三阴性乳腺癌相关成纤维细胞的侵袭表型具有机械敏感性、AhR依赖性并与疾病状态相关

本研究针对三阴性乳腺癌(TNBC)微环境中癌症相关成纤维细胞(CAFs)的侵袭机制，通过构建机械可调的工程化纤维化灶模型，发现CAFs的侵袭能力与疾病分期相关且受AhR(aryl hydrocarbon receptor)调控。研究揭示了AhR作为CAFs侵袭的关键介质，为TNBC患者分层和靶向治疗提供了新策略。

　　

在肿瘤微环境的复杂生态中，癌症相关成纤维细胞(CAFs)扮演着"双面特工"的角色——既能抑制肿瘤进展，又能促进转移。这种矛盾行为在最具侵袭性的乳腺癌亚型三阴性乳腺癌(TNBC)中尤为突出。TNBC因其缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2(HER2)表达而得名，约占所有乳腺癌病例的15-20%，却导致了不成比例的高死亡率。尽管已知CAFs通过收缩、分泌和重塑细胞外基质(ECM)驱动肿瘤进展，但三维生物物理微环境如何动态调控CAFs功能仍是一个未解之谜。

来自McGill University Health Center的研究团队在《Acta Biomaterialia》发表的重要研究，通过创新的组织工程方法揭示了这一机制。研究人员从原发性TNBC患者手术标本中分离CAFs，构建了模拟早期乳腺癌纤维化灶特征的培养模型，系统解构了组织力学特征对CAFs功能的影响。

关键技术方法包括：从4例化疗初治的III级TNBC患者(2例伴腋窝淋巴结转移，2例无转移)分离原代CAFs；开发基于聚丙烯酰胺水凝胶的可调刚度核心模型(模拟正常组织E_normal≈1.5kPa、早期病变E_disease≈5.8kPa和晚期病变E_late-stage>25kPa)；采用胶原收缩和三维侵袭实验评估CAFs功能；通过RNA测序(RNA-seq)分析机械响应性转录组差异；使用氯法齐明(Clofazimine)抑制和过表达实验验证AhR功能。

研究结果部分：

3.1. 组织学评估的CAFs丰度与淋巴结转移无关
通过对患者肿瘤组织的免疫荧光分析发现，α平滑肌肌动蛋白(αSMA)+成纤维细胞和泛细胞角蛋白+上皮细胞的比率在有无淋巴结转移的患者间无显著差异，提示静态组织学指标可能不足以预测疾病进展。

3.2. 转移性TNBC来源的CAFs更具收缩性和侵袭性
功能实验显示，来自转移性患者(CAF-pm)的CAFs比非转移性患者(CAF-pn)的收缩能力强2倍，且在三维胶原中表现出更强的集体侵袭行为。CAF-pm的侵袭细胞数量多3倍，迁移距离增加50%。

3.3. 纤维化灶内部刚度差异影响CAFs侵袭
工程化硬度核心实验揭示关键发现：CAF-pn在模拟病变硬度(E_disease)时侵袭增强，而CAF-pm的侵袭则不受基质刚度影响，表明转移相关CAFs具有"机械不敏感性"。

3.4. CAFs群体显示不同的机械响应转录谱
RNA-seq分析发现，CAF-pn对刚度变化的基因响应是CAF-pm的3倍(3210 vs 1186个差异表达基因)。CAF-pm在E_disease上显示上皮-间质转化(EMT)和Wnt/β-catenin通路激活，而CAF-pn则富集氧化磷酸化和mTORC1通路。

3.5. AhR蛋白在机械不敏感CAF-pm中显著升高
关键发现：芳烃受体(AhR)及其下游基因(CYP1B1、CYP2S1等)在CAF-pm中特异性高表达。免疫荧光证实CAF-pm的AhR核定位水平比CAF-pn高4倍。

3.6. AhR功能是CAF侵袭的必要和充分条件
功能验证显示，氯法齐明(10μM)或siRNA敲低AhR可使CAF侵袭减少70%；而AhR过表达可使非侵袭性CAF-pn获得侵袭能力，证实AhR是核心调控因子。

3.7. 晚期病变刚度进一步增加CAF-pn的AhR水平
在模拟晚期病变的E_late-stage(25kPa)条件下，CAF-pn的AhR表达达到与CAF-pm相当水平，但AhR抑制仍能有效阻断侵袭。

3.8. AhR与不良预后相关
生物信息学分析显示，AhR高表达与宫颈癌、胰腺癌患者较差生存率相关，且在TNBC转移灶CAFs中表达渐进增加。

研究结论与意义：
这项工作通过创新的组织工程策略，首次阐明TNBC中CAFs的侵袭表型具有疾病阶段依赖性：早期病变中CAFs的侵袭是机械激活的，而晚期病变中则转变为AhR驱动的机械不敏感状态。AhR被确认为一个"分子开关"，其表达水平可区分不同侵袭特性的CAF亚群。

该发现具有三重转化医学价值：

1. AhR表达可作为生物标志物，识别可能对机械靶向预防疗法有响应的TNBC患者；
2. 氯法齐明等AhR抑制剂或可阻断CAFs介导的转移进程；
3. 建立的工程化纤维化灶模型为研究肿瘤-基质互作提供了新平台。

研究还提出了"机械记忆"假说：CAFs在长期暴露于高刚度环境后可能通过AhR上调进入不可逆的侵袭状态。这一机制或可解释为何靶向CAF收缩的药物临床试验屡屡失败——因为晚期CAFs已不再依赖机械信号。未来需要在更大队列中验证AhR的预后价值，并探索其在其他富含CAFs的肿瘤(如胰腺癌、结直肠癌)中的普适性。