头颈肿瘤中癌症相关成纤维细胞（CAFs）的信号网络与治疗意义：来自前庭神经鞘瘤（VS）的启示

《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Cancer-associated fibroblasts in head and neck tumours: signalling networks and therapeutic implications with insights from vestibular schwannoma

　　

癌症相关成纤维细胞（CAFs）是在头颈鳞状细胞癌（HNSCC）中影响细胞外基质（ECM）组织、肿瘤细胞状态、免疫应答及治疗反应的异质性基质细胞。本综述整合了关于CAF起源与状态，以及介导成纤维细胞与肿瘤细胞和免疫细胞相互作用的转化生长因子β（TGF-β）、Wnt/β-catenin、PI3K/AKT/mTOR和Hippo–YAP/TAZ网络的证据。前庭神经鞘瘤（VS）仅被作为假设生成的良性基质参照：两种肿瘤均含有成纤维细胞和ECM重塑区室，但在细胞起源、解剖结构、致癌驱动因素、免疫环境和侵袭行为方面存在根本差异。除非研究明确使用该术语，否则VS基质成纤维细胞不应被指定为CAF，跨肿瘤观察结果也不应被视为生物学等效性的证据。单细胞和空间研究揭示了多种HNSCC成纤维细胞状态，包括肌成纤维细胞样、炎症性、抗原呈递样和成纤维网状细胞（FRC）样及免疫调节群体，但命名法和标记物组合仍不一致，且大多数推断的功能需要扰动实验验证。转化医学证据同样不均衡：在部分非HNSCC模型中，广泛CAF耗竭可能有害，而通路或状态选择性调节主要得到临床前研究的支持。HNSCC中TGF-β/程序性死亡配体1（PD-L1）阻断以及NADPH氧化酶1/4（NOX1/4）抑制的早期试验提供了可行性信号，但尚未确立明确的疗效。当前证据支持对功能定义的CAF状态进行生物标志物指导的研究；VS中的基质观察仍具有假设生成性质，需要直接实验验证。

引言

头颈鳞状细胞癌（HNSCC）具有显著的生物学异质性，尤其在局部晚期阶段常呈侵袭性临床行为。肿瘤微环境（TME）在肿瘤进展和治疗应答中发挥重要作用，癌症相关成纤维细胞（CAFs）是其中主要但不均一的基质区室。CAFs可重塑细胞外基质（ECM）、分泌生长因子和细胞因子、调节免疫细胞定位并改变治疗敏感性，但这些功能随成纤维细胞状态和实验背景而变化。前庭神经鞘瘤（VS）作为良性基质肿瘤，与HNSCC在细胞起源、解剖位置、致癌驱动因素、ECM组成、免疫暴露及治疗背景等方面存在根本差异，因此不能直接等同。本综述将VS视为产生实验可检验问题的假设生成性基质参考，而不是解释其良性行为或模拟HNSCC恶性程度的模型。综述证据被区分为HNSCC特异性、VS特异性或源自其他肿瘤类型，并将转录组关联和配体–受体预测与功能扰动数据、临床前发现与临床证据相区分。

CAF的起源与异质性

CAFs并非来源于单一谱系，而是具有多种细胞来源和激活轨迹。在癌中，组织常驻成纤维细胞是主要来源，而间充质基质细胞、血管周细胞和内皮来源的间充质细胞可在模型和组织依赖方式下参与。部分上皮–间质转化可使肿瘤细胞获得间充质特征，但不能证明其转化为CAFs。单细胞研究在HNSCC中揭示了多种成纤维细胞状态，包括肌成纤维细胞CAF（myCAF）、炎症性CAF（iCAF）、抗原呈递CAF（apCAF）、成纤维网状细胞（FRC）样及免疫调节群体。myCAF富集ACTA2/α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、收缩基因和ECM组织相关基因，常位于肿瘤巢附近；iCAF表达IL-6、IL-8、CXCL12或IL-11等细胞因子程序；apCAF表达主要组织相容性复合体（MHC）Ⅱ类分子和抗原加工基因。然而，这些标记物并非CAF特异，同一标记可出现在多种状态或正常基质细胞中。VS的单细胞数据集揭示了成纤维细胞异质性并提名了候选细胞间相互作用，但未建立与HNSCC CAF亚群的一一对应关系。目前尚无通用标记物组合能区分促肿瘤与抑肿瘤成纤维细胞，且多数单细胞研究为横断面设计，功能推断主要依赖转录组或配体–受体数据库，需要谱系示踪和治疗相关的纵向采样加以验证。

CAF–肿瘤信号通路

TGF-β通路

转化生长因子β（TGF-β）是成纤维细胞激活的主要调节因子，通过TGF-β1/2和SMAD蛋白诱导α-SMA阳性、产生ECM的肌成纤维细胞程序。在HNSCC中，肿瘤来源的TGF-β是成纤维细胞激活的候选驱动因素，但其作用并非均匀一致。CAF来源的TGF-β和肝细胞生长因子（HGF）可诱导部分上皮–间质转化、运动性和凋亡抵抗。临床前模型提示，基质TGF-β参与西妥昔单抗耐药，而TGF-β抑制可改善实验模型中的治疗应答。然而，广泛TGF-β抑制可能影响肿瘤细胞、免疫细胞、成纤维细胞及正常组织修复。VS中关于Merlin缺失对TGF-β信号影响的研究显示SMAD2/3磷酸化降低，但未证明TGF-β受体表达增加或成纤维细胞驱动的纤维化，因此不能直接支持TGF-β靶向治疗。

Wnt/β-catenin通路

Wnt/β-catenin信号参与双向肿瘤–成纤维细胞通讯，但细胞来源和功能后果因肿瘤类型而异。在乳腺癌模型中，肿瘤细胞来源的WNT7A增强成纤维细胞TGF-β受体信号并促进CAF表型。在匹配的患者来源HNSCC肿瘤细胞/CAF模型中，WNT3A激活两个区室的Wnt信号，CAF共培养增加癌症干细胞样特征和侵袭，药理学Wnt通路抑制可降低肿瘤–基质界面的信号并抑制患者来源异种移植瘤生长。此外，WNT2阳性CAFs可通过β-catenin–SOCS3信号抑制树突状细胞成熟，但该机制在HNSCC中尚未确立。VS中的配体–受体分析提名了SPP1–CD44等相互作用，但计算评分不能证明通路激活或功能等效性。

PI3K/AKT/mTOR通路

PI3K/AKT/mTOR通路调节HNSCC中的细胞生长、代谢和存活。CAF来源的HGF、EGF家族配体、FGF2和IGF1可激活肿瘤细胞中的受体酪氨酸激酶及下游PI3K/AKT信号，促进增殖、侵袭和治疗耐药。在口腔鳞状细胞癌（OSCC）中，ITGB2高表达的CAF亚群与PI3K/AKT/mTOR通路激活和代谢重编程相关，包括葡萄糖摄取和乳酸产生增加。在鼻咽癌（NPC）模型中，CAF来源的外泌体通过Rheb/mTOR信号促进自噬并增强顺铂耐药。然而，这些机制在HNSCC中的直接证据和普遍性尚待验证。VS中Merlin缺失可激活肿瘤细胞中的mTORC1，且基质硬度通过FAK信号促进肿瘤细胞增殖，但未证明成纤维细胞来源的ECM是硬度来源或存在成纤维细胞–PI3K反馈回路。

Hippo–YAP/TAZ通路

Hippo通路及其转录共激活因子YAP/TAZ响应细胞密度、基质硬度和细胞骨架张力。YAP依赖性机械转导可维持活化成纤维细胞表型，促进基质硬化、肿瘤细胞侵袭和血管生成。在HNSCC中，直接证明特定CAF状态中YAP/TAZ功能的扰动证据仍然有限。VS中Merlin缺失为肿瘤性施万细胞中的Hippo–YAP/TAZ失调提供了合理联系，但尚无证据表明YAP/TAZ在VS成纤维细胞中被特异性激活，或其驱动肿瘤纤维化或施万细胞增殖。基质硬度和FAK信号与VS进展相关，但细胞方向需要空间磷酸化蛋白质组学或扰动实验验证。

CAF对肿瘤行为的影响

CAFs通过状态依赖机制调节肿瘤生长、侵袭和免疫。HNSCC CAF来源的HGF可激活肿瘤细胞MET并促进增殖和侵袭；乳酸转移可支持肿瘤代谢。在患者来源的HNSCC三维共培养模型中，CAF暴露增加了与上皮–间质转化相关的肿瘤细胞表型。在OSCC中，缺氧诱导的CAF分泌性自噬促进serglycin释放，与MMP2/MMP9相互作用并增强ECM重塑和侵袭。CAFs还通过沉积胶原、纤连蛋白等蛋白并产生力来物理重塑ECM，致密胶原基质在高度压实时可阻碍运动，但经CAF张力排列后可提供迁移轨道。基质硬度可激活肿瘤细胞中的整合素–FAK信号，促进侵袭足和运动性。VS中组织硬度与FAK激活和施万细胞增殖相关，但细胞来源和方向仍不完全清楚。

促进侵袭和转移

CAFs可通过可溶性信号和ECM机械重塑促进侵袭。TGF-β、HGF和Wnt家族配体可诱导肿瘤细胞的上皮–间质可塑性，但各配体的相对贡献具有模型依赖性。在HNSCC中，侵袭边缘的部分上皮–间质转化程序与基质相互作用和单细胞侵袭相关，但未专门归因于CAF来源的TGF-β或蛋白酶。CAFs的促淋巴管生成和前转移生态位信号证据主要来自非HNSCC模型。VS通常局限且不转移，VS组织可表达MMP-2和MMP-9，尤其是在囊性病变中，但现有数据不能证明VS成纤维细胞形成保护性包膜或限制侵袭；无转移也不能仅归因于成纤维细胞程序，而需考虑施万细胞谱系、NF2生物学和解剖环境等因素。

CAF介导的免疫逃逸

成纤维细胞通过细胞因子、趋化因子、基质和代谢信号塑造免疫组成，但效应方向和强度取决于成纤维细胞状态和肿瘤类型。FAP阳性基质细胞来源的CXCL12在胰腺癌模型中限制T细胞浸润并削弱PD-L1阻断效果；CAF相关ECM在实验模型中可限制淋巴细胞进入肿瘤岛；这些机制在HNSCC中的直接证据有限。HNSCC中一个MHC-I高表达/Galectin-9阳性的CAF亚群在空间和单细胞分析中限制CD8+ T细胞浸润和功能；而CCL19阳性的FRC样成纤维细胞富集于免疫热性、含三级淋巴结构的HNSCC，并与良好的免疫治疗应答相关。这些相反关联提示状态依赖性成纤维细胞效应，但队列规模小，分类体系不一，尚不能形成通用预测性CAF特征。VS中存在免疫和基质群体，但现有研究不能证明其成纤维细胞具有统一的免疫允许或固有低抑制性。

CAF介导的治疗耐药

特定CAF状态可通过基质、旁分泌、代谢和免疫机制导致固有或获得性治疗耐药。致密ECM可升高间质压并限制药物分布，但此机制在高度促结缔组织增生的胰腺模型中证据最强，HNSCC中直接测量有限。在NPC模型中，CAF来源的外泌体通过Rheb/mTOR相关自噬促进顺铂耐药；HNSCC中尚无CAF特异自噬靶点。放疗方面，患者来源的HNSCC CAFs在离体照射后可进入衰老状态同时保留促肿瘤特性；成纤维细胞分泌的IL-6可增加肿瘤细胞放疗抵抗，通过STAT3和NRF2减少辐射相关氧化应激和DNA损伤。靶向治疗方面，TGF-β激活的CAFs在临床前模型中限制西妥昔单抗疗效，而基质TGF-β抑制可改善肿瘤控制；一项研究报道西妥昔单抗诱导肿瘤细胞TGF-β2进而促进成纤维细胞脂质分泌和脂肪酸转移，支持残存细胞存活。免疫治疗方面，CAF来源的基质和TGF-β程序可导致T细胞排斥或功能障碍，但CAF特征与检查点抑制剂失败之间的关联并不证明因果关系。在复发性/转移性CAF富集的HNSCC中，NOX1/4抑制剂setanaxib联合pembrolizumab的随机双盲Ⅱ期研究未改善主要终点肿瘤大小的最佳百分比变化，探索性PFS、OS和瘤内CD8+信号支持联合治疗，但仅为假设生成。

靶向CAF的治疗策略

针对CAF的治疗在HNSCC中仍处于研究阶段。策略包括阻断激活通路、抑制状态特异性信号、改变基质力学、选择性耗竭特定群体或重编程成纤维细胞状态。TGF-β/PD-L1双功能抗体bintrafusp alfa在32例HNSCCⅠ期队列中的独立审查客观缓解率为13%，3级治疗相关不良事件发生率34%；另一项14例新辅助研究显示可行性且不延迟手术，但均不能确定疗效。FAP靶向细胞或疫苗在多种小鼠模型中减少基质并改善治疗，但FAP也表达于正常基质群体，FAP靶向T细胞可导致恶病质和骨髓毒性。在胰腺癌中，α-SMA阳性成纤维细胞的遗传或药理学耗竭加速疾病并增加免疫抑制，提示不加选择地耗竭的危险。全反式维甲酸和维生素D受体激动剂可在胰腺模型中诱导静止基质程序，但该证据来自其他肿瘤类型。NOX4抑制在临床前模型中逆转肌成纤维细胞表型并恢复免疫浸润。CXCL12–CXCR4阻断在胰腺模型中增强检查点治疗，但在HNSCC中的相关性尚待证实。药物重定位需按证据水平分层：氯沙坦在临床前肿瘤中减少胶原产生并改善药物分布，但HNSCC试验正在进行且尚无疗效结果。治疗目标应根据致病成纤维细胞状态和临床背景定义，而非先验地选择耗竭或正常化。生物标志物引导的试验设计应包括可重复的CAF状态和空间生物标志物、状态因果贡献的药理学可干预证据、配对组织药效学、免疫和基质安全性读数，以及针对预测耐药机制的标准治疗联合方案。

结论

CAFs是HNSCC微环境中异质且动态的组分。其生物学效应源于状态和位置依赖的与肿瘤、免疫、血管和基质区室的相互作用，不能简化为单一且普遍促肿瘤的群体。VS可作为良性基质对照，但谱系、解剖、致癌驱动因素和免疫背景的差异排除了生物学等效性，也不能将其非转移行为归因于成纤维细胞。当前最强的HNSCC证据指向与侵袭、免疫排斥或免疫支持相关的特定成纤维细胞状态，而大多数治疗机制仍处于临床前阶段。TGF-β/PD-L1和NOX1/4联合治疗方向的早期试验提供了可行性和假设生成的疗效信号，但未确立标准治疗。未来进展需要空间分辨的状态定义、功能扰动、配对治疗活检以及能够保留稳态或抗肿瘤成纤维细胞功能的生物标志物，才能将基质干预推进到常规治疗。