在脑组织中吸收肿瘤细胞来源外泌体的主要细胞类型是血管内皮细胞(红色)及其附近的小胶质细胞(绿色)。
用脑转移的癌细胞产生的外泌体(绿色)处理脑组织中的大血管(红色)，证明在大脑微环境中(蓝色)，内皮细胞和血管周围的细胞会优先摄取肿瘤细胞来源的外泌体。
近日，美国威尔·康奈尔医学院和纽约长老会医院的研究人员发现，乳腺癌、肺癌和其他癌症会利用一种名为CEMIP的蛋白质促进癌细胞向大脑扩散或转移，CEMIP有望成为预测、预防和治疗癌细胞脑转移的重点。相关论文发表在11月4日的《自然·细胞生物学》杂志上。
导致绝大多数癌症患者死亡的元凶，并不是最初形成的原发肿瘤，而是重要器官的转移性肿瘤，其中最致命同时也比较常见的就是脑转移。然而截至目前，科学家们尚未找到预测癌细胞转移的好方法，更别说预防或治疗了。
在这项最新研究中，科学家们惊喜地发现，发生脑转移的人类乳腺癌和肺癌细胞会大量产生一种蛋白质——CEMIP。在这些癌细胞的“外泌体”（由细胞分泌的微小胶囊，可以在体内循环，并被其他细胞吸收）中，CEMIP的浓度特别高。相比之下，转移到骨骼和其他器官的癌细胞产生的CEMIP水平则较低。
随后，研究人员发现，原发性乳腺肿瘤和肺肿瘤中含有CEMIP的外泌体，主要会被构成大脑血管的内皮细胞和附近的小胶质细胞（大脑中的免疫细胞）所吸收，并引发这些细胞产生炎症分子。这些炎症分子反过来又支持了癌细胞的存活和发展，从而形成脑瘤。而在缺乏CEMIP的情况下，易发生脑转移的细胞在组织培养实验和动物模型中均无法正常地在脑组织中定植。“但即使敲除癌细胞中的CEMIP基因，通过外泌体提供CEMIP也能恢复脑组织的分子环境，从而让癌细胞在脑内定植。”第一作者、博士生Gon?alo Rodrigues说。
在这项研究中，研究人员对300多名乳腺癌和肺癌患者的原发性和转移性肿瘤样本进行检查后发现，与骨或其他组织转移相关的原发肿瘤或无转移的原发肿瘤相比，与脑转移相关的原发肿瘤的CEMIP蛋白水平要高得多。因此，他们将原发性肿瘤中较高的CEMIP生成与脑转移的快速进展联系起来，而脑转移中较高的CEMIP水平也预示了患者较短的生存时间。
研究结果提示，肿瘤组织和外泌体中CEMIP的水平可能是脑转移风险的一种有用的生物标志物。“矛盾的是，由于治疗方法的改进和生存时间的延长，越来越多的肿瘤患者会发生脑转移。 因此，如果有一种工具能够识别出标准治疗后最容易发生脑转移的患者，那就太好了。”文章的共同通讯作者David Lyden博士说，他是儿科心脏病学教授，也是威尔·康奈尔医学院的儿科和细胞与发育生物学教授。
“我们的发现表明，阻断CEMIP可能是预防或治疗癌细胞脑转移的良好策略，监测原发性肿瘤的CEMIP水平可能将使我们首次实现对脑转移风险的预测。”Lyden博士最后总结道。
现在，研究人员正在开发CEMIP含量的诊断试剂盒以及治疗性的抗体，原则上我们可以通过阻断CEMIP延缓或预防脑转移。
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编译：花花 审稿：三水 责编：张梦
期刊来源：《自然·细胞生物学》期刊编号：1465-7392
原文链接：
https://news.weill.cornell.edu/news/2019/11/scientists-identify-protein-that-promotes-brain-metastasis
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