综述：循环肿瘤细胞中的代谢与表观遗传重编程：液体活检及癌症管理领域的进展

《Clínica e Investigación en Arteriosclerosis (English Edition)》：Metabolic and epigenetic reprogramming in circulating tumor cells: Advances in liquid biopsy and cancer management

循环肿瘤细胞（CTCs）通过代谢重编程（糖酵解增强、氧化磷酸化调节、脂质与氨基酸代谢重组）和表观遗传调控（DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控）适应循环微环境，维持生存、转移及治疗耐药性，推动液态活检技术与人工智能结合提升检测精度，为精准肿瘤学提供新靶点。

　　在癌症研究领域，循环肿瘤细胞（CTCs）正逐渐成为关注的焦点。这些细胞是从原发或转移性肿瘤中脱落进入血液的，它们不仅是转移过程的关键参与者，而且在疾病监测、治疗反应评估和临床预后方面也具有重要的价值。CTCs的检测和分子分析为理解肿瘤异质性、克隆进化以及治疗耐药机制提供了宝贵的信息，使它们成为现代肿瘤学和个性化医学中的重要组成部分。与传统的组织活检相比，基于CTCs的液体活检方法提供了一种更微创、实时的手段，用于持续监测肿瘤动态。

CTCs所处的微环境极其复杂，充满了机械剪切力、免疫监视以及氧和营养物质供应的波动。为了克服这些挑战，CTCs经历了深刻的代谢重编程，重新配置了能量生产和生物合成途径，以支持其在循环中的生存和转移能力。与原发肿瘤细胞不同，CTCs依赖于高度的代谢灵活性，以维持其在运输过程中的活力。这种适应性代谢包括糖酵解和氧化磷酸化的动态平衡，以及脂质和氨基酸代谢的重组，这些机制共同维持了氧化还原稳态，并促进了免疫逃逸。

与此同时，表观遗传调控也在CTCs的生存、可塑性和转移潜力中发挥了关键作用。表观遗传修饰通过改变基因表达，而不改变DNA序列，使得CTCs能够动态适应不同的微环境。这些修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的调控，它们在关键的致癌通路中起着调控作用，使CTCs能够逃避免疫监视、抵抗细胞凋亡，并适应治疗压力。代谢和表观遗传途径之间的复杂交互作用形成了一个整合的生存网络，使CTCs能够持续存在并成功转移至远端器官。

近年来，随着微流控隔离系统、基于生物传感器的检测技术以及人工智能辅助数据分析的进步，CTCs的检测和表征能力得到了显著提升。这些技术平台为转化医学提供了强大的工具，使得CTCs的分析更加精确和高效。此外，研究还发现CTCs在代谢和表观遗传上的脆弱性可能是潜在的治疗靶点，为开发新的治疗策略提供了思路。

在液体活检的背景下，CTCs的探索不仅改变了我们对肿瘤生物学的理解，也推动了临床管理的变革。这些细胞的动态特性使它们成为精准医学的重要工具，为早期诊断、个性化治疗和改善预后提供了新的可能性。随着研究的深入，科学家们正在不断揭示CTCs在疾病发展中的作用，并探索如何利用这些细胞的特性来提高癌症治疗的效果。

然而，尽管CTCs在癌症诊断和治疗中展现出巨大的潜力，其临床应用仍面临诸多挑战。这些问题包括技术上的局限性，如CTCs的分离和检测效率，以及对CTCs生物学特性的深入理解不足。此外，如何将CTCs的分子特征与临床决策相结合，仍然是一个需要解决的重要课题。为了实现CTCs在临床中的广泛应用，需要进一步的技术创新和对相关机制的整合研究。

CTCs的生物学特性不仅限于其代谢和表观遗传的适应，还涉及细胞间的交互、免疫逃逸机制以及对微环境的响应。这些细胞在循环中可能与其他细胞或分子发生相互作用，从而影响其生存和转移能力。例如，CTCs可能与血小板、白细胞或其他肿瘤细胞相互作用，形成复杂的微环境，进一步促进其转移和耐药。此外，CTCs还可能通过改变自身的表型，适应不同的环境条件，从而在转移过程中获得竞争优势。

为了更全面地理解CTCs的功能，科学家们正在利用多种先进的技术手段，如单细胞多组学分析和人工智能辅助的生物信息学工具。这些技术使得研究者能够从多个层面分析CTCs的分子特征，包括基因表达、表观遗传状态、代谢途径以及细胞行为。通过整合这些信息，研究者可以更准确地预测CTCs的行为，并制定相应的治疗策略。

在实际应用中，CTCs的检测和分析已经显示出其在临床中的价值。例如，通过液体活检技术，医生可以在不进行侵入性操作的情况下，实时监测患者的肿瘤状态，评估治疗效果，并预测疾病的复发。此外，CTCs的分子特征还可以用于开发新的治疗靶点，如针对代谢或表观遗传脆弱性的药物。这些药物可能能够更有效地抑制CTCs的生长和转移，从而提高癌症治疗的成功率。

然而，CTCs的研究仍然面临一些重要的挑战。首先，CTCs的分离和检测技术需要进一步优化，以提高其准确性和灵敏度。目前，许多技术在检测CTCs时存在一定的局限性，如容易受到其他细胞的干扰，或者无法有效区分不同类型的CTCs。其次，CTCs的生物学特性可能因个体差异、肿瘤类型和治疗环境的不同而有所变化，这使得研究结果的可重复性和可推广性受到一定影响。因此，需要更多的研究来探索CTCs在不同条件下的行为，并建立统一的检测和分析标准。

此外，CTCs的分子特征与临床预后之间的关系仍需进一步研究。虽然已有研究表明CTCs的数量和特征与肿瘤进展和治疗反应相关，但这些关系的具体机制仍不清楚。因此，科学家们正在探索如何将CTCs的分子特征与患者的临床数据相结合，以提高预测的准确性。这可能涉及到开发新的生物标志物，或者利用人工智能技术对CTCs的分子特征进行更深入的分析。

总之，CTCs的研究正在为癌症诊断、治疗和预后提供新的视角和工具。随着技术的进步和研究的深入，CTCs有望成为精准医学的重要组成部分，为患者带来更好的治疗效果和生活质量。然而，要实现这一目标，还需要克服许多技术上的挑战，并进一步探索CTCs的生物学特性和临床应用。