轉移（metastasis）是造成腫瘤相關死亡的主要原因。該過程涉及多個步驟，包括腫瘤細胞逃離原發腫瘤、侵入周圍的間質、侵入血管或淋巴管，并在血液循環系統中存活。腫瘤細胞通過外滲的方式離開血管，在遠處的器官中擴散并形成繼發腫瘤。
但腫瘤細胞并不是“盲目”的，它們不會隨機地侵襲繼發性轉移部位，相反，它們會優先在特定的器官中“定植”（seed），并選擇性地創造有利于腫瘤細胞轉移的微環境。這種微環境的形成是腫瘤細胞、基質細胞和細胞外基質（extracellular matrix, ECM）之間的動態相互作用的結果。ECM由膠原蛋白、彈性蛋白、纖維連接蛋白和層粘連蛋白等核心結構大分子組成，儲存生長因子和生物活性分子。與正常組織的ECM不同的是，“重塑”的腫瘤ECM能為腫瘤組織提供結構基礎，不僅支持腫瘤細胞的生長、生存、遷移和分化，還能協助腫瘤發生轉移擴散。重塑過程需要特定因素和相關酶的活動，這些酶包括賴氨酸氧化酶（LOX）、組織蛋白酶和基質金屬蛋白酶（MMPs）等。這些ECM相關酶已被報道對腫瘤的發生發展具有重要作用，但是抗腫瘤藥物如何影響這些分子尚不清楚。
近日，以色列理工學院的Rappaport Technion整合腫瘤中心的科學家在Cancer Research發表題為“T Cells Promote Metastasis by Regulating Extracellular Matrix Remodeling following Chemotherapy”的研究成果。該團隊揭示了CD8+T細胞在化療誘導下發生“叛變”并協助機體腫瘤發生轉移的機制。即在紫杉醇化療的刺激之下，CD8+T細胞能夠通過翻譯后修飾增加關鍵酶LOX的表達水平和酶活性，后者直接促進 ECM重塑并導致腫瘤細胞的播散和轉移。
為驗證化療能否引起ECM發生有利于腫瘤轉移的變化，以及這種變化是由宿主本身還是腫瘤本身介導，研究人員首先對無瘤小鼠進行紫杉醇（PTX）化療，并分析肺部ECM成分隨時間的變化。借用免疫熒光和免疫組化等多種手段，他們發現在PTX處理后72小時下，肺部的I型膠原、IV型膠原和層粘連蛋白水平顯著增加，而肝臟、脾臟ECM以及對照組均未出現類似顯著改變。RT-qPCR實驗顯示，從對照組或PTX處理的小鼠肺中的I型膠原、IV型膠原、層粘連蛋白和纖維連接蛋白的mRNA水平沒有顯著變化，表明發生的ECM重構并非是由于轉錄變化，而是與翻譯后修飾相關。這些結果說明化療后ECM結構的快速變化與ECM重構有關，并且這種作用主要是由宿主介導的。
緊接著，該團隊試圖探究化療誘導的這種肺部ECM變化對腫瘤定植和轉移的影響。在細胞水平發現，PTX處理小鼠的肺組織裂解物處理過的腫瘤細胞黏附能力比對照組更強。體外肺轉移試驗結果則顯示，與對照組相比，PTX處理小鼠的肺切片中所檢測到的腫瘤細胞百分比顯著增加，而腫瘤大小無顯著差異，表明腫瘤細胞的定植能力發生變化，而增殖能力未受影響。在對荷瘤小鼠進行的體內肺轉移實驗中，也觀察到了PTX治療使腫瘤轉移增加的類似作用。綜合來看，PTX治療可誘導肺外基質的快速變化，從而促進腫瘤細胞的播散和轉移。
ECM重構的發生依賴于LOX、MMP9和肝素酶等幾種細胞外作用的催化酶。在這些酶中，LOX通過催化膠原交聯在ECM重構中發揮關鍵作用。為了確定LOX是否參與化療誘導的肺組織ECM變化，研究團隊評估了其在對照組和PTX治療小鼠肺中的表達水平和酶活性。結果發現，處理72h時，與對照組小鼠相比，PTX處理小鼠肺部LOX蛋白水平和LOX酶活性顯著增加，而處理的4、24和72小時LOX 的mRNA水平并無相應變化。此外，另外兩個關鍵酶-MMP9和肝素酶的表達水平和酶活性分析顯示，PTX治療72小時后其蛋白和mRNA水平及肺組織活性均未見顯著變化。表明LOX是參與PTX治療72小時后ECM重塑的主要酶之一。
為了弄清化療后肺部LOX水平和活性的增加是全身調控還是非局部效應的結果，研究人員用PTX處理無瘤小鼠72小時后血液作為處理因素，觀察接受該血漿72小時后正常小鼠的肺組織變化。數據顯示，與注射了對照組小鼠血漿的小鼠相比，實驗組小鼠肺組織的I型膠原、IV型膠原和LOX水平顯著增加。細胞黏附實驗也證實了這些效應，表明LOX水平提示PTX處理是通過誘導全身作用，促進肺ECM快速重塑并促進腫瘤細胞黏附活性。
但是增高的LOX從何而來？基于以上發現，研究人員猜想我們假設LOX是由血液循環中的免疫細胞表達的。為了驗證這一點，研究人員巧妙地構建了骨髓LOX缺陷嵌合小鼠(記為“BM-LOX-dep”)，可實現對骨髓來源細胞的LOX基因表達的關閉。結果顯示，與對照小鼠相比，PTX治療對BM-LOX-dep小鼠肺中的膠原水平沒有影響，這一發現提示骨髓來源細胞的LOX才是是PTX誘導ECM重塑的關鍵。在將范圍縮小后，研究團隊將關注點鎖定在B淋巴細胞和T淋巴細胞。利用B、T淋巴細胞缺陷的SCID小鼠模型重復上述實驗，發現與骨髓LOX缺陷的小鼠類似，SCID小鼠的ECM不受PTX處理的影響。這些數據證實了研究人員的猜想，即LOX表達與活性的增加來源于B細胞或T細胞。
循著這一發現，研究人員對血液、脾臟、肺的B細胞、CD4+T細胞和CD8+T細胞亞群進行比較，發現與對照組小鼠相比，經PTX處理的小鼠僅在肺和脾臟的CD8+T細胞中LOX強度顯著增加。外周血中，PTX治療后CD8+和CD4+T細胞的百分比都增加，但未檢測到LOX強度的變化。該團隊還將PTX處理后的小鼠的這三類細胞亞群分別注射到SCID小鼠，結果僅注射CD8+T細胞的SCID小鼠能夠在PTX的誘導下發生ECM重塑！這些結果均表明CD8+TT細胞是PTX治療后系統表達LOX和肺部LOX的主要來源之一，即在化療后向腫瘤“叛變”的細胞。
研究人員我們通過乳腺腫瘤小鼠模型來驗證阻斷LOX是否能逆轉化療誘導ECM重塑與腫瘤細胞黏附的效應。在腫瘤生長達到250mm3大小時，分別給與四組小鼠對照藥物、PTX、BAPN（LOX抑制劑）、PTX和BAPN聯合治療。與對照組小鼠相比，單獨經PTX處理的小鼠肺部轉移灶數量顯著增加，而單獨經BAPN處理的小鼠沒有顯示出變化。但與單獨使用PTX的小鼠相比，聯合使用PTX和BAPN的小鼠肺內轉移灶數量顯著減少。這一結果有力地證明了LOX抑制可以抵消PTX化療所誘導的腫瘤轉移。
總之，本項研究揭示了化療誘導肺前轉移通過上調T細胞中的LOX來實現ECM重構的機制。在應激條件下之下，腫瘤通過“策反”T細胞，構建利于自身轉移的微環境，加速播散和轉移，顯示出其復雜的生存機制。LOX抑制劑能夠靶向抑制這種轉移，其與化療藥物的聯用或可一定程度克服腫瘤治療過程中出現的轉移，但仍需更多的研究進一步證實。
