改善治療效果呢?