综述：研究默克尔细胞癌病理生物学的新兴体外模型

本综述系统梳理了用于研究默克尔细胞癌（MCC）的2D和3D体外模型，重点探讨了其在揭示MCPyV病毒感染机制、肿瘤细胞起源（如SOX9+祖细胞）以及致癌通路（如WNT/β-catenin、Hippo）中的价值，为开发新型诊疗策略提供了关键平台。

　　

1 Introduction

默克尔细胞癌（Merkel cell carcinoma, MCC）是一种罕见但高度侵袭性的皮肤神经内分泌肿瘤。大约80%的病例由默克尔细胞多瘤病毒（Merkel cell polyomavirus, MCPyV）的基因组整合及其病毒癌蛋白小T抗原（sT）和大T抗原（LT）的表达所引起。病毒阴性肿瘤则表现出大量紫外线（UV）诱导的突变。尽管分子特征迥异，这两种病因却具有相似的形态学和临床特征。开发能够有效重现MCC病理生物学的新型临床前体外模型，对于理解MCPyV感染机制和MCC的细胞起源至关重要，这也是当前研究和争论的核心议题。

2 Merkel cell carcinoma

MCC的全球发病率约为每年每10万人中0.3-1.6例。MCPyV阳性（MCCP）肿瘤的特征是表达病毒癌蛋白LT/sT和截短型LT（tLT），通过使p53/pRB失活来驱动肿瘤发生发展。病毒阴性（MCCN）病例则通过UV诱导的体细胞突变使相同通路失活，并具有高突变负荷。MCC通常表现为坚固的肤色皮下结节，其免疫组化特征包括神经内分泌标志物（如嗜铬粒蛋白、突触素）和上皮标志物（如细胞角蛋白CK20）。预后受肿瘤扩散程度影响，MCCP患者通常预后优于MCCN患者。五年生存率约为63%。对于晚期疾病，PD-1/PD-L1抑制剂等免疫疗法显示出良好疗效，但约半数患者会出现原发或继发性耐药。

3 Two-dimensional models

3.1 Models for studying MCPyV cell tropism and viral life cycle

由于感染性MCPyV颗粒尚未从自然感染的人细胞中分离出来，研究其细胞嗜性和病毒生命周期依赖于模型细胞。早期研究表明，人皮纤维细胞（HDFs）是唯一能支持MCPyV完整病毒生命周期（包括进入、基因表达和复制）的细胞类型。病毒DNA复制在纤维细胞中可诱导基因组应激和衰老。近期研究证实，纤维细胞是研究MCPyV的可靠模型，例如组蛋白乙酰转移酶p300/CBP通过激活NF-κB调控病毒LT/sT转录。非小细胞肺癌细胞系（如A549）也常用于研究病毒进入，最新研究发现MCPyV的VP1衣壳蛋白能利用细胞周期相关的核膜破裂进入核内，而非依赖核孔复合体。人胚胎肾细胞（如HEK293）也被用于研究病毒癌蛋白与信号通路（如Wnt/β-catenin通路中的CK1α）的相互作用。尽管纤维细胞是强大的模型，但最新证据表明，支持MCPyV复制的宿主细胞与MCC的起源细胞可能是不同的细胞类型。

3.2 Models for studying the MCC cellular origin and oncogenesis

MCC的细胞起源是当前研究和争论的焦点。传统的默克尔细胞起源观点受到挑战，因其表达神经内分泌、上皮和B淋巴样标志物，提示多线性起源。可能起源包括真皮纤维细胞、未分化的默克尔细胞前体以及前/前B淋巴细胞。功能研究手段包括在MCCP细胞系（如MKL-1, MS-1）中敲低MCPyV LT，可使其在与角质形成细胞共培养时向神经元样细胞分化，表达ATOH1、SOX2、KRT20等默克尔细胞标志物。用编码MCPyV癌蛋白的慢病毒转导原代人角质形成细胞，并共表达发育因子GLI1，可诱导其表达SOX2、K8、K20并获得悬浮形态。体内模型表明，表达SOX9的表皮细胞（SOX9⁺）作为默克尔细胞祖细胞，在MCPyV LT/sT表达驱动下可重编程为神经内分泌谱系。转录组分析表明，Hippo通路调控因子YAP1和WWTR1的沉默对MCCP发展至关重要，其表达与神经内分泌标志物呈负相关。研究还利用MCC细胞系和患者来源细胞系揭示了MCPyV癌蛋白通过靶向SET/PP2A复合物促进增殖/迁移，tLT和EHMT2在维持基因组完整性中的作用，以及LT通过Kit信号抑制自噬。甚至在B细胞急性淋巴细胞白血病（ALL）细胞系REH中的转染实验表明，LT能驱动DNA甲基化和基因表达变化。多种模型也揭示了microRNAs（如miR-375, miR-203）在MCC中的功能相关性。

4 Three-dimensional models

目前开发的MCC三维模型数量有限。一种共培养模型包含角质形成细胞、纤维细胞和MKL-1细胞，能够形成表达经典MCC标志物并具有增殖能力的MCCP样病变。后续研究将MCCP和MCCN细胞系与角质形成细胞/纤维细胞混合培养，在表皮层内形成了类似MCCP和MCCN的病变，而在真皮等效物中则观察到更类似体内MCCN的表型。最具前景的模型之一是来自人诱导多能干细胞（iPSC）的带毛发皮肤类器官（SkO）系统。该模型证明MCPyV可以在大多数携带病毒基因组的真皮纤维细胞中以准潜伏状态持续存在，其中乳头状纤维细胞和真皮鞘纤维细胞能够进行病毒复制和产生子代病毒，高度模拟了人体内的生理状况。这类3D模型有潜力弥合简单2D系统与复杂体内微环境之间的鸿沟。

5 Conclusion and future Perspectives

可靠体外模型的开发对推进MCC生物学认知至关重要。主要挑战在于确定MCPyV的特定靶细胞、感染后细胞命运以及MCC的细胞起源。未来需开发更多2D模型（如使用前B细胞、纤维细胞）来验证假说。3D模型在重现皮肤生物学方面潜力巨大，整合免疫细胞将增强其模拟肿瘤-免疫相互作用的能力。已建立的2D系统应通过3D模型进一步研究转化过程。应开发患者来源类器官、3D生物打印皮肤构建体、肿瘤芯片微流体平台等新型系统以更好地模拟肿瘤异质性和微环境。MCC的罕见性限制了原代肿瘤材料的获取，多数模型集中于MCCP，开发MCCN模型至关重要。现有细胞系未能捕捉患者间异质性，建议使用多中心细胞系生物库中的多种细胞系以增强实验可重复性。2D模型缺乏形态和微环境，3D类器官模型则面临可重复性和标准化分析的挑战。两者通常都缺乏免疫和基质成分。持续优化这些模型对于将分子发现转化为临床应用、最终指导改进MCC患者诊疗策略至关重要。