编辑推荐：
本文是关于透明细胞肾细胞癌（ccRCC）的综述。ccRCC 发病率和死亡率持续上升，早期诊疗迫在眉睫。文中探讨肿瘤起始细胞（TICs）和转移起始细胞（MICs）的起源、特性，分析 VHL 基因等作用及微环境影响，为 ccRCC 早期检测和治疗提供新思路。
透明细胞肾细胞癌研究背景
透明细胞肾细胞癌（ccRCC）在原发性肾细胞癌中占比高达 70%。许多 ccRCC 患者在疾病晚期才出现明显症状，如血尿、贫血、恶病质和胁腹痛等，这使得早期治疗困难重重。50 - 60% 的 ccRCC 病例是在非侵入性成像检查中偶然发现的，而 30 - 50% 的病例在确诊时已处于转移阶段。早期 ccRCC 患者的 5 年生存率可达 90%，但转移性 ccRCC 患者的 5 年生存率仅约 12%，这凸显了早期检测和治疗 ccRCC 的紧迫性。
在 ccRCC 的发生发展过程中，遗传学改变起着关键作用。散发性 ccRCC 的首个关键遗传事件是 3 号染色体短臂的单倍体缺失（3p 缺失），几乎 90% 的患者都存在这一现象。3p 缺失涉及多个抑癌基因，其中 VHL（von Hippel - Lindau）抑癌基因的失活突变或表观遗传改变是 ccRCC 的主要驱动因素，而 PBRM1、BAP1 和 SETD2 等基因的缺失则从属于 VHL 缺失。目前，ccRCC 的诊断主要依赖于计算机断层扫描和磁共振成像，但这些方法成本高昂且很大程度上依赖于人为的主观解读。此外，早期 ccRCC 缺乏经过验证的生物标志物，虽然有多种潜在标志物被提出，但在临床应用中效果不佳。不过，研究发现早期 ccRCC 与慢性肾脏病（CKD）存在共同的血清 / 尿液炎症特征，这为早期诊断提供了新的方向，结合癌症干细胞 / 祖细胞和肾脏炎症标志物或许能实现早期诊断。
癌症干细胞相关争议
癌症干细胞（CSC）理论源于对畸胎癌的研究，该理论认为存在一种能够自我更新的原始细胞群体，可产生具有不同分化程度的肿瘤细胞，并且这些祖细胞克隆能够直接引发恶性肿瘤。然而，目前对于 CSC 是否真正代表启动肿瘤生长的祖细胞仍存在争议，恶性肿瘤究竟起源于 CSC 还是克隆进化也尚无定论。在 ccRCC 中，并非所有 VHL 缺陷细胞都会发展为转移性 ccRCC，这表明 VHL 缺失是肿瘤生长的必要条件，但并非充分条件。肿瘤起始细胞（TICs）具有干细胞特征，能够引发肿瘤生长；而转移起始细胞（MICs）虽然起源于 TICs，但具有促进肿瘤扩散和复发的额外特性。在本综述中，只有当引用文献未区分原发性肿瘤和转移性亚克隆的起源时，才使用 CSC 这一术语，否则将使用 TIC 和 MIC 来明确区分这两种细胞。
癌症干细胞的起源
关于 CSC 的起源，目前有两种主要理论。一种是 “突变干细胞” 理论，认为 CSC 起源于积累了促肿瘤突变的成体干细胞。研究发现，人类供体的小肠、结肠和肝脏的成体干细胞随着时间推移会稳定积累突变，大约每年积累 40 个突变。例如，在长寿的Lgr5肠干细胞中删除 Apc 基因，可使干细胞在数天内发生转化，形成微腺瘤，并在 3 - 5 周内发展为肉眼可见的腺瘤。另一种是 “去分化突变细胞” 理论，该理论认为分化细胞中积累的突变可诱导细胞发生上皮 - 间质转化（EMT）等变化，将良性细胞转化为恶性、去分化细胞。研究表明，通过激活 EMT（如异位诱导 TGF - β 信号或异位表达 Twist 或 Snail 转录因子），转化的人类乳腺上皮细胞可表现出可移植的肿瘤形成和转移起始能力。此外，分化细胞还可通过激活 c - MYC 和其他 “Yamanaka 因子”（如 OCT3/4、SOX2 和 KLF4）重新编程，展现出肿瘤发生潜力。对 ccRCC 样本的基因组测序表明，ccRCC 的发生可能是一种混合模型，即突变干细胞产生 TICs，TICs 形成原发性肿瘤生长的系统发育树的主干，而去分化突变细胞则启动亚克隆进化过程，最终产生转移性亚克隆。
ccRCC 中 CSC 的研究现状
许多研究试图鉴定 ccRCC 中的 CSC，但结果各异，甚至相互矛盾。常用的鉴定方法包括使用已知的干细胞 / CSC 标记物，如 CD105、CD133、CD44、CD24 和 CXCR4 等，通过荧光激活细胞分选（FACS）或磁激活细胞分选（MACS）从临床样本或细胞系中分离 RCC 干细胞 / 祖细胞。然而，这些标记物的可靠性存在争议。例如，CD105 是 TGF - β 的受体，虽被认为是干细胞标记物，但CD105的间充质干细胞（MSCs）也存在，其用于鉴定 CSCs 或 TICs 的有效性受到质疑；CD133 可促进自我更新，但并非所有 CSCs 都表达该标记物，且CD133+细胞在肿瘤中的作用尚不明确，可能代表肿瘤内的肾祖细胞或 MSCs 亚群，而非 TIC 或 MIC 群体。
利用功能检测，如侧群（SP）检测和球体形成实验，可能为分离 TICs 提供更客观的标准。一些 SP 研究发现了其他潜在的干细胞标记物，如 ABCB1 转运蛋白、DNAJB8 和 ALDH1 等。然而，这些检测结果在不同细胞系中也存在差异，这可能与细胞系的遗传组成，包括 VHL 和 TP53 突变状态有关。由于常用的细胞系来源于具有不同组织学特征和遗传组成的肾癌，使用这些细胞系进行研究可能会导致结果难以外推至临床 ccRCC。因此，临床样本可能为鉴定真正的肿瘤祖细胞提供更可靠的途径。许多研究表明，CXCR4 可作为正常人类肾祖细胞和 ccRCC 肿瘤祖细胞的标记物，其表达与 ccRCC 的分级、分期和肿瘤复发率相关，但它在肿瘤转移中的作用尚不明确。综合来看，从临床样本中分离 TICs 的最佳策略可能是除了干细胞标记物外，还纳入已知的 VHL - HIF 靶点。
ccRCC 的发生和进展
散发性 ccRCC 通常发病较晚。基于基因组数据的 ccRCC 进展模型显示，肾干细胞 / 祖细胞（RSPCs）中 3p 缺失可能在儿童或青少年时期就已发生，这是一个起始遗传事件，随后会经历 5 - 20 年的缓慢克隆扩增。3p 缺失的 RSPCs 可被视为肿瘤前体细胞，因为它们虽有可能发展为肿瘤细胞，但增殖速度不像肿瘤细胞那样快。TRACERx 研究表明，VHL 基因第二个等位基因的失活发生在 3p 缺失之后、亚克隆进化导致转移之前，这一事件可能标志着 TICs 的出现，并引发肿瘤生长和亚克隆进化。从 TICs 出现到临床诊断之间存在 10 - 30 年的潜伏期。遗传性 ccRCC，如家族性 VHL 病患者，遵循类似的遗传轨迹，但由于他们在生殖系中继承了第一个 VHL 基因失活突变，因此 ccRCC 的临床诊断会比散发性病例早数年至数十年。根据肿瘤起始与亚克隆进化模型，可解释 TICs 和 MICs 的差异，即初始的 3p 缺失结合 VHL 基因第二个等位基因的缺失可导致 TICs 的出现，随后转移性亚克隆可通过不同的遗传和 / 或表观遗传事件产生。这也意味着，从恶性肿瘤组织或细胞系中分离 CSC 可能会鉴定出不同的 “CSC” 标记物，而 TICs 可能为早期诊断和治疗提供更一致的标记物。
ccRCC 似乎起源于非常有限的细胞群体，当 VHL 基因第二个等位基因发生突变时，这些细胞会扩增至几百个细胞，这表明 ccRCC 的 TICs 可能是突变的成人 RSPCs。RSPCs 存在于肾小管系统的不同节段，它们具有典型的干细胞 / 祖细胞活性，如多能性和克隆形成能力，并且在肾脏损伤模型中能够重新填充肾小管上皮。不同的 RSPC 亚群可能表达不同的特定标记基因，这或许可以解释为什么虽然近端小管细胞是 ccRCC 的主要起源，但其他肾小管区域，如远端小管和集合管的亚区域也可能引发 ccRCC。许多 RSPCs 表达 NOTCH 和 / 或 WNT 信号特征，这些信号通路似乎是从临床队列（主要包括早期 ccRCC 样本）中鉴定出的具有肿瘤起始能力细胞的重要因素。因此，验证 ccRCC 的 TICs 的一种合理方法可能是在其中一个 RSPC 中特异性失活 VHL 基因，并检测由此产生的突变祖细胞的肿瘤起始特性。
VHL 缺失与 ccRCC 的发生
在散发性 ccRCC 中，第一个遗传事件通常是 3p 缺失，导致 VHL、SETD2、PBRM1 和 BAP1 的杂合性缺失。随后，TICs 在 VHL 基因第二个等位基因缺失后出现，这通常是由于基因缺失、功能丧失突变或表观遗传失活导致的。在家族性 VHL 病相关的遗传性 ccRCC 中，遗传 / 表观遗传事件的顺序则相反，患者首先继承 VHL 失活的基因组突变，然后通过 3p 缺失或表观遗传改变获得杂合性缺失。因此，VHL 基因的双等位基因缺失似乎是 ccRCC 发生的必要条件，尽管存在罕见的 VHL 野生型 ccRCC 病例。3p 缺失可能作为一种辅助致癌变化，促进亚克隆进化。虽然 3p 缺失在 90% 的 ccRCC 病例中都存在，但 PBRM1、SETD2 和 BAP1 的双等位基因缺失分别仅在约 30 - 40%、11% 和 10% 的 ccRCC 病例中发现，这表明 3p 缺失导致的 PBRM1、SETD2 和 BAP1 的单倍体不足可能会导致表观遗传变化，进而促进恶性肿瘤的发生。我们认为，具有 VHL 双等位基因缺失的 RSPC 可被视为 ccRCC 的 TICs。那么，VHL 功能缺失是如何引发导致 ccRCC 生长的致病过程的呢？
VHL 并非像 TP53、PTEN 或Rb那样直接调节细胞死亡或增殖的典型抑癌基因。然而，pVHL 作为一种支架蛋白，可间接调节与肿瘤进展相关的多个关键事件。在增殖方面，VHL 突变细胞中 TGF - α上调，可导致 PI3K 和 ERK 信号通路的自分泌激活，促进细胞增殖；同时，pVHL 可抑制 mTOR 信号通路的调节相关蛋白 RAPTOR，VHL 功能缺失会导致 mTOR 信号增强，促进肿瘤生长。此外，VHL 突变细胞的显著特征是 HIF - α的稳定化诱导的缺氧反应，这会导致肿瘤血管生成（通过血管内皮生长因子 VEGF 和制瘤素 M OSM 的过表达）和代谢转换（通过减少基于氧化磷酸化的呼吸作用），这些变化对肿瘤生长至关重要。而且，pVHL 的缺失还会抑制参与细胞周期停滞的细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂 p27kip1。
在凋亡方面，VHL 对凋亡的影响存在争议。有研究表明，VHL 可通过 Bcl - 2 信号抑制凋亡，VHL 失活可能导致细胞死亡增加；但也有研究指出，VHL 缺乏可通过激活 HIF - 1α 和其他因素促进细胞存活和增殖，这种差异可能与 HIF - α异构体的不同功能有关。此外，pVHL 可通过抑制 Mdm2 介导的 p53 泛素化和核输出，稳定 p53，促进凋亡；同时，pVHL 还可在基因毒性应激下通过 p300 增加 p53 的乙酰化，从而增强其活性。但在 VHL 缺陷细胞中，p53 的稳定性和活性会降低，这表明在应激条件下，VHL 功能缺失可能赋予细胞生存优势。
在基因组稳定性方面，基因组不稳定是肿瘤细胞的一个显著特征，ccRCC 也不例外，尽管其突变负担相较于其他癌症较轻。ccRCC 细胞中不存在 BRCA1/2 或错配修复基因等 DNA 损伤反应基因的突变，但其可能具有独特的产生基因组不稳定的机制。pVHL 具有微管稳定活性，VHL 功能缺失会导致细胞分裂过程中纺锤体畸形，进而引起染色体不稳定；同时，pVHL 可通过生成 K63 连接的多聚泛素链诱导 DNA 双链断裂的修复，VHL 缺失会导致 DNA 双链断裂的修复效率降低。有趣的是，研究发现 PBRM1（ccRCC 中另一个频繁突变的基因）的缺失可缓解 VHL 缺失导致的 DNA 损伤严重程度，这为 VHL 和 PBRM1 缺失经常同时存在提供了一种机制解释。
在微环境重构方面，肿瘤微环境在促进肿瘤生长和免疫逃逸中起着关键作用。许多癌症，包括 ccRCC，都与慢性组织炎症有关。VHL 缺失可产生一个缺氧微环境，用于维持肿瘤祖细胞；同时，VHL 功能缺失还可通过细胞内内质网应激诱导炎症反应，导致 TNFα 家族细胞因子（如 IL - 6 和 OSM）的分泌，分别诱导交替激活的巨噬细胞和血管内皮炎症。激活的巨噬细胞和内皮细胞进而通过表达 PD - L1 和趋化因子（如 CCL18）诱导免疫抑制和肿瘤细胞 EMT。
微环境的影响
干细胞需要特定的微环境来维持自身状态，CSCs 也被认为存在于一个特殊的微环境中，这个微环境由癌相关成纤维细胞（CAFs）、内皮细胞、免疫调节细胞（如巨噬细胞和髓源性抑制细胞）、重构的细胞外基质以及含有细胞因子的细胞外囊泡等组成。VHL 缺失可能是一种独特的细胞特征，有助于生成适合干细胞 / 祖细胞的微环境，因为 VHL 功能缺失会导致 HIF 稳定化，引发缺氧反应，进而诱导血管生成和微环境重构。ccRCC 的进展与慢性炎症密切相关，这种炎症微环境可促进肿瘤细胞的生长和恶性转化。研究表明，含有 VHL 缺陷肾细胞的缺氧环境可吸引单核细胞，并通过过量产生的 IL - 6、TGF - β 和 VEGF 诱导巨噬细胞分化，这些巨噬细胞反过来协调 CSCs/TICs 的维持和激活；VHL 突变细胞还可激活内皮细胞，促进炎症反应，形成血管微环境，这是干细胞和 CSC 微环境的重要组成部分；此外，VHL 突变细胞还会过量产生 PDGF - B，以 HIF 非依赖和 Sp1 依赖的方式激活 CAFs，CAFs 可产生多种促进 EMT 和诱导血管生成的因子，对 CSC 的维持至关重要。除了这些细胞成分外，缺氧还会诱导 TICs 或基质细胞中 CXCR4 和 CXCL12/SDF - 1 的表达，可能促进干细胞的动员；VHL 突变细胞还会过量产生纤连蛋白、胶原蛋白、赖氨酰氧化酶和基质金属蛋白酶（MMPs）等，这些物质可丰富和重塑细胞外基质。因此，虽然目前尚不清楚 RSPCs 是否存在于特定的微环境中，但 VHL 失活在启动 ccRCC 中的重要性可能在于它能够为 TICs 的出现创造一个有利的微环境。
在 ccRCC 转移方面，除了上述促进转移的基质成分外，9p21.3 缺失是转移性亚克隆中的常见事件。9p21.3 包含肿瘤抑制基因 CDKN2A/B 和 I 型干扰素（IFN）基因簇。研究表明，在胰腺癌的同基因小鼠模型中，CDKN2A/B 基因的缺失对肿瘤生长很重要，而 I 型 IFN 基因座的缺失则是转移所必需的。然而，如果将癌细胞直接注入循环系统，I 型 IFN 基因簇的缺失并不会比 I 型 IFN 阳性的癌细胞在转移方面更具优势，这表明 I 型 IFN 缺失的后果是改变微环境中的免疫原性反应，从而影响恶性肿瘤的进展。因此，ccRCC 的 MICs 可能通过重新激活由 I 型 IFN 诱导的免疫细胞来抑制。
结论与展望
综上所述，ccRCC 的发生具有独特性，至少需要 VHL 功能缺失。VHL 作为一种支架蛋白，可参与肿瘤发生不同方面的多种细胞功能。正常肾脏组织祖细胞中 VHL 的缺失赋予 TICs 肿瘤起始能力，这些细胞可通过组织祖细胞标记物（如 NOTCH 或 WNT 信号成分、祖细胞标记物 CD133、PAX2 或 CD105）、VHL - HIF 信号靶点 CXCR4 以及尿液 / 血清炎症标记物（如 KIM - 1）来识别。MICs 则在 9p21.3 缺失等内在遗传变化和 / 或 PBRM1、SETD2 和 BAP1 单倍体缺失促进的表观遗传变化之后出现，微环境中的细胞因子、生长因子和代谢物等外在因素可进一步诱导转移性转化。
目前仍不清楚为什么这种独特的遗传条件仅在 ccRCC 和少数其他良性肿瘤中出现，而在其他癌症中不出现。可能的原因有两个：一是 ccRCC 形成所需的遗传和生理条件组合仅适用于肾脏微环境，甚至仅适用于肾脏上皮细胞的某些特定群体；二是 VHL 突变细胞可能在其他组织中无法存活，例如，VHL 缺失导致的基因组不稳定细胞可能由于肾脏具有强大的 DNA 损伤反应程序而在肾脏中更易存活，细胞存活与突变积累之间的平衡可能是 ccRCC 发展的关键。对 ccRCC 的 TICs 和 MICs 的细胞和分子特征进行更详细的分析，有望解答这一问题。深入了解 ccRCC 的 TIC<
