肿瘤相关成纤维细胞调控技术

肿瘤相关成纤维细胞调控技术演讲人01肿瘤相关成纤维细胞调控技术肿瘤相关成纤维细胞调控技术作为肿瘤微环境（TumorMicroenvironment,TME）的核心组分，肿瘤相关成纤维细胞（Cancer-AssociatedFibroblasts,CAFs）在肿瘤发生、发展、转移及治疗抵抗中扮演着“双重角色”——既可构成物理屏障限制药物递送，又能通过分泌细胞因子、生长因子及细胞外基质（ECM）成分促进肿瘤恶性进展。近年来，随着对CAFs生物学特性认识的不断深入，靶向CAFs的调控技术逐渐成为肿瘤治疗领域的新兴热点。本文将从CAFs的生物学特征与促瘤机制出发，系统梳理当前CAFs调控技术的主要策略、作用机制及临床转化进展，并探讨该领域面临的挑战与未来方向，以期为肿瘤微环境靶向治疗提供理论参考与实践思路。1CAFs的生物学特征与促瘤机制：调控技术的靶点基础021CAFs的起源与异质性：一个“多面体”的细胞群体1CAFs的起源与异质性：一个“多面体”的细胞群体CAFs并非单一细胞亚型，其来源的多样性决定了其功能的复杂性。目前公认的CAFs来源包括：①静息组织成纤维细胞（ResidentFibroblasts）的活化：在肿瘤细胞分泌的TGF-β、PDGF等因子作用下，静息成纤维细胞被激活，转化为CAFs，这是CAFs最主要的来源；②上皮/内皮-间质转化（EMT/EndMT）：肿瘤细胞或内皮细胞通过表型转换获得成纤维细胞样特征；③骨髓来源间充质干细胞（BM-MSCs）的归巢：BM-MSCs被肿瘤细胞招募至TME后分化为CAFs；④周细胞（Pericytes）的脱分化：血管周细胞在特定微环境下失去周细胞特征，转化为具有CAFs表型的细胞。1CAFs的起源与异质性：一个“多面体”的细胞群体这种来源多样性直接导致了CAFs的显著异质性。通过单细胞测序技术，研究者已在乳腺癌、胰腺癌、肺癌等多种肿瘤中鉴定出CAFs的多个亚群，如myCAFs（肌成纤维细胞样CAFs，高表达α-SMA、FAP，参与ECM沉积）、apCAFs（活化诱导CAFs，高表达IL-6、CXCL12，介导免疫抑制）、iCAFs（炎症相关CAFs，响应IFN-γ分泌趋化因子）等。不同CAFs亚群通过特异性信号通路调控肿瘤进展，这为“精准靶向”CAFs亚群提供了理论基础，但也增加了调控技术的复杂性——单一靶点可能仅对特定亚群有效，需联合策略实现全面调控。032CAFs的核心促瘤功能：从“支持者”到“协作者”2CAFs的核心促瘤功能：从“支持者”到“协作者”CAFs通过多重机制促进肿瘤恶性生物学行为，其功能可概括为以下四方面：2.1重塑ECM微环境，构建“物理屏障”CAFs是ECM的主要分泌细胞，可大量产生胶原纤维、纤维连接蛋白（FN）、层粘连蛋白（LN）及透明质酸（HA）等ECM成分，形成致密的基质网络。这种ECM重塑不仅增加肿瘤组织间压（InterstitialFluidPressure,IFP），阻碍化疗药物递送，还可通过“接触引导”促进肿瘤细胞迁移；此外，ECM的刚度（Stiffness）增加可激活肿瘤细胞上的整合素（Integrin）-FAK-Src信号通路，促进肿瘤增殖与侵袭。例如，在胰腺导管腺癌（PDAC）中，CAFs分泌的胶原I可形成“desmoplastic反应”，成为化疗药物（如吉西他滨）渗透的主要障碍。2.2调控免疫微环境，介导“免疫逃逸”CAFs是TME中免疫抑制的关键调控者。一方面，CAFs可分泌IL-6、CXCL12、TGF-β等细胞因子，招募调节性T细胞（Tregs）、髓源性抑制细胞（MDSCs）等免疫抑制细胞；另一方面，CAFs可通过表达PD-L1、FasL等分子直接杀伤T细胞，或通过代谢竞争（如消耗葡萄糖、分泌犬尿氨酸）抑制T细胞功能。值得注意的是，在黑色素瘤中，CAFs还可通过分泌CXCL12形成“免疫排斥区”，将CD8+T细胞排斥于肿瘤巢之外，导致免疫检查点抑制剂（如抗PD-1抗体）疗效不佳。2.3促进血管生成与淋巴管生成，为肿瘤转移“铺路”CAFs可通过分泌VEGF、FGF-2、PDGF等促血管生成因子，刺激内皮细胞增殖、迁移，形成新生血管，为肿瘤提供营养供应；同时，CAFs还可分泌淋巴管生成因子（如VEGF-C、VEGF-D），促进淋巴管生成，加速肿瘤细胞经淋巴道转移。在乳腺癌模型中，特异性清除CAFs可显著减少肿瘤微血管密度（MVD），抑制肺转移灶形成。2.4调控肿瘤细胞代谢与干细胞特性，维持“恶性表型”CAFs与肿瘤细胞存在“代谢偶联”：CAFs通过有氧糖酵解（Warburg效应）产生大量乳酸，通过单羧酸转运体1（MCT1）转运至肿瘤细胞，为肿瘤线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）提供能量；同时，CAFs还可分泌酮体、谷氨酰胺等代谢中间产物，支持肿瘤细胞在营养匮乏环境下的生存。此外，CAFs通过分泌Noggin、Sonichedgehog（Shh）等因子，维持肿瘤干细胞（CSCs）的自我更新能力，导致肿瘤复发与耐药。2靶向CAFs活化的调控技术：从“源头”抑制CAFs功能CAFs的活化是促瘤功能的前提，其核心信号通路包括TGF-β、PDGF、Wnt/β-catenin、Hedgehog（Hh）等。针对这些通路的调控技术旨在阻断CAFs的活化进程，逆转其促瘤表型。041TGF-β信号通路抑制剂：CAF活化的“核心开关”1TGF-β信号通路抑制剂：CAF活化的“核心开关”TGF-β是CAFs最关键的活化因子，通过与成纤维细胞表面的TGF-βⅡ型受体（TβRⅡ）结合，激活Smad2/3通路，诱导α-SMA、FAP、胶原I等CAF标志物表达。目前针对TGF-β通路的调控策略主要包括三类：1.1小分子激酶抑制剂靶向TβRⅠ的ATP竞争性抑制剂可阻断TGF-β信号转导。例如，galunisertib（LY2157299）通过抑制TβRⅠ的激酶活性，抑制Smad2/3磷酸化，在临床试验中显示出对胰腺癌、胶质母细胞瘤的疗效。一项Ⅱ期临床试验（NCT01246925）显示，吉西他滨联合galunisertib治疗晚期胰腺癌患者的中位无进展生存期（mPFS）较对照组延长1.2个月（4.2个月vs3.0个月），且安全性可控。1.2中和抗体与诱饵受体抗体类药物通过阻断TGF-β与受体的结合或清除游离TGF-β发挥抑制作用。fresolimumab（GC1008）是抗TGF-β多克隆抗体，可中和TGF-β1/2/3亚型，在I期临床试验中表现出对晚期实体瘤的抗肿瘤活性（疾病控制率DCR=33%）。此外，可溶性TβRⅡ-Fc融合蛋白（sTβRⅡ）作为“诱饵受体”，可高亲和力结合TGF-β，阻止其与细胞表面受体相互作用——在小鼠PDAC模型中，sTβRⅡ联合吉西他滨可显著减少ECM沉积，延长生存期。1.3基因编辑技术CRISPR/Cas9或shRNA技术可特异性敲除CAFs中的TGF-β信号关键基因（如TGFBR1、SMAD2/3）。在乳腺癌类器官模型中，靶向CAFs的SMAD3敲除可逆转α-SMA表达，抑制胶原纤维形成，增强紫杉醇的肿瘤渗透效果。然而，基因编辑技术的递送效率与脱靶风险仍是临床转化的主要障碍。2.2PDGF/PDGFR信号通路抑制剂：CAF募集与活化的“调控者”血小板衍生生长因子（PDGF）及其受体（PDGFR）在CAFs的募集与活化中发挥重要作用：肿瘤细胞分泌PDGF-AA/BB，通过旁分泌方式激活成纤维细胞上的PDGFR-α/β，促进CAFs增殖与迁移。目前针对PDGF/PDGFR的调控技术以小分子抑制剂为主：2.1酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）imatinib（伊马替尼）是第一代PDGFR-TKI，可竞争性抑制PDGFR-α/β的激酶活性。在PDAC模型中，imatinib可减少CAFs数量，降低胶原沉积，改善吉西他滨的肿瘤分布；然而，临床试验显示imatinib联合化疗对胰腺癌患者的生存获益有限（mPFS=3.8个月vs3.5个月），可能与TME中信号通路的代偿激活有关。2.2单克隆抗体olaptesedpegol（NOX-A12）是PDGF-A的中和抗体，可阻断PDGF-AA与PDGFR-α的结合。在一项Ⅰb期临床试验（NCT02560774）中，NOX-A12联合nab-紫杉醇+吉西他滨治疗转移性胰腺癌，患者的mPFS达到5.5个月，且CAFs标志物FAP表达显著降低，提示其具有调控CAFS的潜力。2.3其他信号通路调控：多维度阻断CAF活化除TGF-β和PDGF通路外，Wnt/β-catenin、Hh、JAK/STAT等通路也参与CAFs的活化调控：3.1Wnt/β-catenin通路抑制剂Wnt信号可通过β-catenin/TCF4复合物上调CAFs中FAP、α-SMA的表达。PRI-724是β-catenin/CREB结合蛋白（CBP）相互作用的小分子抑制剂，可阻断Wnt信号转导。在肝细胞癌模型中，PRI-724可减少CAFs介导的ECM重塑，抑制肿瘤转移；目前其联合化疗治疗晚期实体瘤的临床试验（NCT01606579）正在进行中。3.2Hedgehog通路抑制剂Hh信号通过Gli1转录因子调控CAFs活化。vismodegib是Hh通路抑制剂，可抑制Gli1的转录活性。在基底细胞癌中，vismodegib可减少CAFs数量，降低TGF-β表达；但在胰腺癌临床试验中，其联合吉西他滨未显示出显著生存获益，可能与CAFs亚群异质性有关——部分CAFs亚群对Hh抑制剂不敏感。3.2Hedgehog通路抑制剂CAFs代谢重编程调控技术：切断“能量供应”CAFs具有独特的代谢特征，表现为有氧糖酵解增强、谷氨酰胺代谢依赖、脂肪酸氧化（FAO）活跃等，通过代谢重编程为肿瘤细胞提供能量与生物合成前体。靶向CAFs代谢通路可破坏其与肿瘤细胞的“代谢偶联”，抑制促瘤功能。051糖酵解通路抑制剂：阻断“乳酸穿梭”1糖酵解通路抑制剂：阻断“乳酸穿梭”CAFs通过Warburg效应产生大量乳酸，通过MCT1转运至肿瘤细胞，后者将乳酸转化为丙酮酸进入TCA循环，为OXPHOS提供燃料（“逆向Warburg效应”）。因此，抑制CAFs糖酵解或乳酸转运可切断这一代谢轴：1.1LDHA抑制剂乳酸脱氢酶A（LDHA）催化丙酮酸转化为乳酸，是糖酵解的关键限速酶。FX11是LDHA小分子抑制剂，可降低CAFs乳酸分泌，抑制肿瘤细胞增殖。在4T1乳腺癌模型中，FX11联合CTX（环磷酰胺）可显著减少肺转移灶数量（转移灶数=3.2±0.8vs8.5±1.2，P<0.01）。1.2MCT1抑制剂MCT1是乳酸转运的关键蛋白，主要在CAFs中高表达。AZD3965是高选择性MCT1抑制剂，可阻断乳酸从CAFs向肿瘤细胞的转运。在PDAC类器官中，AZD3965可显著降低肿瘤细胞内乳酸水平，增强吉西他滨的细胞毒性；目前其联合PD-1抑制剂的临床试验（NCT03449429）正在进行中。062谷氨酰胺代谢抑制剂：剥夺“氮源供应”2谷氨酰胺代谢抑制剂：剥夺“氮源供应”CAFs是谷氨酰胺的主要消耗细胞，通过谷氨酰胺酶（GLS）将谷氨酰胺转化为谷氨酸，后者可转化为α-酮戊二酸（α-KG）进入TCA循环，或用于谷胱甘肽（GSH）合成（抗氧化应激）。同时，CAFs分泌的谷氨酰胺可被肿瘤细胞利用，作为核酸与蛋白质合成的原料。CB-839是GLS选择性抑制剂，可阻断谷氨酰胺代谢。在三阴性乳腺癌模型中，CB-839可减少CAFs中GSH合成，增加活性氧（ROS）水平，抑制CAF活化；联合紫杉醇可显著延长小鼠生存期（生存期=28.5±3.2天vs19.8±2.5天，P<0.001）。然而，临床试验（NCT02771626）显示，CB-839单药治疗晚期实体瘤的疗效有限，可能与GLS表达亚群差异有关——仅GLS高表达的CAFs对CB-839敏感。073脂肪酸代谢抑制剂：破坏“膜结构合成”3脂肪酸代谢抑制剂：破坏“膜结构合成”CAFs通过FAO分解脂肪酸产生乙酰辅酶A（Ac-CoA），为TCA循环提供中间产物；同时，CAFs分泌的脂肪酸可被肿瘤细胞用于细胞膜磷脂合成。3.1CPT1A抑制剂肉碱棕榈酰转移酶1A（CPT1A）是脂肪酸进入线粒体氧化的限速酶。etomoxir是CPT1A抑制剂，可阻断CAFs的FAO。在肝癌模型中，etomoxir可减少CAFs中Ac-CoA产生，抑制肿瘤细胞增殖；联合索拉非尼可显著抑制肿瘤生长（肿瘤体积=456±52mm³vs892±78mm³，P<0.01）。3.2FASN抑制剂脂肪酸合成酶（FASN）催化脂肪酸从头合成，在CAFs中高表达。TVB-2640是FASN小分子抑制剂，可降低CAFs中棕榈酸水平，抑制ECM蛋白修饰。在一项Ⅰb期临床试验（NCT03808558）中，TVB-2640联合紫杉醇治疗三阴性乳腺癌，患者的客观缓解率（ORR）达到35%，且CAFs标志物FAP表达显著下降，提示其具有调控CAFS的潜力。3.2FASN抑制剂CAFs-肿瘤细胞通讯调控技术：打破“协同网络”CAFs与肿瘤细胞、免疫细胞、内皮细胞等通过旁分泌、细胞接触、外泌体等方式形成复杂的通讯网络，促进肿瘤进展。靶向这些通讯环节可破坏CAFs的“协同效应”。081细胞因子-趋化因子轴调控：阻断“信号传递”1细胞因子-趋化因子轴调控：阻断“信号传递”CAFs通过分泌IL-6、CXCL12、HGF等细胞因子与肿瘤细胞互作：1.1IL-6/IL-6R信号抑制剂IL-6是CAFs分泌的重要促炎因子，通过激活JAK2/STAT3通路促进肿瘤增殖与免疫抑制。tocilizumab（托珠单抗）是IL-6R单克隆抗体，可阻断IL-6与IL-6R的结合。在胰腺癌模型中，tocilizumab可减少CAFs介导的Tregs募集，增强CD8+T细胞浸润；联合吉西他滨可延长小鼠生存期（生存期=34.2±4.1天vs22.5±3.3天，P<0.01）。1.2CXCL12/CXCR4轴抑制剂CXCL12是CAFs分泌的趋化因子，通过与肿瘤细胞上的CXCR4结合，促进肿瘤转移与免疫排斥。plerixafor（普乐沙福）是CXCR4拮抗剂，可阻断CXCL12/CXCR4相互作用。在乳腺癌模型中，plerixafor可减少肿瘤细胞向肺、骨的转移（肺转移灶数=2.1±0.6vs7.3±1.5，P<0.01）；联合PD-1抑制剂可显著增强抗肿瘤疗效（ORR=50%vs15%）。092外泌体调控：清除“信息载体”2外泌体调控：清除“信息载体”CAFs来源外泌体（CAFs-Exos）携带miRNA、lncRNA、蛋白质等生物活性分子，可调控肿瘤细胞基因表达与表型。例如，CAFs-Exos中的miR-21可靶向肿瘤细胞PTEN，激活PI3K/Akt通路，促进化疗耐药；lncRNAH19可通过吸附miR-138，上调肿瘤细胞VEGF表达，促进血管生成。针对CAFs-Exos的调控策略包括：①抑制外泌体释放：GW4869是中性鞘磷酶（nSMase2）抑制剂，可阻断外泌体生物合成；在肝癌模型中，GW4869联合索拉非尼可减少CAFs-Exos的分泌，抑制肿瘤转移（肝转移率=20%vs65%）。②清除外泌体：适配体（aptamer）或抗体可特异性结合CAFs-Exos，通过肝脏代谢清除；例如，AS1411是靶向核酸的外泌体适配体，在临床试验中显示出良好的安全性。103细胞外基质（ECM）调控：降解“物理屏障”3细胞外基质（ECM）调控：降解“物理屏障”CAFs是ECM的主要分泌细胞，其过度沉积形成致密基质，阻碍药物递送。针对ECM的调控技术旨在降解ECM或降低其刚度：3.1透明质酸（HA）降解HA是ECM的重要成分，可增加组织间压，形成“凝胶屏障”。PEGPH20是重组人透明质酸酶，可降解HA，降低IFP。在转移性胰腺癌临床试验（NCT01459525）中，PEGPH20联合nab-紫杉醇+吉西他滨可延长患者mPFS（5.5个月vs4.2个月），但后续III期试验（HALO-301）未达到主要终点，可能与患者筛选（HA高表达亚群）有关。3.2基质金属蛋白酶（MMPs）调控MMPs是ECM降解的关键酶，CAFs分泌的MMP2/9可降解基底膜，促进肿瘤侵袭。marimastat是广谱MMP抑制剂，但在临床试验中因关节毒性疗效有限。新一代MMP抑制剂（如prinomastat）提高了选择性，在NSCLC模型中可减少骨转移（骨转移灶数=1.2±0.3vs4.5±1.1，P<0.01）。5CAFs表观遗传与可塑性调控技术：逆转“恶性表型”CAFs具有显著的表观遗传可塑性，其活化状态受DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等调控；通过靶向这些表观遗传修饰，可诱导CAFs转分化为静息型或正常成纤维细胞，逆转促瘤表型。111DNA甲基化调控：恢复“基因表达平衡”1DNA甲基化调控：恢复“基因表达平衡”CAFs中抑癌基因（如RASSF1A、CDKN2A）启动子区高甲基化是其持续活化的重要原因。DNA甲基转移酶抑制剂（DNMTis）可逆转甲基化状态，恢复抑癌基因表达。azacitidine（阿扎胞苷）是DNMTis，在PDAC模型中可降低CAFs中DNMT1表达，上调RASSF1A表达，抑制α-SMA分泌；联合吉西他滨可减少胶原沉积，延长生存期（生存期=31.5±3.8天vs20.2±2.9天，P<0.01）。然而，DNMTis的脱甲基作用缺乏特异性，可能影响正常细胞基因表达，需开发CAF靶向递送系统。122组蛋白修饰调控：开放“染色质结构”2组蛋白修饰调控：开放“染色质结构”组蛋白乙酰化/去乙酰化平衡调控CAF相关基因的转录表达。组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACis）可增加组蛋白乙酰化，开放染色质结构，抑制CAF活化。vorinostat（伏立诺他）是HDACis，在乳腺癌模型中可减少CAFs中α-SMA、FAP表达，抑制ECM沉积；联合紫杉醇可增强肿瘤药物渗透（药物浓度比=2.8±0.5vs1.0±0.2，P<0.01）。目前vorinostat联合化疗治疗晚期实体瘤的临床试验（NCT00496860）正在进行中。133非编码RNA调控：精准“靶向调控”3非编码RNA调控：精准“靶向调控”非编码RNA（ncRNA）在CAFS表型调控中发挥关键作用：miRNA可通过靶向CAF活化相关基因（如miR-200靶向ZEB1，抑制EMT）；lncRNA可作为“海绵”吸附miRNA（如lncRNAH19吸附miR-138，上调VEGF）。3.1miRNA模拟物与抑制剂miR-200c模拟物可靶向CAFs中的ZEB1，抑制EMT与ECM重塑；在肝癌模型中，miR-200cmimic联合索拉非可显著抑制肿瘤转移（肺转移灶数=1.5±0.4vs6.8±1.3，P<0.01）。miR-29b抑制剂可靶向CAFs中的DNMT3A、PIK3R1，抑制糖酵解与增殖；在胰腺癌模型中，miR-29binhibitor可延长小鼠生存期（生存期=26.4±3.1天vs18.7±2.5天，P<0.01）。5.3.2lncRNA靶向策略ASO（反义寡核苷酸）或siRNA可特异性沉默促瘤lncRNA。例如，靶向lncRNAH19的ASO可恢复miR-138表达，抑制肿瘤血管生成；在乳腺癌模型中，H19-ASO联合PD-1抑制剂可显著提高ORR（60%vs25%）。141临床转化进展：从“实验室”到“病床边”1临床转化进展：从“实验室”到“病床边”近年来，CAF调控技术已进入临床试验阶段，部分药物显示出初步疗效：1.1CAF靶向联合化疗/靶向治疗FAP靶向抗体药物偶联物（ADC）如sibrotuzumabderuxtecan（SYD985）可特异性杀伤CAFs，在FAP阳性实体瘤中显示出ORR=27%的疗效（NCT03386721）；联合吉西他滨治疗胰腺癌的mPFS达到5.8个月。1.2CAF调控联合免疫治疗CAFs介导的免疫抑制是免疫治疗抵抗的重要原因。CAFs抑制剂（如TGF-β抑制剂、CXCR4抑制剂）联合PD-1/PD-L1抑制剂可增强T细胞浸润，提高疗效。例如，galunisertib联合pembro