综述：靶向成纤维细胞控制癌症的相关性研究

《Cell Reports Medicine》：Insights into the relevance of targeting fibroblasts to control cancer

这篇综述系统阐述了癌症相关成纤维细胞（CAF）在肿瘤微环境（TME）中的关键作用及靶向治疗策略。文章深入探讨了CAF的异质性、活化机制（如TGF-β、Hedgehog通路）、分泌组（如细胞因子、外泌体）及其在免疫调节、治疗抵抗中的功能。通过整合单细胞RNA测序和蛋白质组学等前沿技术，综述强调了针对CAF亚型（如myCAF、iCAF）的个性化治疗前景，并总结了多项相关临床试验（如TGF-β抑制剂、FAK抑制剂）的进展与挑战，为克服癌症治疗耐药性提供了新视角。

　　

癌症相关成纤维细胞（CAF）作为肿瘤微环境（TME）中的关键基质细胞，在过去十年中受到了广泛的研究关注。利用单细胞RNA测序结合蛋白质组学等高通量技术，对不同CAF亚群的分类揭示了一个因癌症类型而异的复杂系统。解读新的大数据（可能通过AI平台）将是识别CAF在肿瘤进展和治疗逃逸机制中作用的关键，从而使得通过调控CAF来提高患者生存率的新疗法成为可能。

CAF及其在TME中的作用

治愈癌症是本世纪人类面临的最严峻挑战之一。提高癌症疗法和治疗效果的一个主要障碍是肿瘤及其微环境的复杂生物学特性。在这个微环境中，一群异质性的细胞——癌症相关成纤维细胞（CAF）扮演着关键角色。TME包括细胞外基质（ECM）、血管和内皮细胞、成纤维细胞、周细胞和免疫细胞，形成了一个因肿瘤类型而异的独特生态系统。

成纤维细胞通常来源于间质，是非上皮、非免疫细胞。在疾病背景下，成纤维细胞参与组织纤维化和伤口愈合。CAF最常见的来源是局部成纤维细胞被肿瘤来源的信号激活，之后它们获得诸如ECM合成与组织、迁移能力增强和细胞间通讯等功能。这种激活由应激、转化生长因子β（TGF-β）、热休克因子1（HSF1）、Yes相关蛋白1（YAP1）、缺氧、Notch信号、血小板衍生生长因子（PDGF）、白细胞介素1（IL-1）和活性氧等刺激诱导。

有证据表明，某些CAF表型与癌症患者较差的预后相关，这凸显了开发直接靶向CAF的新型疗法的迫切性。CAF从原发肿瘤迁移到转移灶的倾向进一步强调了这一需求。

CAF如何与周围环境相互作用：CAF分泌组

CAF的分泌组已成为一个重要的研究课题，通常利用人类原发肿瘤和体外细胞培养进行研究。虽然CAF通过多种机制发挥其促肿瘤作用，包括直接的细胞-细胞接触、代谢串扰和ECM重塑，但其分泌活动代表了肿瘤-基质通讯的一种特别动态的模式。除了分泌可溶性介质如细胞因子、趋化因子、生长因子和细胞外囊泡（EV）外，CAF还参与ECM的沉积和重塑，从而影响组织结构、硬度和调节肿瘤细胞行为的信号通路。与可溶性因子不同，ECM代表了分泌组的一个结构成分，由胶原蛋白、纤连蛋白和蛋白聚糖组成，其组成和组织在TME中被主动重编程。这种动态重塑不仅促进了癌细胞侵袭和免疫逃逸，还导致了治疗抵抗。旨在正常化或破坏ECM的治疗策略，如酶降解、整合素阻断或抑制ECM交联酶，正在被积极探索。本综述主要关注CAF来源分泌组的可溶性部分，以突出其在旁分泌信号、肿瘤进展和治疗反应中的作用，同时承认ECM成分对整体促肿瘤CAF表型的贡献。

此类研究已经表征了CAF分泌的细胞因子，特别是白细胞介素包括IL-1、IL-4、IL-6、IL-8和IL-10，以及趋化因子配体（CCL/CXCL），如CCL-2、CCL-5和CCL-7，还有CXCL-1、CXCL-12和CXCL-14，这些因子影响单核细胞、记忆T淋巴细胞和自然杀伤（NK）细胞向TME的浸润。另一种免疫抑制影响可由富含亮氨酸重复序列15（LRRC15⁺）CAF展现。它们能够通过抑制干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）来降低肿瘤浸润CD8⁺ T细胞的活性。在乳腺癌中，一个称为CAF-S1的CAF亚群分泌CXCL12，吸引CD4⁺CD25⁺ T细胞并有助于形成免疫抑制环境。这些CAF-S1成纤维细胞促进调节性T细胞（Treg）的扩增并抑制T效应细胞的增殖。

此外，CAF通过分泌促血管生成因子如VEGF-A和VEGF/VEGFR影响血管生成，这由包括缺氧诱导的血管生成相关蛋白整合贡献。由于这些及其他功能，CAF可以影响耐药性，并作为TME中通过最近发现的CAF特异性外泌体及其分子特征的关键通讯者。

蛋白质组学揭示CAF分泌组影响耐药性

蛋白质组分析工具的进步是研究各种细胞类型（包括CAF）分泌组的一项重大成就。最近的转化研究开始解决一个关键问题：CAF分泌组的哪些成分导致耐药性？

在一项比较CAF和KRAS突变癌细胞系的分泌组分析中，通过多重质谱法在肺、胰腺和结直肠组织中鉴定出2573种分泌蛋白。使用预测软件SignalP、SecretomeP和TMHMM，将蛋白质与Cell Surface Protein Atlas、FANTOM5、Surfaceome和Vesiclepedia等数据库进行交叉引用，以区分分泌蛋白和跨膜蛋白。Syndecan 2、卵泡抑素样1以及众所周知的胶原蛋白COL28A1和COL1A1被鉴定为具有最高倍数差异的蛋白，这与先前关于它们在CAF中遗传上调的证据一致。此外，Wnt家族蛋白成员5B在CAF分泌组中独特富集。一项使用97种抗癌药物的功能性药物筛选分析显示，CAF条件培养基（CM）在非小细胞肺癌（NSCLC H1792）细胞系中更频繁地赋予耐药性，特别是对甲氨蝶呤。也观察到了对成纤维细胞生长因子受体（FGFR）抑制剂厄达替尼的敏感性。然而，总体而言，没有单一药物在所有细胞系中产生可检测的普遍反应。这些发现支持了个性化疗法可能代表未来癌症治疗一个有前景方向的观念。

在另一项研究中，在观察到意外的药物敏感性后，对CAF和正常肺相关成纤维细胞的共培养物进行了分泌组和基因表达分析。丰富的胰岛素样生长因子（IGF）和IGF结合蛋白（IGFBP）发挥相反的作用来促进或抑制受体IGF1R和粘着斑激酶（FAK）的信号传导。用重组IGFBP处理后，在吉非替尼耐药的EGFR突变PC9GR肺癌细胞中观察到了药物增敏。相反，用重组IGF处理后观察到药物敏感性降低。使用磷酸化蛋白质组学和受体酪氨酸激酶阵列分析，发现EGFR抑制剂奥希替尼抑制了暴露于CAF-CM的PC9GR细胞中的IGF1R和FAK信号传导。通过结合IGF1R和FAK的小分子抑制，可以在培养中模拟CAF介导的效应，并在小鼠中观察到对奥希替尼的增敏，伴随抗肿瘤效应的增加。这项研究强调了CAF在支持和抑制肿瘤生长中的可变作用，为联合治疗策略提供了令人信服的理论依据。

在另一项独立研究中，蛋白质组分析揭示G蛋白偶联的生长抑素受体sst1在胰腺癌CAF中高表达。通过用激动剂SOM230阻断该受体，可以在体外和体内拮抗CAF以及促肿瘤和高免疫调节因子。在胰腺腺癌小鼠的血浆和肿瘤中观察到集落刺激因子-1（CSF-1，一种巨噬细胞生长因子）的减少。同时，瘤内基质似乎正常化，转移也减少。这项研究证明了SOM230破坏CSF-1产生的能力，从而破坏与巨噬细胞的串话，这与更具侵袭性的胰腺癌形式相关。因此，这为调节免疫细胞浸润到TME的重要性提供了进一步证据。

在人类乳腺CAF中，一项分泌组分析发现了氯离子细胞内通道蛋白3（CLIC3）的丰度。CLIC3的分泌支持内皮细胞的侵袭行为，在体内和3D细胞培养模型中诱导血管生成和癌症侵袭性。CLIC3在卵巢癌肿瘤中也常见表达，被发现与不良临床结果相关，表明其临床相关性和潜在的预后价值。

总之，我们观察到跨多种癌症类型，各种分泌组来源的因子发挥作用，提供了新的治疗靶点以帮助克服耐药性。

分泌组组分：CAF来源的外泌体

目前，CAF来源的外泌体是TME研究的一个活跃领域。快速增长的兴趣源于最近对外泌体在介导治疗反应和肿瘤发生中作用的认识。

例如，在特发性肺纤维化（IPF）中，TME CAF来源的EV诱导肺癌进展。体外研究表明，IPF肺成纤维细胞来源的EV显示出显著改变的microRNA（miRNA）组成（主要是miR-19a），对NSCLC细胞发挥促增殖功能。进一步下游，由EV引起的ZMYND11介导的c-Myc激活可能有助于NSCLC患者的不良预后。

通过新颖、深入的分泌组分析，在乳腺癌患者样本中观察到血管内皮细胞和CAF之间的TME细胞间通讯通路。CAF来源的EV被证明将跨膜糖蛋白THY1转移给内皮细胞，这通过基于质谱的蛋白质组学得到证实。THY1的摄取导致单核细胞与内皮细胞的粘附增加，并影响与免疫细胞的相互作用。

接下来，一项新研究调查了人类胰腺癌组织，发现TME细胞促进雪旺细胞（SC）迁移增加。特别是，胰腺星状细胞（PSC）表现出选择性包装EV货物的能力，显著影响SC迁移。在分析EV货物后，作者确定了癌细胞来源的EV中p75NTR的富集，他们提出其作为潜在的生物标志物。然而，该研究没有单独研究 specifically 来自PSC的EV特征。

其他研究侧重于EV货物中的miRNA。这些miRNA在最近的文献中得到了总结，指出了几个可能调节TME内信号通路以促进癌症生长和播散的miRNA，包括miR-10a-5p、miR-21、miR-22、miR-106b和miR-125b。

一项研究多发性骨髓瘤CAF来源外泌体的研究发现microRNA-21通过增加增殖、迁移和管状生成来促进血管生成。microRNA-21在CAF来源的外泌体中含量丰富，在共培养中可以在多发性骨髓瘤内皮细胞摄取后检测到。此外，当转染该miRNA时，它增加了正常成纤维细胞中α-SMA的表达。

这些例子说明了现代蛋白质组学工具如何为分子研究CAF-肿瘤细胞相互作用（这些相互作用塑造了TME和肿瘤生长）开辟新途径，以及如何利用这些见解来改善患者结局。

CAF的癌症特异性作用

迄今为止，在人类几乎所有发生恶性肿瘤的器官中都检测并研究了CAF。然而，研究的程度及其发现因癌症类型而异。

最广泛使用的命名法将CAF分为三个主要亚组：肌成纤维细胞样CAF（myCAF）、免疫调节CAF（iCAF）和抗原呈递CAF（apCAF）。

这些分类的一个关键局限性是它们没有清楚地区分促肿瘤和抑肿瘤的CAF群体。

其他最近的单细胞和空间多组学研究引入了强大的策略来表征TME的空间组织和分类。在一项这样的研究中，CAF被分为四个亚组——s1-CAF到s4-CAF——并在多种癌症类型中进行了广泛分析，包括肺、乳腺、结肠、前列腺、卵巢、肝和黑色素瘤。s1-和s2-CAF主要位于肿瘤和基质细胞附近，并与基质相关的交互功能相关。相比之下，s3-和s4-CAF主要定位于涉及免疫调节的区域和免疫细胞周围。这项研究的一个关键局限性是排除了几个公认的CAF标志物，如ACTA2、FAP、PDPN、CD74和人类白细胞抗原II类分子。

在其他癌症如胃癌（GC）中，CAF亚型研究仍处于起步阶段。因此，开发新型CAF靶向疗法的努力必须首先弥补我们在其癌症特异性背景下的基础生物学和功能理解方面存在的空白，并在该领域建立系统的术语使用。为此，以下部分总结了器官特异性的CAF发现，侧重于促肿瘤与抑肿瘤功能。图2提供了常用CAF分类及其器官特异性标志物的概述。这些部分为最重要的转化方面奠定了基础：CAF的特异性靶向。

皮肤癌

从黑色素瘤开始，CAF因其参与促肿瘤炎症而受到关注。它们可以通过髓系细胞通过环氧化酶/吲哚胺2,3-双加氧酶诱导促肿瘤表型。它们可以分泌IL-6、IL-11和LIF，通过招募Treg和髓源性抑制细胞（MDSC）来机制性地抑制CD8⁺ T细胞。黑色素瘤的一项新研究调查了CAF表达基质细胞蛋白CCN1，它具有高度促血管生成性并协调新生血管形成。Calponin 1（CNN1）也可以影响黑色素瘤转移灶中的基质沉积，并被发现与程序性死亡配体1（PD-1）检查点抑制剂的治疗抵抗以及疾病进展相关。另一项研究发现CAF对巨噬细胞和CD8⁺ T细胞的影响是由激活素-A极化介导的，导致免疫抑制和治疗抵抗。

此外，CAF通过肿瘤基质内的染色质调节促进黑色素瘤的免疫抑制，如在一项使用macroH2A缺陷小鼠模型的研究中所证明。功能性CD8⁺ T细胞的耗竭和免疫抑制性单核细胞的聚集损害了抗肿瘤免疫力以促进肿瘤生长。所研究的CAF表现出炎症基因的过度诱导表达。

这些研究强调，CAF在皮肤癌中通过免疫调节机制发挥多种促肿瘤作用。然而，由于这些发现目前仅限于临床前模型，在评估临床靶向策略时必须仔细考虑这一点。

头颈癌

在头颈鳞状细胞癌（HNSCC）中，发现CAF通过减少TGF-β依赖的PD-1⁺TIM-3⁺ CD8⁺ T细胞耗竭并增加T细胞的细胞溶解谱来调节免疫调节环境。在使用纳武利尤单抗治疗后，在患者肿瘤中检测到CAF丰度的显著变化，表明它们作为治疗反应的生物标志物的效用。

另一项应用空间和单细胞转录组分析的研究揭示了HNSCC中限制CD8⁺ T细胞浸润和抗肿瘤活性的CAF亚群。具体来说，发现IFN-γ诱导的MHC-I；半乳糖凝集素⁺ CAF能够诱捕并抑制细胞毒性T细胞的功能。

这两项研究进一步强调了CAF的免疫调节功能是肿瘤促进的关键贡献者。

胶质母细胞瘤

在胶质母细胞瘤（GBM）中，空间转录组分析揭示了来自16名GBM患者的临床样本中CAF与间质胶质母细胞瘤干细胞（GSC）、内皮细胞和M2巨噬细胞的共定位。在将受体表达映射到其同源配体后，检测到TGF-β和表皮生长因子（EGF）是激活CAF的介质，随后富集了GSC。此外，CAF通过产生额外结构域A纤连蛋白变体（结合巨噬细胞TLR4）引起M2巨噬细胞极化。通过用CAF补充GSC来源的异种移植物，在体内增强了肿瘤生长，强调了CAF在这种毁灭性疾病中的影响。

其他研究发现，即使低CAF丰度也能影响GBM中的肿瘤分级、不良临床结果和TME重塑，并揭示了纤连蛋白1作为GBM中CAF功能的潜在调节因子。

总体而言，我们对GBM中CAF的理解仍然有限。仅进行了少数机制研究，这些研究尚未转化为临床靶向策略。

乳腺癌

乳腺癌中CAF的研究历史悠久且记载详尽。在三阴性乳腺癌（TNBC）中，CAF可以影响炎症、免疫运输、趋化性和补体系统。一项应用单细胞分析于乳腺癌的研究确定了八个CAF亚群，其中FAP⁺/CAF-S1亚群被证明影响免疫抑制。作者确定了额外的独特myCAF簇，可能有助于免疫疗法的原发性抵抗。这项详细的研究作为一个强有力的例子，表明特定的myCAF群体也可以通过促进治疗抵抗来促肿瘤。主要发现是CAF-S1簇和Treg之间的正反馈环，这有助于免疫治疗抵抗。

接下来表明，乳腺癌中的CAF组成随时间变化，并且检测到podoplanin⁺ CAF通过CXCL1和IL-6影响炎症，这与影响临床结果相关。

CAF迁移到转移淋巴结的能力已在乳腺癌患者中得到证明，其中CAF被分为四个亚群（CAF-S1至CAF-S4）。功能上，CAF-S1细胞通过CXCL12和TGF-β信号通路促进上皮-间质转化（EMT）。相比之下，CAF-S4细胞通过NOTCH信号增强癌细胞侵袭。这些发现突出了CAF的功能多样性。

Notch配体Dll1最近也被发现影响CAF和肿瘤细胞之间的串话，有助于乳腺癌的放射抵抗。这些共表达α-SMA和FAP的CAF可以通过药理学阻断Dll1介导的Notch信号来靶向，从而增加放射敏感性。

同样在乳腺癌中，CD26参与CAF激活，IL-6/STAT3/AUF1信号通路也参与其中，该通路通过下调核心蛋白聚糖（DCN）影响基质成纤维细胞的激活，促进其致癌作用。

总之，这些研究突出了乳腺癌中CAF的异质性，并支持正在进行的识别有效治疗靶点的努力。

肺癌

CAF在肺癌中的重要作用已得到充分证实。在一项分析1070个患者组织样本的研究中，作者基于11种不同的CAF表型确定了预后患者组。肿瘤样CAF与较差的患者预后相关。有趣的是，在这项研究中，炎症性CAF和“IFN反应”CAF与高患者生存率相关。相反，高比例的基质CAF与免疫浸润减少和潜在的患者生存率降低相关。

另一项单细胞RNA测序研究结合多重成像证实了CAF亚型的作用是阻碍T细胞进入肺癌肿瘤细胞巢。在早期肿瘤中，它们表现为MYH11⁺/α-SMA⁺ CAF，在肿瘤细胞聚集体周围形成单细胞厚度的屏障。在肺癌的更晚期阶段，它们是FAP⁺/α-SMA⁺ CAF，在肿瘤巢周围形成多层。

在NSCLC中，最近的证据表明，表达CD248的CAF分泌IL-8，这有助于顺铂耐药。NSCLC中的炎症反应也通过FAP/IL-6轴进行，该轴通过circNOX4促进肿瘤生长和转移。此外，GPX8⁺ CAF促进具有促癌效应的免疫抑制性TME。

这些研究表明，肺癌中的iCAF主要表现出促肿瘤功能。

类似地，肌成纤维细胞样POSTN⁺ CAF与NSCLC中的免疫抑制和肿瘤进展相关。CAF中PD-L1的表达（由化疗诱导）促进NSCLC的普遍化疗耐药。机制上，在PD-L1 CAF上调后观察到肝细胞生长因子（HGF）的分泌，刺激肺癌细胞的癌症进展、细胞侵袭和干性。

CAF在驱动肺癌免疫逃逸和治疗抵抗中的复杂作用凸显了将其确立为战略治疗靶点的必要性。

胃癌

CAF在GC中的作用仍然相对未知；然而，它们在肿瘤发生、血管生成、免疫抑制和转移中的功能最近引起了兴趣。

CNN1是胃CAF的一个新识别标志物，与患者5-氟尿嘧啶（5-FU）耐药和不良临床结果相关。在应用单细胞分析于GC患者组织的GC小鼠模型中，CNN1敲低降低了基质硬度并提高了5-FU治疗效果。

接下来，INHBA（TGF-β超家族的一员）被证明是GC CAF中与FAP共同表达的主要标志物，并预测不良预后。

GC也表达炎症CAF和ECM CAF，它们通过骨膜蛋白（POSTN）影响M2巨噬细胞。这些CAF亚型具有高度侵袭性，因此与患者生存率降低相关。

最近一项研究调查了轴突导向蛋白SLIT2，它由CAF产生并与迂回导向受体1（ROBO1）结合。它进一步与丝氨酸/苏氨酸激酶NEK9相互作用，促进GC转移。机制上，SLIT2可以上调磷酸化和CTT的表达，从而启动细胞骨架的重组。通过多重免疫组织化学在患者的转移性GC病变中证实了高NEK9和CTT表达的这些发现。高水平的NEK9和CTT与患者总生存期较差相关。因此，NEK9和CTT被建议作为潜在的生物标志物。

另一项分析揭示了人类GC中CAF丰度与NK细胞之间的负相关。CAF诱导NK细胞中的铁死亡过程，导致NK细胞中铁依赖性脂质过氧化物/铁超载的积累。在通过结合去铁胺和卵泡抑素样蛋白1靶向CAF的患者来源类器官模型中，CAF诱导的NK细胞铁死亡减少，NK细胞对GC细胞的细胞毒性增加。

这些高价值的机制研究强调了进一步研究CAF在GC中作用的重要性。

胰腺癌

CAF已在胰腺癌中得到广泛研究，最常见于胰腺导管腺癌（PDAC）。因此，现在存在一个标准命名系统，将胰腺CAF分为三种主要亚型：肌成纤维细胞样CAF（myCAF）、免疫调节CAF（iCAF）和apCAF。此外，myCAF和iCAF不仅具有独特的功能特征，而且具有在亚型和功能之间转换和重叠的能力。

虽然个体CAF亚型与较差的预后或免疫逃逸相关，但PDAC中CAF的异质性共同导致了机制的复杂性。例如，当α-SMA⁺ CAF被耗竭时，会导致小鼠生存期缩短，而耗竭FAP⁺ CAF则导致生存期增加，这与Treg积累相关。类似地，从α-SMA⁺ CAF中删除IL-6（而非从FAP⁺ CAF中删除）提高了吉西他滨治疗的疗效。CAF可以将幼稚M1巨噬细胞极化为M2样表型；然而，在使用FOLFIRINOX治疗的背景下，CAF限制了化疗诱导的巨噬细胞死亡。这些现象说明了CAF既促肿瘤又抑肿瘤的作用。

myCAF可以通过TGF-β诱导，该过程