摘要：原发性肝癌（肝细胞癌[HCC]和肝内胆管癌[ICC]）的发展与其物理微环境有关，特别是细胞外基质（ECM）刚度。针对ECM刚度的潜在抗癌策略包括预防/逆转硬化过程和破坏癌细胞对ECM机械信号的反应。然而，每种策略都有其局限性。

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原发性肝癌（肝细胞癌[HCC]和肝内胆管癌[ICC]）的发展与其物理微环境有关，特别是细胞外基质（ECM）刚度。针对ECM刚度的潜在抗癌策略包括预防/逆转硬化过程和破坏癌细胞对ECM机械信号的反应。然而，每种策略都有其局限性。

2024年12月20日，浙江大学梁霄，徐俊杰，Shangguan Liqing共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“Synergistic Anticancer Strategy Targeting ECM Stiffness: Integration of Matrix Softening and Mechanical Signal Transduction Blockade in Primary Liver Cancers”的研究论文。该研究通过整合ECM软化和阻断ICC细胞内机械信号转导，构建了一种针对ECM刚度的协同抗癌策略（ICCM@NPs+siABHD11-AS1@BAPN），可以为以ECM刚度为特征的癌症的治疗提供见解。

与HCC相比，ICC具有更硬的外膜和更差的预后。因此，选择ICC来研究ECM刚度对癌症进展的影响机制，以及针对ECM刚度的综合抗癌策略的应用。181例原发性肝癌组织芯片(ICC, n=91；HCC（n=90）和TCGA mRNA测序分析表明，ECM刚度可以影响原发性肝癌的表型。YAP1/ABHD11-AS1/STAU2/ZYX/p-YAP1通路是探索ICC细胞ECM机械信号传导的特定机制及其对癌症进展的影响的有用切入点。

细胞外基质（ECM）由胶原蛋白、纤维连接蛋白、糖胺聚糖、弹性蛋白、层粘连蛋白以及这些分子的各种组合组成，在3D空间中形成了一个非细胞大分子框架。在实体恶性肿瘤的背景下，正常ECM稳态的破坏通常被认为是一个决定性的特征。ECM在癌症生物学中很重要，它提供机械支持，调节微环境，并作为信号分子的来源。越来越多的证据表明，癌症的发展受到外基质物理特性的强烈影响，特别是其硬度。当肿瘤形成时，ECM会变得更硬。这种趋势可归因于多种因素，包括基质沉积增强、胶原交联、纤维硬化、细胞密度升高、间质液压力升高以及细胞间相互作用加剧。硬化的ECM不仅是各种类型癌症的共同特征，而且是癌症进展的重要因素，因为硬化的ECM增强了癌细胞的生长、存活和迁移能力，从而促进了上皮-间质转化。

原发性肝癌包括肝细胞癌（HCC）和肝内胆管癌（ICC），由于几个原因，原发性肝癌是研究实体恶性肿瘤中ECM硬度影响的有用模型。首先，肝脏是一个具有丰富的ECM的器官，ECM的性质直接影响肝细胞的行为。其次，肝癌往往与肝纤维化的发展同时发生，导致ECM重塑和硬化，从而改变癌细胞所在的微环境。第三，原发性肝癌是全球最常见的癌症之一。2020年，它在新诊断的恶性肿瘤中排名第六，是全球癌症相关死亡的第三大原因。原发性肝癌微环境中ECM的重塑可影响机械信号转导。以大量ECM沉积为特征的慢性肝病可能将机械压力传递给底层肝细胞、门静脉成纤维细胞、肝窦内皮细胞和肝星状细胞。在HCC病例中，受癌症影响的肝脏的刚度值可达到20 kPa以上的水平。

在机械可调节的“硬凝胶”上培养的HCC细胞表现出依赖于有丝分裂信号的生长状态，而在“软凝胶”上培养的细胞表现出干细胞的特征。癌细胞表面的机械传感器将肿瘤微环境中的机械信号转化为生物信号。在这些受体中，整合素因其参与ECM-细胞相互作用而被广泛研究。整合素连接ECM与细胞骨架并激活机械信号转导途径。它们还通过各种衔接蛋白将细胞骨架与肌动球蛋白连接起来，机械刺激的整合素激活下游激酶Src和FAK以及GTP酶（如Rac和RhoA）。YAP1信号通路在HCC中很重要，将ECM刚度和机械信号与癌症的发展联系起来。在肝纤维化个体中，由较硬的ECM引起的机械压力被发现抑制Hippo通路，导致YAP1水平升高及其核易位。在细胞核内，YAP1作为转录辅激活因子，与相应的转录因子结合，上调一组特定的靶基因。

ABHD11-AS1对体内肿瘤增殖和转移的影响（图源自Advanced Science）

基于与ECM刚度相关的分子机制的抗癌策略目前正在开发中。预防/逆转ECM硬化和破坏癌细胞对ECM机械信号的细胞内反应可能是潜在的抗癌策略。鉴于ECM的硬化很大程度上取决于ECM内部的过度沉积和交联，可以通过降解ECM和减少其交联来防止或逆转ECM的硬化。β-氨基丙腈（BAPN）是一种特异性赖氨酸氧化酶（LOX）抑制剂，其作用机制是与LOX酶的活性位点竞争结合，阻止其氧化氨基酸残基。这种作用减少了胶原纤维的交联，从而影响了ECM的结构和机械性能。之前的研究证实了BAPN可以降低HCC的组织硬度和胶原含量。尽管BAPN可用于防止基质交联引起的病理进展，但它有一些局限性，包括毒性以及ECM的软化或降解消除了癌症侵袭的障碍，这一直阻碍着它的临床应用。

I型胶原的机械约束可以抵消癌症相关成纤维细胞的促癌作用，这表明盲目降解ECM可能会产生意想不到的后果，而在靶向癌症相关成纤维细胞的同时保留I型胶原可能更有利。如前所述，YAP1信号通路被广泛认为在癌细胞对来自ECM的机械信号的细胞内反应中起重要作用，而ECM刚度影响YAP1在细胞内的定位和活性。然而，YAP1是一个关键的转录调节因子，驱动细胞的形状、迁移和分化以及细胞的生长和增殖的调节。因此，直接抑制YAP1的表达也可能影响正常细胞的各个方面，有必要筛选合适的靶点，这些靶点对来自ECM的机械信号有反应，但又能区分癌细胞和正常细胞，从而避免对正常细胞的损伤。还应该指出的是，突破刚度的外膜是细胞内精确分子治疗的一个具有挑战性和问题的方面。因此，上述两种抗癌策略单独应用时都有一定的局限性。为了克服这些限制建议将这些方法整合起来，发挥各自的优势，促进互补。

然而，相关领域对机制的探索和治疗策略的应用往往基于HCC，并且关于ECM刚度与ICC发病和进展之间关系的文献有限。深入研究表明，ICC的ECM明显硬于HCC，且ICC的恶性程度较高，长期预后较差。因此，在证明ECM刚度可以影响原发性肝癌的表型后，使用ICC进一步探索ECM刚度对癌症进展影响的具体机制以及针对ECM刚度的抗癌策略应用的效果。研究首先筛选了响应ECM刚度的功能性长链非编码RNA (lncRNAs) (ABHD11-AS1)，并将其鉴定为以前未发现的ICC新转录物。接下来，以YAP1/ABHD11-AS1/STAU2/ZYX/p-YAP1信号通路为切入点，探索ICC细胞中ECM传导机械信号的具体机制及其对癌症进展的影响。研究还构建了一种协同抗癌策略（ICCM@NPs+siABHD11-AS1@BAPN），通过整合ECM软化和阻断ICC中细胞内机械信号转导来靶向ECM刚度，旨在为以刚度ECM为特征的癌症治疗的发展提供见解。

参考消息：

来源：临床肝胆病杂志一点号