预防NSCLC脊柱转移的潜在新靶点

肺癌是全球第二大常见癌症，也是全球男性和女性癌症相关死亡的主要原因。非小细胞肺癌 (NSCLC) 是最常见的肺癌类型，占所有病例的 80% 以上。在晚期NSCLC患者中，超过70% 的患者发生骨转移，其中80%发生在脊柱。

脊椎骨的红骨髓具有特殊的血窦结构，其中含有多种细胞因子、酶和激素，尤其是趋化因子。趋化因子是一个与结构相关的小的分泌细胞因子家族，在炎症和免疫中起着至关重要的作用。近年来，趋化因子已被证明参与调节各种肿瘤进展过程，如白细胞招募、肿瘤细胞迁移和增殖。

在这些趋化因子中，C-X3-C 基序趋化因子配体 1 (CX3CL1) 被认为是肿瘤转移过程中必不可少的调节因子。有趣的是，CX3CL1在脊椎骨的红骨髓中比在肢骨中更丰富，这可能是脊柱转移瘤的原因。尽管 CX3CL1 可能在脊柱肿瘤进展中发挥作用，但 CX3CL1 对 NSCLC 脊柱转移的几个方面的影响，特别是对 CTC 外渗到脊椎松质骨的影响，这是肿瘤脊柱转移的第一步和关键步骤，目前仍然尚不清楚。

以此为基点，上海复旦大学中山医院骨科、胸外科以及美国密西西比州的JMS 烧伤和重建中心的多为研究学者进行了相关研究，在Theranostics 上发表了题为《Vertebral-specific activation of the CX3CL1/ICAM-1 signaling network mediates non-small-cell lung cancer spinal metastasis by engaging tumor cell-vertebral bone marrow endothelial cell interactions》的研究论文。

该实验假设脊柱中CX3CL1表达的增加促进了循环NSCLC细胞的粘附和跨内皮迁移，并引发了NSCLC脊柱转移。为了验证这一假设，实验检测了脊椎松质骨和脊椎骨髓内皮细胞 (VBMECs) 中 CX3CL1 的含量，确定CX3CL1 是否影响循环 NSCLC 细胞的生物学行为，如粘附、跨内皮迁移和侵袭，并探讨了其潜在机制。最后，实验研究了阻断 CX3CL1 介导的信号传导是否可以限制转移并延长体内心内模型的存活期。

部分实验过程：

细胞粘附试验

采用平行平板流动室灌注系统模拟脊椎血窦血流。在中间腔室底部植入单层VBMECs作为平行平板流动腔室的固定相，以2',7'-bis-(2-carboxyethyl)5-(and-6)-carboxyfluorescein acetoxymethyl ester 标记的肿瘤细胞为流动相，密度为5 × 105/mL，无血清培养基。加入浓度为300 × 109 pl/L的血小板(pl)。在通道中心以1000 s-1的壁切变速率灌注细胞2 min(用注射泵以0.3 mL/min的流速将血液模拟物推入平行平板流室)。细胞流经内皮细胞固定相后，将非粘附的肿瘤细胞洗去，在荧光显微镜下计数贴壁荧光肿瘤细胞数量。
 

细胞共培养
 

Transwell 上腔室预涂有 Matrigel。在血清过夜后，将对照 A549、shCX3CR1-A549、对照H1975 或 shCX3CR1-H1975 细胞以 20,000 个细胞的密度接种到含有 100 µL 条件培养液的上腔室，培养基为对照或敲除CX3CL1(CX3CL1-KD)的VBMECs，用10% 的胎牛血清，培养6天。此外，由指定的 A549 或 H1975 细胞和 VBMEC 培养基组成的培养系统用 AKT 抑制剂 MK-2206 2HCI (3 µM) 或 PI3K 抑制剂 LY294002 (20 µM) 处理。在显微镜下测定细胞数。每孔中随机选取5个区域，通过计数染色细胞数量来定量分析。



实验结论：

该研究的结果证明，脊椎骨中高表达的 CX3CL1 / ICAM-1 通过驱动循环 NSCLC 细胞和 VBMECs 之间的脊柱特异性恶性循环来促进 NSCLC 脊柱转移。该循环基于 CX3CL1 / ICAM-1 介导的 NSCLC 细胞-VBMEC 的相互作用，从而增强肿瘤细胞的侵袭性和粘附性，改善VBMEC的通透性，并通过多种信号通路增加 NSCLC 细胞的跨内皮迁移。该研究中描述的机制可能为预防NSCLC脊柱转移提供潜在的新靶点。