椎骨中的干细胞分泌一种充当肿瘤吸附剂的蛋白质
科学家发现了一种新型干细胞，可以形成脊柱组织（在小鼠中，这些干细胞及其产生的细胞以绿色显示）。J. SUN等人/ 《Nature》 2023
当乳腺癌扩散时，它通常会瞄准脊柱。现在科学家们可能终于找到了原因。
纽约市威尔康奈尔医学院的病理学家马修·格林布拉特 (Matthew Greenblatt) 及其同事于近日在《Nature》杂志上报道，一种新发现的干细胞可将癌细胞驱至椎骨中的骨骼。这一发现有助于解释一个长期存在的转移之谜：为什么有些癌症会脱离其起源部位，穿过血流并在脊柱中定居。
“这是我们对骨转移理解的重大进步，”休斯敦贝勒医学院的癌症生物学家张翔说。
在患有转移性乳腺癌的人中，大约 70% 的人随后会患上骨癌。在骨骼中的骨骼中，癌细胞优先寻找椎骨。对于这些患者来说，“脊柱转移是最常见的并发症之一，”格林布拉特说，“也是最可怕的并发症之一。” 扎根于脊柱的肿瘤会挤压脊髓，脊髓中含有对身体感觉和运动至关重要的神经束。这种损伤会妨碍人们行走和控制膀胱和肠道的能力，并缩短他们的寿命。
格林布拉特说，几十年来医生们就知道一些癌症会优先选择脊柱，但没有人对其中的原因有一个很好的解释。1940 年提出的一个想法，即咳嗽等行为会使血液偏离正常轨道，并以某种方式将癌细胞转移到椎骨上，这一想法至今仍然存在。这是格林布拉特在还是医学生时学到的。但对于他和他的团队来说，“这对我们来说没有科学意义。”
最终有意义的是干细胞。研究人员预感到椎骨内的干细胞与骨骼其他部位的干细胞不同，比如手臂和腿的长骨。在实验室里，这就是他们的发现。格林布拉特的团队从小鼠椎骨中提取了一群干细胞，这与从长骨中收集的干细胞截然不同。研究人员发现，这些新的干细胞开启了一组独立的基因，并且在实验中表现不同。
到目前为止，科学家们还不知道这两种类型的骨骼含有不同的干细胞群。“我们认为它们是相同的，”比利时鲁汶大学的细胞和分子内分泌学家 Geert Carmeliet 说，他没有参与这项工作，但写了一篇附带的评论。该团队的发现提出了脊髓干细胞可能在脊柱疾病中发挥作用的可能性。
黑色背景上的红色小鼠椎骨图像与新识别的绿色干细胞类型混合。
在小鼠实验中，由一种新发现的干细胞形成的椎骨（红色）将乳腺癌细胞（绿色）招募到骨组织中。结果表明，干细胞是乳腺癌脊柱转移的关键驱动因素。
J. SUN等人/ 《Nature》 2023
在一项关键实验中，格林布拉特的团队将脊髓干细胞移植到小鼠的一条后腿中，并将长骨干细胞移植到另一条后腿中。每次移植都会在动物体内形成微型骨骼或类器官——例如，右侧的一根小椎骨，左侧的一小块长骨。然后，研究人员将乳腺癌细胞注射到小鼠体内并观察它们的结局。
细胞流向小椎骨的频率几乎是流向小长骨的两倍，就好像被一种名叫花衣魔笛手的家伙所引诱一样。卡梅利特说，这是一种优雅的方式，表明“肿瘤细胞优先来到[椎骨]类器官，而不是长骨的类器官。”
研究小组发现，在小鼠和人类中发现的新发现的脊髓干细胞会分泌一种名为 MFGE8 的蛋白质，该蛋白质充当肿瘤引诱剂，将癌细胞吸引到脊髓组织。格林布拉特说，这种蛋白质可能不是唯一的因素，“但它是驱动肿瘤细胞进入脊柱的一个重要因素。”
阻断 MFGE8 可能可以预防或治疗脊柱转移。“我认为这绝对值得进一步调查，”张说。但是，他指出，现在了解其治疗意义还为时过早。
格林布拉特的团队目前正在探索新的干细胞是否可以将其他类型的肿瘤细胞招募到脊柱。例如，当前列腺癌扩散时，它也往往会比其他类型的骨骼转移到椎骨。他和他的同事们也很好奇我们的骨头是否还隐藏着其他东西。“我们开始考虑骨骼中可能还剩下什么其他干细胞有待发现。”
论文原文：
J. Sun et al. A vertebral skeletal stem cell lineage driving metastasis. Nature. Vol. 621, September 13, 2023, p. 602. doi: 10.1038/s41586-023-06519-1.
G. Carmeliet. Stem cells provide clues to why vertebrae attract tumour cells. Nature. Vol. 621, September 13, 2023, p. 481. doi: 10.1038/d41586-023-02768-2
