间质基质驱动骨肉瘤中的轴突生成与神经诱导的侵袭性

为解决骨肉瘤（OS）微环境（TME）中神经浸润的机制与功能未知问题，研究人员开展了关于间质基质（MSC）通过分泌IL-6和BDNF促进轴突生成并增强神经诱导的肿瘤侵袭性研究，揭示了神经-肿瘤轴互作新机制，为靶向基质信号治疗OS提供了新思路。

　　

在儿童和青少年癌症相关死亡中，骨肉瘤（Osteosarcoma, OS）作为最常见的原发性骨恶性肿瘤，始终是临床治疗的重大挑战。尽管基因组异常已被广泛研究，但肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的多种因素——尤其是癌症相关间质基质细胞（Mesenchymal Stromal Cells, MSC）——在OS进展中的关键作用正日益受到重视。值得注意的是，神经在TME中的 pathogenetic 功能在癌（Carcinoma）中已得到深入研究，但在肉瘤（Sarcoma）尤其是OS中仍属未探索领域。骨组织中本就存在复杂的肾上腺素能和感觉神经网络，它们调控生理状态下的骨代谢与稳态，这为神经与OS的交互提供了潜在基础。以往研究多聚焦于肾上腺素能信号在骨肿瘤中的作用，而感觉神经在OS进展中的具体机制及其与间质基质的相互作用仍不清楚。

为了深入探究这一科学问题，研究人员开展了一项综合研究，首次揭示了间质基质如何驱动OS中的神经浸润，并促进神经依赖的肿瘤侵袭性。该研究发表于《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》，系统评估了人和犬OS组织中的神经浸润，并通过体外共培养、微流体模型及细胞因子功能实验，揭示了基质细胞通过分泌IL-6和BDNF介导轴突生成，进而刺激OS细胞增殖与迁移的新机制。

研究主要采用了以下关键技术方法：利用免疫组化（βIII-tubulin、Ki-67）对人和犬OS组织样本进行神经密度与增殖关联分析；通过背根神经节（DRG）神经元与OS/基质细胞（MSC、CAF）的直接/间接共培养，观察轴突趋向性和生长；采用微流体装置（AXIS Axon Isolation）量化轴突招募与延伸；通过ELISA检测BDNF、IL-6、NGF分泌；使用功能阻断抗体（Tocilizumab抗IL-6R、抗BDNF抗体）验证因子功能；并通过细胞计数、迁移实验（Transwell、直接共培养）评估神经元对OS增殖与迁移的影响。

神经浸润与OS间质基质显著相关

研究通过对犬和人类OS组织的免疫组化分析发现，βIII-tubulin阳性的神经纤维广泛存在于肿瘤内部及周围区域，尤其与间质基质细胞密集区共定位，且神经密度与肿瘤细胞增殖指数（Ki-67+）呈显著正相关。

间质基质促进神经元接触与轴突生长

体外实验表明，MSC与神经元共培养时，相较于OS细胞，能诱导更显著的轴突接触与分支形成。微流体模型进一步证实，MSC和癌症相关成纤维细胞（CAF）的条件培养基（CM）强烈促进轴突延伸与通道填充，且该效应强于OS细胞。

BDNF与IL-6是基质驱动轴突生成的关键介质

ELISA分析显示，MSC和CAF分泌的BDNF和IL-6水平显著高于OS细胞，而NGF仅由MSC分泌。功能实验证明，抗IL-6R抗体（Tocilizumab, TCZ）和抗BDNF抗体可逆转MSC-CM的促轴突生长作用。酸中毒（pH 6.8）进一步放大MSC的IL-6释放与促神经生成效应，且该效应可被TCZ阻断。

神经元促进OS增殖与迁移

神经元CM显著增强OS细胞（HOS、143B）的增殖与迁移，而酸中毒预处理的MSC-CM通过神经元分泌组进一步放大该效应。IL-6阻断可逆转此促肿瘤活性。

研究结论与讨论部分强调，该工作首次证实OS微环境中的间质基质通过分泌IL-6和BDNF驱动神经招募与轴突生成，而肿瘤相关神经反过来刺激OS增殖与迁移，形成前馈循环加速肿瘤进展。酸中毒作为OS侵袭性的标志，进一步放大基质细胞的神经营养活性。干扰神经-肿瘤轴——尤其是靶向间质基质相关的IL-6和BDNF信号——为OS治疗提供了新机遇。该研究不仅填补了肉瘤神经生物学领域的空白，也为理解TME中多细胞互作提供了新视角，有望推动针对基质-神经-肿瘤交叉对话的精准治疗策略发展。