肺癌是全球第二大常見(jiàn)癌癥，也是全球男性和女性癌癥相關(guān)死亡的主要原因。非小細(xì)胞肺癌 (NSCLC) 是最常見(jiàn)的肺癌類(lèi)型，占所有病例的 80% 以上。在晚期NSCLC患者中，超過(guò)70% 的患者發(fā)生骨轉(zhuǎn)移，其中80%發(fā)生在脊柱。

脊椎骨的紅骨髓具有特殊的血竇結(jié)構(gòu)，其中含有多種細(xì)胞因子、酶和激素，尤其是趨化因子。趨化因子是一個(gè)與結(jié)構(gòu)相關(guān)的小的分泌細(xì)胞因子家族，在炎癥和免疫中起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，趨化因子已被證明參與調(diào)節(jié)各種腫瘤進(jìn)展過(guò)程，如白細(xì)胞招募、腫瘤細(xì)胞遷移和增殖。

在這些趨化因子中，C-X3-C 基序趨化因子配體 1 (CX3CL1) 被認(rèn)為是腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中必不可少的調(diào)節(jié)因子。有趣的是，CX3CL1在脊椎骨的紅骨髓中比在肢骨中更豐富，這可能是脊柱轉(zhuǎn)移瘤的原因。盡管 CX3CL1 可能在脊柱腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮作用，但 CX3CL1 對(duì) NSCLC 脊柱轉(zhuǎn)移的幾個(gè)方面的影響，特別是對(duì) CTC 外滲到脊椎松質(zhì)骨的影響，這是腫瘤脊柱轉(zhuǎn)移的第一步和關(guān)鍵步驟，目前仍然尚不清楚。

以此為基點(diǎn)，上海復(fù)旦大學(xué)中山醫(yī)院骨科、胸外科以及美國(guó)密西西比州的JMS 燒傷和重建中心的多為研究學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，在Theranostics 上發(fā)表了題為《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》的研究論文。

該實(shí)驗(yàn)假設(shè)脊柱中CX3CL1表達(dá)的增加促進(jìn)了循環(huán)NSCLC細(xì)胞的粘附和跨內(nèi)皮遷移，并引發(fā)了NSCLC脊柱轉(zhuǎn)移。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了脊椎松質(zhì)骨和脊椎骨髓內(nèi)皮細(xì)胞 (VBMECs) 中 CX3CL1 的含量，確定CX3CL1 是否影響循環(huán) NSCLC 細(xì)胞的生物學(xué)行為，如粘附、跨內(nèi)皮遷移和侵襲，并探討了其潛在機(jī)制。最后，實(shí)驗(yàn)研究了阻斷 CX3CL1 介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)是否可以限制轉(zhuǎn)移并延長(zhǎng)體內(nèi)心內(nèi)模型的存活期。

部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

細(xì)胞粘附試驗(yàn)

采用平行平板流動(dòng)室灌注系統(tǒng)模擬脊椎血竇血流。在中間腔室底部植入單層VBMECs作為平行平板流動(dòng)腔室的固定相，以2',7'-bis-(2-carboxyethyl)5-(and-6)-carboxyfluorescein acetoxymethyl ester 標(biāo)記的腫瘤細(xì)胞為流動(dòng)相，密度為5 × 105/mL，無(wú)血清培養(yǎng)基。加入濃度為300 × 109 pl/L的血小板(pl)。在通道中心以1000 s-1的壁切變速率灌注細(xì)胞2 min(用注射泵以0.3 mL/min的流速將血液模擬物推入平行平板流室)。細(xì)胞流經(jīng)內(nèi)皮細(xì)胞固定相后，將非粘附的腫瘤細(xì)胞洗去，在熒光顯微鏡下計(jì)數(shù)貼壁熒光腫瘤細(xì)胞數(shù)量。
 

細(xì)胞共培養(yǎng)
 

Transwell 上腔室預(yù)涂有 Matrigel。在血清過(guò)夜后，將對(duì)照 A549、shCX3CR1-A549、對(duì)照H1975 或 shCX3CR1-H1975 細(xì)胞以 20,000 個(gè)細(xì)胞的密度接種到含有 100 µL 條件培養(yǎng)液的上腔室，培養(yǎng)基為對(duì)照或敲除CX3CL1(CX3CL1-KD)的VBMECs，用10% 的胎牛血清，培養(yǎng)6天。此外，由指定的 A549 或 H1975 細(xì)胞和 VBMEC 培養(yǎng)基組成的培養(yǎng)系統(tǒng)用 AKT 抑制劑 MK-2206 2HCI (3 µM) 或 PI3K 抑制劑 LY294002 (20 µM) 處理。在顯微鏡下測(cè)定細(xì)胞數(shù)。每孔中隨機(jī)選取5個(gè)區(qū)域，通過(guò)計(jì)數(shù)染色細(xì)胞數(shù)量來(lái)定量分析。



實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

該研究的結(jié)果證明，脊椎骨中高表達(dá)的 CX3CL1 / ICAM-1 通過(guò)驅(qū)動(dòng)循環(huán) NSCLC 細(xì)胞和 VBMECs 之間的脊柱特異性惡性循環(huán)來(lái)促進(jìn) NSCLC 脊柱轉(zhuǎn)移。該循環(huán)基于 CX3CL1 / ICAM-1 介導(dǎo)的 NSCLC 細(xì)胞-VBMEC 的相互作用，從而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲性和粘附性，改善VBMEC的通透性，并通過(guò)多種信號(hào)通路增加 NSCLC 細(xì)胞的跨內(nèi)皮遷移。該研究中描述的機(jī)制可能為預(yù)防NSCLC脊柱轉(zhuǎn)移提供潛在的新靶點(diǎn)。