Cancer Res：浙江大学张红河​团队揭示转移性结直肠癌向肝转移的作用新机理

肝转移是结直肠癌患者发病率和死亡率的主要原因。更好地了解结直肠癌肝趋向和转移的生物机制，有助于识别改善预防和治疗策略。

2024年7月24日，浙江大学张红河团队在Cancer Research在线发表题为“AFDN deficiency promotes liver tropism of metastatic colorectal cancer”的研究论文。该研究在小鼠结直肠癌模型中进行了全基因组CRISPR敲除筛选，发现缺乏AFDN（一种在建立和维持细胞间接触中起作用的蛋白质）可驱动肝转移。

在结直肠癌患者中，AFDN的高表达与延长的生存期相关。缺乏AFDN的结直肠癌细胞更倾向于转移到肝脏，而非肺部。原发部位结直肠癌细胞中AFDN的缺失通过破坏紧密的细胞间连接促进癌细胞迁移和侵袭。此外，AFDN缺乏的结直肠癌细胞中CXCR4的表达通过JAK-STAT信号通路增加，这降低了AFDN缺乏的结直肠癌细胞的运动性，并促进它们在肝脏的定植。总体而言，这些数据阐明了AFDN缺失促进结直肠癌肝趋向转移的机制。

癌细胞选择性转移到特定器官是一个复杂的过程，不仅受解剖因素的影响，还受生物和器官特异性微环境因素的影响。多种理论为癌细胞转移的器官嗜性提供了直接证据，例如“种子和土壤”理论、转移前生态位（PMN）概念以及癌细胞与目标器官微环境中的基质细胞之间的相互作用。具体而言，转移前生态位是指由原发肿瘤部位的细胞产生的可溶性因子和细胞外囊泡（EVs），它们可以改变远端器官的微环境以容纳迁移的癌细胞并促进其生长。此外，散播的肿瘤细胞（DTCs）可以在循环系统和新组织环境中进入休眠状态，逃避免疫监视，并与组织微环境相互作用以从休眠中苏醒。最终，转移性定植需要依赖于癌细胞的内在特性以及目标器官细胞提供的有利肿瘤微环境的多种生物过程。

AFDN在结直肠癌肝转移的发生发展中起关键作用（图片源自Cancer Research ）

在结直肠癌（CRC）转移到肝脏的过程中，CRC细胞的内在特性、转移前生态位以及与微环境中的分子和细胞的相互作用都会影响转移。一旦CRC细胞成功进入肝微环境，它们就会与肝窦内皮细胞上的细胞粘附分子相互作用，导致散播的肿瘤细胞（DTCs）的捕获和粘附。栓塞也可能有助于转移的发展。当大量肿瘤细胞侵入肝脏时，Kupffer细胞（KCs）的抗肿瘤功能可能会被压倒。CRC细胞可能与KCs相互作用以刺激肝细胞生长因子（HGF）、血管内皮生长因子（VEGF）和其他生长因子的分泌。这种刺激促进了肿瘤细胞的增殖和血管生成。

此外，Kupffer细胞（KCs）分泌的TGF-β可以刺激肝星状细胞（HSCs）的活化，诱导细胞外基质蛋白（如纤维状胶原和层粘连蛋白）的沉积，并引发纤维化反应。这一过程促进了癌细胞的粘附和转移扩展。肝细胞在肝转移中也起着重要作用，因为乳腺癌细胞可以通过claudin2介导的细胞间相互作用与肝细胞相互作用。肝细胞还可以释放多种生长因子，如IGF1、HRG和HGFL，所有这些因子都可以促进肿瘤的生长、运动性和侵袭性(7-9)。然而，肝细胞如何促进肿瘤转移的机制尚不完全清楚。

肿瘤细胞转移可以被认为是一个侵袭-转移级联过程，初始步骤是局部侵袭，肿瘤细胞突破细胞外基质中的粘附相互作用。准确建立顶端-基底细胞极性对于正常的上皮屏障功能至关重要。细胞极性的丧失不仅导致上皮细胞渗漏，还会导致细胞极性和组织混乱，这是晚期上皮肿瘤的特征。AFDN（也称为afadin或MLLT4）位于第6号染色体上，是粘附连接（AJs）的主要成分，形成相邻上皮细胞之间的粘附连接。作为粘附连接的支架蛋白，AFDN可以招募钙粘蛋白或nectins并与肌动蛋白相互作用以促进粘附连接的形成。

此外，AFDN与紧密连接（TJ）蛋白ZO-1、claudin和occludin相互作用并参与TJ的形成。AFDN在肿瘤中的作用首先在急性髓性白血病中被报道，其中与赖氨酸特异性甲基转移酶2A（MLL）融合导致AFDN的亚细胞定位改变并激活Ras信号通路，促进急性髓性白血病的进展并导致预后不良。然而，AFDN在各种实体瘤中主要起到抑癌作用。AFDN表达的丧失或下调与CRC、骨肉瘤、子宫内膜癌、乳腺癌和胰腺癌的预后不良相关。在胰腺癌中，AFDN的丧失不仅破坏了粘附和紧密连接，还上调了Snail的表达，促进了上皮-间充质转化（EMT）和转移。AFDN还通过与CRC中的囊性纤维化跨膜电导调节因子（CFTR）相互作用，维持粘附连接并抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。

然而，AFDN在CRC患者肝脏中的生物学功能和分子机制仍不清楚。因此，在本研究中，作者采用CRISPR-Cas9 sgRNA文库筛选揭示了AFDN缺失在CRC肝转移中的关键作用，通过破坏细胞间的紧密连接。作者的研究结果表明，AFDN缺失可以促进CRC的肝嗜性转移。

原文链接：

https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-23-3140