非小細胞肺癌腦轉移研究進展

馬 力 朱 婭 王朝霞

南京醫科大學第二附屬醫院腫瘤醫學中心，江蘇南京 210011

近幾十年來，由于禁煙運動的推行，部分國家和地區肺癌的發病率與死亡率持續下降，但仍遠高于其他惡性腫瘤[1]。最新的流行病學數據[2]顯示在男女惡性腫瘤中，肺癌的發病率均居第二位，死亡率均居榜首，超過20%的癌癥死亡與肺癌相關，肺癌患者5 年相對生存率僅為22%。非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）約占所有肺癌的85%[3]，10%～25%的NSCLC 患者在確診時已發生腦轉移，約50%的患者在疾病進展中發生腦轉移[4]。

未接受治療的腦轉移患者，中位總生存期（overall survival，OS）僅為1 個月，接受最佳支持療法的患者OS 約為2 個月[5]。既往腦轉移患者常見療法有手術切除及放射療法，后者包括全腦放療和立體定向放射治療等，但患者受益有限。近年來，靶向藥物及免疫藥物等的研發問世，讓肺癌患者獲益良多。生存期延長的同時，患者腦轉移累計發生率逐漸升高[6]，同時影像學技術的發展也使腦轉移檢出率提高[7]。為改善臨床患者的生活質量、延長患者生存期，對NSCLC 腦轉移的研究迫在眉睫。本文現就近年來針對NSCLC腦轉移機制相關研究進展作一綜述。

1 腫瘤轉移

腫瘤轉移是癌細胞與機體博弈的最終結果，歷經多個過程[8]：①癌細胞從原位灶脫離向周圍組織侵襲；②進入循環系統，擴散至全身幾乎各個器官；③形成腫瘤細胞栓子在遠端毛細血管中滯留并與血小板結合；④從血管外滲至組織器官；⑤根據Paget 種子和土壤假說[9]，癌細胞定植在適宜的環境；⑥改造周圍環境以適宜生長或進入休眠。近年來有研究[10]認為，在循環腫瘤細胞到達轉移灶前，腫瘤分泌可溶性腫瘤衍生因子或外泌體等對轉移灶微環境進行改造以適宜生長。如Gan 等[11]報道在小鼠肺癌腦轉移模型中，肺癌細胞來源的外泌體內化為腦內皮后，通過釋放內源性Dkk-1 抑制小膠質細胞活化，塑造有利于癌細胞轉移的免疫抑制環境；⑦形成臨床意義的轉移。

2 腦轉移病理生理基礎

由于血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）及血液-腫瘤屏障（blood-tumor barrier，BTB），腦部腫瘤患者很少能從藥物治療中獲益，特殊的結構導致藥物難以滲透至腦部，無法達到有效治療濃度，同時也為臨床前研究帶來很大的障礙。

BBB 位于中樞神經系統微血管，由單層連續無孔的內皮細胞組成，將大腦從循環血液中分離出來。功能性BBB 由中樞神經系統內皮細胞、周細胞、星形膠質細胞、小膠質細胞和神經元等共同構成，保護大腦免受血源性毒素的侵害，供應大腦物質代謝及調節中樞神經系統穩態[12]。內皮細胞通過連續的緊密連接蛋白緊緊相連，并表達P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）和乳腺癌抵抗蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）等外排轉運蛋白，限制藥物的滲入[13]。

轉移至腦的癌細胞在大腦脈管系統中定植，誘導血管形成及重塑微環境，促進腫瘤的轉移與生長。新形成的神經血管腫瘤單元被稱為BTB[14]。盡管BTB 相較BBB 具有更高的滲透率，但增加的P-gp 和BCRP 等外排轉運蛋白，仍限制藥物的有效吸收[13]。目前針對BBB 與BTB 的研究還主要停留在嚙齒動物模型中，臨床上針對性的療法有通過經顱聚焦超聲、放射治療等方法破壞BBB/BTB 結構，或者利用高滲透劑、特殊藥物載體等提高藥物有效滲透吸收率，但療效有待進一步提升。

3 表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）突變與腦轉移

EGFR 是NSCLC 中首個被報道可靶向的腫瘤驅動因子，10%～15%的白種人和50%的亞洲肺腺癌患者存在EGFR 突變[15]。

不同驅動基因突變的患者具有向不同部位轉移的傾向[16]，多篇報道[17-19]支持EGFR 突變型患者在初次確診或病情進展中更易發生腦轉移。表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑（epidermal growth factor receptortyrosine kinase inhibitor，EGFR-TKI）對BBB 的滲透性較差[20]，這也是接受EGFR-TKI 治療的患者腦轉移累計發生率上升原因之一。盡管累計轉移率升高，患者仍能從EGFR-TKI 中獲益[17-18]。

Li 等[21]報道WNT5A 在EGFR 突變型NSCLC 患者或伴腦轉移患者樣本中顯著低表達，同時WNT5A 表達水平與患者預后呈正相關。WNT5A 在EGFR 突變型肺癌細胞系中表達水平也較對照組低，過表達WNT5A可顯著抑制EGFR 突變型細胞的增殖、遷移和侵襲能力。在小鼠肺癌腦轉移模型中，過表達WNT5A 可抑制EGFR 突變組小鼠腦轉移瘤的發生與生長。機制研究表明，轉錄因子E2F1 直接結合WNT5A 啟動子，在轉錄水平抑制WNT5A 表達，從而增加β-catenin 活性與下游基因CCDN1，CD44 和ZEB1 的表達，進而發揮促腦轉移的生物學功能。

EGFR 突變可促進NSCLC 患者腦轉移，更重要的是該類患者在疾病進展中腦轉移累計發生率上升。多項回顧性研究[22-23]與meta 分析[24]表明，EGFR 突變是NSCLC 患者發生腦轉移的獨立危險因素。這一觀點提示臨床工作者，需加強對EGFR 突變型患者的隨訪，謹防腦轉移的發生。

4 相關研究進展

4.1 非編碼RNAs（non-coding RNAs，ncRNAs）與NSCLC 腦轉移

4.1.1 微小RNAs（MicroRNAs，miRNAs）與NSCLC腦轉移 劉洋等[25]報道缺氧可促進A549 細胞內hsp70生成，進而上調miR-155 表達，miR-155 可抑制腦內皮細胞緊密連接蛋白occludin 表達，導致BBB 通透性增加，促進腦轉移。Jin 等[26]報道輻照可誘導小膠質細胞M1 極化，分泌miR-9，miR-9 通過直接靶向CDH1抑制間質-上皮轉化（mesenchymal-to-epithelial transition，MET）進程，動物實驗證實該通路可顯著抑制NSCLC 腦轉移。Wang 等[27]分析6 例NSCLC 腦轉移患者的原發灶和轉移灶miRNA 差異表達譜，發現miR-143-3p 在腦轉移組織中異常高表達，深入研究發現Mettl3 可促進miR-143-3p 表達，miR-143-3p 通過負調控VASH1 促進肺癌細胞侵襲和血管生成能力。同時miR-143-3p 表達水平與患者預后呈負相關。miR-330-3p 通過miR-330-3p-GRIA3-TGF-β1 EMT Wei 等[28]收集3 例肺原位癌與3 例腦轉移患者血漿外泌體進行miRNA 測序并結合qRT-PCR 驗證，發現miR-550a-3-5p 在腦轉移患者血漿以及高轉移性肺癌細胞95D 的外泌體中顯著富集，功能學實驗表明，過表達miR-550a-3-5p 后，細胞活力和遷移能力受到抑制，細胞凋亡增加，細胞周期阻滯在S 期。機制研究表明miR-550a-3-5p 通過直接靶向YAP1 抑制HBMEC 的生長和遷移，從而控制肺癌的腦轉移。此外miR-330-3p[29]被報道在NSCLC 中通過miR-330-3p-GRIA3-TGF-β1 通路促進上皮-間質轉化（epithe lial-mesenchymal transition，EMT）進程參與腦轉移的調控，miR-217 被報道[30]通過miR-217-SIRT1-P53-KAI1 通路抑制NSCLC 腦轉移的發生。

4.1.2 長鏈非編碼RNAs 與NSCLC 腦轉移 Wu 等[31]報道TGF-β1 介導的外泌體lnc-MMP2-2 可作為miR-1207-5p 的競爭內源性RNA，通過調節EPB41L5表達，促進內皮-間質轉化，破壞BBB 緊密連接，增加腦血管通透性，促進NSCLC 腦轉移。Jiang 等[32]利用基因芯片技術，篩選出在肺原位癌與腦轉移瘤中均高表達的lnc-REG3G-3-1，lnc-REG3G-3-1 通過靶向miR-215-3p 間接調控靶基因leptin 和SLC2A5 表達促進NSCLC 腦轉移。

4.2 細胞黏附分子與NSCLC 腦轉移

Münsterberg 等[33]對143 例NSCLC 患者原發灶、淋巴結轉移灶和腦轉移灶組織進行免疫組織化學分析發現，ALCAM 在腦轉移組織中顯著高表達，且表達水平與患者預后呈負相關。敲低ALCAM 后，H460 細胞對腦內皮細胞的黏附能力大幅度降低；在小鼠腦轉移模型中敲低ALCAM，腦轉移瘤的數量和大小均顯著降低。ALCAM 通過增強肺癌細胞的擴散能力及與腦內皮細胞的相互作用來促進腦轉移的發生。

Dai 等[34]對36 例肺原位癌患者和26 例腦轉移患者癌組織進行轉錄組測序及qRT-PCR 分析，發現CADM2 在腦轉移組織中顯著高表達，敲低CADM2后，肺癌細胞的遷移和侵襲能力及EMT 進程均受到抑制。該研究表明CADM2 可能通過促進EMT 進程以促進NSCLC 腦轉移。Dai 等[35]對139 例NSCLC 伴腦轉移患者進行回顧性分析，也報道CADM2 在癌組織中表達上調并與腦轉移患者的疾病進展和不良預后密切相關。

4.3 其他因子與NSCLC 腦轉移

Aljohani 等[36]對5 例NSCLC 伴腦轉移患者正常肺，原發灶及腦轉移灶組織進行全基因組測序，發現多條通路在腦轉移途徑中發生突變，其中Keap1-Nrf2-ARE 通路突變顯著富集。Shih 等[37]對73 例肺腺癌伴腦轉移患者組織進行全外顯子測序，發現與對照組比較，MYC，YAP1 和MMP13 在腦轉移組織中擴增頻率顯著增高，同時在小鼠腦轉移模型中過表達MYC，YAP1 和MMP13 能夠促進肺癌腦轉移的發生。Li 等[38]對7 例肺腺癌伴腦轉移患者轉移灶與原發灶組織進行全外顯子測序，分析發現FAM129C 和ADAMTS在腦轉移組織中特異性突變，NKX2-1 高擴增和SAMD2/4 拷貝數丟失均與肺腺癌腦轉移密切相關。

Zhang 等[39]對70 例NSCLC（37 例伴有腦轉移）患者組織進行高通量測序，多變量分析表明GAP43 表達水平與腦轉移呈正相關，同時K-M 生存分析表明GAP43表達水平與患者預后呈負相關。體內外實驗中，敲低GAP43 可抑制癌細胞的遷移能力，深入研究發現GAP43通過介導Rac1/F-actin 通路促進NSCLC 腦轉移。Wei等[40]聯合分析TCGA、GEO 等多個數據庫，發現LPCAT1 在肺腺癌樣本中表達量顯著高于正常肺組織樣本，且表達量與患者預后呈負相關。敲低LPCAT1 可抑制癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力，在小鼠腦轉移模型中，阻斷其激活可顯著抑制腦轉移，進一步研究發現LPCAT1 可通過激活PI3K/Akt/MYC 通路促進肺腺癌的發展以及腦轉移。

5 總結與展望

長期以來，生存期短、預后差的NSCLC 腦轉移患者常被排除在臨床藥物實驗之外[41]；BBB 及BTB 等特殊結構也給腦轉移相關機制研究造成重重困難，種種原因導致關于NSCLC 腦轉移的研究甚少。在臨床中，EGFR 突變與NSCLC 腦轉移風險呈正相關，提示臨床醫生需加強對此類患者的隨訪。

FBLN1 隨著越來越多的目光聚集到NSCLC 腦轉移，無論是針對特殊屏障開發新型藥物載體、特異性高滲透藥物，還是不同給藥方式，以及多種療法聯合應用等研究均在如火如荼地開展。針對NSCLC 腦轉移機制的深入研究，也隨著測序等科研手段的不斷進步，喜報連連。正如前文所提到的ALCAM 等分子[37]通過改變細胞黏附能力，miR-9[29]、lnc-MMP2-2[35]、CADM2 等分子[39]通過調控EMT 進程或者其他如細胞惡性增殖、血管生成等途徑調控NSCLC 腦轉移。此外，MYC、YAP1 和MMP13 等[41]眾多在腦轉移組織中特異性差異表達的分子也與NSCLC 腦轉移密切相關。特別是聯合臨床樣本的測序結果，有力地證實了這些分子的臨床轉化應用價值，如作為腦轉移診斷或者預后的分子標志物，以及潛在的治療靶點。相信隨著更深入的研究的開展，特異性的藥物或者高效的療法終將面世，為臨床患者帶來福音。