非小细胞肺癌脑转移研究进展
时间：2023-06-19 19:25:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
马 力 朱 娅 王朝霞
南京医科大学第二附属医院肿瘤医学中心，江苏南京 210011
近几十年来，由于禁烟运动的推行，部分国家和地区肺癌的发病率与死亡率持续下降，但仍远高于其他恶性肿瘤[1]。最新的流行病学数据[2]显示在男女恶性肿瘤中，肺癌的发病率均居第二位，死亡率均居榜首，超过20%的癌症死亡与肺癌相关，肺癌患者5 年相对生存率仅为22%。非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）约占所有肺癌的85%[3]，10%～25%的NSCLC 患者在确诊时已发生脑转移，约50%的患者在疾病进展中发生脑转移[4]。
未接受治疗的脑转移患者，中位总生存期（overall survival，OS）仅为1 个月，接受最佳支持疗法的患者OS 约为2 个月[5]。既往脑转移患者常见疗法有手术切除及放射疗法，后者包括全脑放疗和立体定向放射治疗等，但患者受益有限。近年来，靶向药物及免疫药物等的研发问世，让肺癌患者获益良多。生存期延长的同时，患者脑转移累计发生率逐渐升高[6]，同时影像学技术的发展也使脑转移检出率提高[7]。为改善临床患者的生活质量、延长患者生存期，对NSCLC 脑转移的研究迫在眉睫。本文现就近年来针对NSCLC脑转移机制相关研究进展作一综述。
肿瘤转移是癌细胞与机体博弈的最终结果，历经多个过程[8]：①癌细胞从原位灶脱离向周围组织侵袭；
②进入循环系统，扩散至全身几乎各个器官；
③形成肿瘤细胞栓子在远端毛细血管中滞留并与血小板结合；
④从血管外渗至组织器官；
⑤根据Paget 种子和土壤假说[9]，癌细胞定植在适宜的环境；
⑥改造周围环境以适宜生长或进入休眠。近年来有研究[10]认为，在循环肿瘤细胞到达转移灶前，肿瘤分泌可溶性肿瘤衍生因子或外泌体等对转移灶微环境进行改造以适宜生长。如Gan 等[11]报道在小鼠肺癌脑转移模型中，肺癌细胞来源的外泌体内化为脑内皮后，通过释放内源性Dkk-1 抑制小胶质细胞活化，塑造有利于癌细胞转移的免疫抑制环境；
⑦形成临床意义的转移。
由于血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）及血液-肿瘤屏障（blood-tumor barrier，BTB），脑部肿瘤患者很少能从药物治疗中获益，特殊的结构导致药物难以渗透至脑部，无法达到有效治疗浓度，同时也为临床前研究带来很大的障碍。
BBB 位于中枢神经系统微血管，由单层连续无孔的内皮细胞组成，将大脑从循环血液中分离出来。功能性BBB 由中枢神经系统内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元等共同构成，保护大脑免受血源性毒素的侵害，供应大脑物质代谢及调节中枢神经系统稳态[12]。内皮细胞通过连续的紧密连接蛋白紧紧相连，并表达P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）和乳腺癌抵抗蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）等外排转运蛋白，限制药物的渗入[13]。
转移至脑的癌细胞在大脑脉管系统中定植，诱导血管形成及重塑微环境，促进肿瘤的转移与生长。新形成的神经血管肿瘤单元被称为BTB[14]。尽管BTB 相较BBB 具有更高的渗透率，但增加的P-gp 和BCRP 等外排转运蛋白，仍限制药物的有效吸收[13]。目前针对BBB 与BTB 的研究还主要停留在啮齿动物模型中，临床上针对性的疗法有通过经颅聚焦超声、放射治疗等方法破坏BBB/BTB 结构，或者利用高渗透剂、特殊药物载体等提高药物有效渗透吸收率，但疗效有待进一步提升。
EGFR 是NSCLC 中首个被报道可靶向的肿瘤驱动因子，10%～15%的白种人和50%的亚洲肺腺癌患者存在EGFR 突变[15]。
不同驱动基因突变的患者具有向不同部位转移的倾向[16]，多篇报道[17-19]支持EGFR 突变型患者在初次确诊或病情进展中更易发生脑转移。表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（epidermal growth factor receptortyrosine kinase inhibitor，EGFR-TKI）对BBB 的渗透性较差[20]，这也是接受EGFR-TKI 治疗的患者脑转移累计发生率上升原因之一。尽管累计转移率升高，患者仍能从EGFR-TKI 中获益[17-18]。
Li 等[21]报道WNT5A 在EGFR 突变型NSCLC 患者或伴脑转移患者样本中显著低表达，同时WNT5A 表达水平与患者预后呈正相关。WNT5A 在EGFR 突变型肺癌细胞系中表达水平也较对照组低，过表达WNT5A可显著抑制EGFR 突变型细胞的增殖、迁移和侵袭能力。在小鼠肺癌脑转移模型中，过表达WNT5A 可抑制EGFR 突变组小鼠脑转移瘤的发生与生长。机制研究表明，转录因子E2F1 直接结合WNT5A 启动子，在转录水平抑制WNT5A 表达，从而增加β-catenin 活性与下游基因CCDN1，CD44 和ZEB1 的表达，进而发挥促脑转移的生物学功能。
EGFR 突变可促进NSCLC 患者脑转移，更重要的是该类患者在疾病进展中脑转移累计发生率上升。多项回顾性研究[22-23]与meta 分析[24]表明，EGFR 突变是NSCLC 患者发生脑转移的独立危险因素。这一观点提示临床工作者，需加强对EGFR 突变型患者的随访，谨防脑转移的发生。
4.1 非编码RNAs（non-coding RNAs，ncRNAs）与NSCLC 脑转移
4.1.1 微小RNAs（MicroRNAs，miRNAs）与NSCLC脑转移 刘洋等[25]报道缺氧可促进A549 细胞内hsp70生成，进而上调miR-155 表达，miR-155 可抑制脑内皮细胞紧密连接蛋白occludin 表达，导致BBB 通透性增加，促进脑转移。Jin 等[26]报道辐照可诱导小胶质细胞M1 极化，分泌miR-9，miR-9 通过直接靶向CDH1抑制间质-上皮转化（mesenchymal-to-epithelial transition，MET）进程，动物实验证实该通路可显著抑制NSCLC 脑转移。Wang 等[27]分析6 例NSCLC 脑转移患者的原发灶和转移灶miRNA 差异表达谱，发现miR-143-3p 在脑转移组织中异常高表达，深入研究发现Mettl3 可促进miR-143-3p 表达，miR-143-3p 通过负调控VASH1 促进肺癌细胞侵袭和血管生成能力。同时miR-143-3p 表达水平与患者预后呈负相关。miR-330-3p 通过miR-330-3p-GRIA3-TGF-β1 EMT Wei 等[28]收集3 例肺原位癌与3 例脑转移患者血浆外泌体进行miRNA 测序并结合qRT-PCR 验证，发现miR-550a-3-5p 在脑转移患者血浆以及高转移性肺癌细胞95D 的外泌体中显著富集，功能学实验表明，过表达miR-550a-3-5p 后，细胞活力和迁移能力受到抑制，细胞凋亡增加，细胞周期阻滞在S 期。机制研究表明miR-550a-3-5p 通过直接靶向YAP1 抑制HBMEC 的生长和迁移，从而控制肺癌的脑转移。此外miR-330-3p[29]被报道在NSCLC 中通过miR-330-3p-GRIA3-TGF-β1 通路促进上皮-间质转化（epithe lial-mesenchymal transition，EMT）进程参与脑转移的调控，miR-217 被报道[30]通过miR-217-SIRT1-P53-KAI1 通路抑制NSCLC 脑转移的发生。
4.1.2 长链非编码RNAs 与NSCLC 脑转移 Wu 等[31]报道TGF-β1 介导的外泌体lnc-MMP2-2 可作为miR-1207-5p 的竞争内源性RNA，通过调节EPB41L5表达，促进内皮-间质转化，破坏BBB 紧密连接，增加脑血管通透性，促进NSCLC 脑转移。Jiang 等[32]利用基因芯片技术，筛选出在肺原位癌与脑转移瘤中均高表达的lnc-REG3G-3-1，lnc-REG3G-3-1 通过靶向miR-215-3p 间接调控靶基因leptin 和SLC2A5 表达促进NSCLC 脑转移。
4.2 细胞黏附分子与NSCLC 脑转移
Münsterberg 等[33]对143 例NSCLC 患者原发灶、淋巴结转移灶和脑转移灶组织进行免疫组织化学分析发现，ALCAM 在脑转移组织中显著高表达，且表达水平与患者预后呈负相关。敲低ALCAM 后，H460 细胞对脑内皮细胞的黏附能力大幅度降低；
在小鼠脑转移模型中敲低ALCAM，脑转移瘤的数量和大小均显著降低。ALCAM 通过增强肺癌细胞的扩散能力及与脑内皮细胞的相互作用来促进脑转移的发生。
Dai 等[34]对36 例肺原位癌患者和26 例脑转移患者癌组织进行转录组测序及qRT-PCR 分析，发现CADM2 在脑转移组织中显著高表达，敲低CADM2后，肺癌细胞的迁移和侵袭能力及EMT 进程均受到抑制。该研究表明CADM2 可能通过促进EMT 进程以促进NSCLC 脑转移。Dai 等[35]对139 例NSCLC 伴脑转移患者进行回顾性分析，也报道CADM2 在癌组织中表达上调并与脑转移患者的疾病进展和不良预后密切相关。
4.3 其他因子与NSCLC 脑转移
Aljohani 等[36]对5 例NSCLC 伴脑转移患者正常肺，原发灶及脑转移灶组织进行全基因组测序，发现多条通路在脑转移途径中发生突变，其中Keap1-Nrf2-ARE 通路突变显著富集。Shih 等[37]对73 例肺腺癌伴脑转移患者组织进行全外显子测序，发现与对照组比较，MYC，YAP1 和MMP13 在脑转移组织中扩增频率显著增高，同时在小鼠脑转移模型中过表达MYC，YAP1 和MMP13 能够促进肺癌脑转移的发生。Li 等[38]对7 例肺腺癌伴脑转移患者转移灶与原发灶组织进行全外显子测序，分析发现FAM129C 和ADAMTS在脑转移组织中特异性突变，NKX2-1 高扩增和SAMD2/4 拷贝数丢失均与肺腺癌脑转移密切相关。
Zhang 等[39]对70 例NSCLC（37 例伴有脑转移）患者组织进行高通量测序，多变量分析表明GAP43 表达水平与脑转移呈正相关，同时K-M 生存分析表明GAP43表达水平与患者预后呈负相关。体内外实验中，敲低GAP43 可抑制癌细胞的迁移能力，深入研究发现GAP43通过介导Rac1/F-actin 通路促进NSCLC 脑转移。Wei等[40]联合分析TCGA、GEO 等多个数据库，发现LPCAT1 在肺腺癌样本中表达量显著高于正常肺组织样本，且表达量与患者预后呈负相关。敲低LPCAT1 可抑制癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，在小鼠脑转移模型中，阻断其激活可显著抑制脑转移，进一步研究发现LPCAT1 可通过激活PI3K/Akt/MYC 通路促进肺腺癌的发展以及脑转移。
长期以来，生存期短、预后差的NSCLC 脑转移患者常被排除在临床药物实验之外[41]；
BBB 及BTB 等特殊结构也给脑转移相关机制研究造成重重困难，种种原因导致关于NSCLC 脑转移的研究甚少。在临床中，EGFR 突变与NSCLC 脑转移风险呈正相关，提示临床医生需加强对此类患者的随访。
FBLN1 随着越来越多的目光聚集到NSCLC 脑转移，无论是针对特殊屏障开发新型药物载体、特异性高渗透药物，还是不同给药方式，以及多种疗法联合应用等研究均在如火如荼地开展。针对NSCLC 脑转移机制的深入研究，也随着测序等科研手段的不断进步，喜报连连。正如前文所提到的ALCAM 等分子[37]通过改变细胞黏附能力，miR-9[29]、lnc-MMP2-2[35]、CADM2 等分子[39]通过调控EMT 进程或者其他如细胞恶性增殖、血管生成等途径调控NSCLC 脑转移。此外，MYC、YAP1 和MMP13 等[41]众多在脑转移组织中特异性差异表达的分子也与NSCLC 脑转移密切相关。特别是联合临床样本的测序结果，有力地证实了这些分子的临床转化应用价值，如作为脑转移诊断或者预后的分子标志物，以及潜在的治疗靶点。相信随着更深入的研究的开展，特异性的药物或者高效的疗法终将面世，为临床患者带来福音。
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