综述：循环肿瘤细胞的微环境交互与免疫逃逸：从机制到临床意义

《Chinese Medical Journal》：Microenvironment crosstalk and immune evasion of circulating tumor cells: From mechanism to clinical significance

本综述系统剖析了循环肿瘤细胞（CTCs）在血液中如何与血小板、NK细胞、T细胞、中性粒细胞等多种免疫细胞互动并构建免疫防御网络，揭示了CTC通过调控免疫检查点（如HLA-E:NKG2A、CD47:SIRPα）、形成聚集体及利用血小板“伪装”等关键机制实现免疫逃逸。文章进一步探讨了针对这些机制的干预策略（如抗血小板药物、免疫检查点抑制剂）以及CTCs在液体活检和癌症诊疗中的应用，为开发阻止肿瘤转移的新型免疫疗法提供了全面见解。

　　

在癌症的致命进程中，肿瘤转移是导致超过90%患者死亡的主要原因。循环肿瘤细胞（CTCs），这些从原发灶脱落的“种子”，被认为是肿瘤远处扩散的核心执行者。它们进入血液循环，面对严酷的免疫监视和物理剪切力，却能通过一系列精妙的策略生存下来，并最终在远端器官定植。理解CTCs如何在这场“血液中的生存竞赛”中胜出，是开发新型疗法、预防转移的关键。本文基于对相关机制的全面梳理，为您揭示CTCs的生存之道与对抗它们的潜在策略。

历史视角下的CTCs

对CTCs的探索已跨越一个多世纪，其研究历程可分为萌芽期、兴起期和快速发展期。早在1869年，Ashworth首次在乳腺癌患者血液中观察到肿瘤样细胞。直到1959年，研究者才首次成功分离CTCs。20世纪90年代末，免疫磁珠分离技术的出现显著提升了CTC分离的便捷性与准确性，将其定义为细胞角蛋白/上皮细胞粘附分子（CK/EpCAM）⁺、细胞核⁺、CD45^-的细胞。近年来，单细胞测序技术的进步推动了CTC研究的变革性飞跃，能够在基因组、转录组、表观组和蛋白质组等多维度揭示CTC的异质性、转移机制及其与血液微环境的相互作用。

CTCs与循环微环境的交互

进入血流后，CTCs变得易受免疫系统攻击。然而，部分CTCs能够逃避免疫监视并播散至远处器官，其核心机制在于与各种循环血细胞的复杂互动。

CTCs与血小板的相互作用

血小板是CTC在血流中的“第一响应者”。二者间的互动遵循一个“4A”模型：激活（Activation）、聚集（Aggregation）、获取（Acquirement）和协助（Assistance）。CTCs通过释放凝血酶、组织因子（TF）等可溶性因子或通过表面受体（如podoplanin与血小板CLEC-2）直接接触来激活血小板。活化的血小板高度表达粘附分子，聚集并粘附在CTCs表面，形成一层物理保护罩，既能抵御血流剪切力，又能屏蔽免疫细胞的识别。更有趣的是，CTCs能够通过内吞作用“吞噬”血小板，从而获得血小板来源的基因（如PF4、CD41），这一过程被称为“血小板拟态”。这使得CTCs能够上调免疫检查点分子如人白细胞抗原-E（HLA-E）的表达，并增强其干细胞特性，从而更有效地逃避免疫清除。血小板还通过分泌转化生长因子-β（TGF-β）、血小板衍生生长因子（PDGF）等因子，帮助CTCs发生上皮-间质转化（EMT），促进血管生成和转移灶形成。

CTCs与自然杀伤（NK）细胞的相互作用

NK细胞是清除CTC的主力军，能在CTC进入血液24小时内消灭其中高达80%的细胞。然而，CTCs能通过多种方式抑制NK细胞功能。一方面，CTCs上调非经典MHC I类分子如HLA-E和HLA-G，这些分子与NK细胞表面的抑制性受体NKG2A/CD94或杀伤细胞免疫球蛋白样受体（KIR）结合，传递“不要杀我”的信号。另一方面，CTCs分泌TGF-β等抑制性因子，不仅直接抑制NK细胞，还能招募调节性T细胞（Tregs）和髓系来源的抑制性细胞（MDSCs），进一步削弱NK细胞的活性。我们的前期研究利用单细胞RNA测序技术发现，CTCs主要通过劫持HLA-E:CD94-NKG2A和HLA-C:KIR2DL1等免疫检查点来逃逸NK细胞的监视。

CTCs与T细胞的相互作用

作为适应性免疫的关键，T细胞同样是CTC需要应对的威胁。CTCs通过多种策略削弱CD8⁺T细胞的杀伤作用：下调经典的MHC I类分子（如HLA-A、HLA-B）以逃避抗原提呈；上调程序性死亡配体-1（PD-L1），与T细胞上的PD-1结合，诱导T细胞耗竭。此外，CTCs还能通过分泌CCL5、CCL22等趋化因子，招募具有免疫抑制功能的Tregs。Tregs会抑制CD8⁺T细胞的增殖和细胞毒性，为CTCs的存活和转移创造有利条件。

CTCs与中性粒细胞的相互作用

近期研究发现，CTCs能与中性粒细胞在血液中形成聚集体（CTC-neutrophil clusters）。这些聚集体通过CTC表面的细胞间粘附分子-1（ICAM-1）与中性粒细胞上的淋巴细胞功能相关抗原-1/巨噬细胞-1抗原（LFA-1/MAC-1）受体结合而形成。研究表明，与中性粒细胞簇拥的CTCs具有更强的转移能力。中性粒细胞通过分泌精氨酸酶-1（ARG-1）、活性氧（ROS）等物质抑制T细胞功能，还能分泌白细胞介素-1β（IL-1β）、基质金属蛋白酶-9（MMP-9）等因子，帮助CTCs穿透血管壁（外渗）并唤醒处于休眠状态的CTCs，促进其增殖。

CTCs与巨噬细胞、MDSCs及其他免疫细胞的相互作用

巨噬细胞是另一种能与CTC形成聚集体的免疫细胞。CTCs通过高表达CD47分子，与巨噬细胞表面的信号调节蛋白α（SIRPα）结合，发出“别吃我”的信号，从而逃避被吞噬的命运。而MDSCs则主要通过产生大量ROS和ARG-1，强烈抑制T细胞和NK细胞的活性，同时也能直接与CTCs相互作用，通过激活Notch等信号通路促进CTCs的存活和增殖。此外，CTCs还能与B细胞、树突状细胞等发生动态互动，共同塑造一个利于其存活的免疫抑制性微环境。

CTCs的免疫逃逸机制

基于上述交互，可将CTC的免疫逃逸机制归纳为内在和外在两大类。

内在机制指CTC自身发生的变化，包括：

1. 1.
   利用免疫检查点：CTCs上调PD-L1、CD47、HLA-E等多种免疫检查点配体，分别抑制T细胞、巨噬细胞和NK细胞的攻击。
2. 2.
   操纵MHC I类分子：CTCs下调经典的MHC I类分子以躲避免疫T细胞，同时上调非经典的HLA-E、HLA-G等分子来抑制NK细胞。
3. 3.
   利用Fas/FasL轴诱导免疫细胞凋亡：CTCs通过上调Fas配体（FasL）或分泌可溶性FasL（sFasL），与免疫细胞表面的Fas受体结合，反向诱导免疫细胞凋亡。

外在机制指CTC借助其他细胞实现的逃逸，包括：

1. 1.
   形成CTC聚集体：两个或以上的CTC可以聚集在一起，或与血小板、中性粒细胞等血细胞形成异质性聚集体。聚集体具有更强的抗凋亡能力、更高的干细胞特性，并能更有效地抵抗NK细胞的杀伤和血流剪切力，其转移效率比单个CTC高出数十倍。细胞间连接蛋白如血小板球蛋白（plakoglobin）对聚集体的形成和转移至关重要。
2. 2.
   借助血小板：如前所述，血小板为CTCs提供物理保护、传递免疫抑制分子，并通过被内吞使CTCs获得“伪装”能力。

基于CTC的癌症治疗：从实验室到临床

针对CTC的生存策略，研究者们正在开发多种干预手段。

1. 1.
   破坏血小板的保护功能：使用抗血小板药物，如阿司匹林（抑制环氧合酶COX）、氯吡格雷（拮抗P2Y12受体）等，可以抑制血小板活化、聚集及其对CTC的保护，从而减少CTC数量并阻断转移。研究表明，阿司匹林能通过血栓烷A2（TXA2）通路诱导CTC发生失巢凋亡。
2. 2.
   免疫检查点抑制剂治疗：使用针对PD-1/PD-L1、CD47/SIRPα、NKG2A/HLA-E等检查点的单克隆抗体，可以解除CTC对免疫细胞的抑制，恢复免疫系统的杀伤功能。例如，莫那利珠单抗（monalizumab）能阻断NKG2A与HLA-E的结合，在胰腺导管腺癌（PDAC）患者中恢复NK细胞和CD8⁺T细胞的抗肿瘤活性。
3. 3.
   针对CTC的分子靶向治疗：利用CTC携带的特定基因突变（如BRAF^V600E、EGFR）或过表达的膜蛋白（如前列腺特异性膜抗原PSMA）进行靶向攻击。例如，靶向CD44变体6（CD44v6）的纳米载药系统能有效抑制胰腺癌CTC的转移。
4. 4.
   瓦解CTC聚集体：通过使用钠钾ATP酶抑制剂（如哇巴因）提高CTC内钙离子浓度，破坏细胞间连接，使聚集体解体。也有策略通过中和抗体清除聚集体中的中性粒细胞等辅助细胞，来削弱聚集体的稳定性。

CTCs的临床应用

除了作为治疗靶点，CTCs更是液体活检的理想生物标志物。

1. 1.
   早期诊断与分期：CTC可在癌症早期出现，其检测灵敏度有时优于传统肿瘤标志物（如CA-125）。在美国癌症联合委员会（AJCC）的TNM分期系统中，CTC的存在已被纳入为远处转移（M期）的一个新标准，即cM0(i+)分期。
2. 2.
   预后评估与疗效监测：CTC数量与患者预后密切相关，基线CTC数量高或治疗后CTC数量不降反升通常预示不良结局。例如，EpCAM阳性CTC可作为监测肝细胞癌（HCC）复发的实时指标。动态监测CTC数量及分子特征（如HER2、PD-L1表达变化）可以实时评估治疗反应，并提示可能出现的耐药性，为个体化治疗方案的调整提供依据。

挑战与展望

尽管前景广阔，CTC研究和应用仍面临挑战。CTC的高度异质性、上皮-间质转化（EMT）导致的标志物（如EpCAM）丢失，使得捕获和靶向变得困难。CTC的分子谱常与原发肿瘤不同，这对基于原发灶信息制定的靶向疗法提出了挑战。未来，需要借助单细胞多组学技术、人工智能以及功能性的体外共培养模型，来发现CTC特异性新抗原，开发更高效的捕获技术，并验证新型免疫疗法的效果。通过深入解析CTC与微环境相互作用的时空动态，我们有望将CTC从被动的生物标志物转化为主动的治疗靶点，最终实现遏制癌症转移的终极目标。