癌症研究新视角，发文利器血小板

哈喽各位小伙伴新年好呀，2024年你是否想好从哪个角度下手癌症研究呢，今天小编给大家推荐一个癌症研究的新视角，也是新一年的SCI发文利器，没错，就是大家熟悉的血小板。血小板是无核的、寿命短暂的细胞碎片，主要以其在止血和病理性血栓形成中的关键作用而闻名。

研究表明血小板在病理生理过程中发挥关键作用，包括炎症、组织修复以及肿瘤生长和转移。近年来，已有研究表明血小板与肿瘤细胞动态互动，血小板能够促进肿瘤细胞的生存和增殖。免疫逃逸，以及对化疗的抵抗。今天小编就给大家带来23年12月发表在《NATURE REVIEWS CANCER》（IF/JCR分区：78.5/Q1）上的高分综述，想做血小板？看这一篇就够了！

上车血小板，逐梦国自然

小编将分5部分内容对本综述进行解读分享：

• 肿瘤细胞对血小板生物学特性的调控

• 血小板-肿瘤直接和间接作用

• 血小板对肿瘤进展的影响

• 以血小板为靶点进行肿瘤治疗

• 肿瘤教育血小板（TEPs）在癌症诊断和预后领域的潜力

一、肿瘤细胞对血小板生物学特性的调控

（1）血小板水平升高

在卵巢癌、肺肺癌和胃癌中，发生血道转移和复发的患者具有更高的血小板增多发生率。尤其是在卵巢癌晚期患者，血小板增多的发生率可高达65%。这表明血小板计数的增加可能是某些癌症的预测因子，也是监测肿瘤进展的一种方式。在卵巢癌中，肿瘤诱导的血小板增多主要归因于肿瘤细胞产生的 IL-6，其被释放到血液中，刺激肝脏生成血小板生成素（TPO）。然后，TPO与存在于巨核细胞上的TPO受体c-Mpl结合，刺激它们在骨髓内的生长和成熟。成熟的巨核细胞随后形成血小板前体延伸，最终分裂成血小板（图1）。

除了IL-6之外，肿瘤细胞和基质细胞还分泌粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、趋化因子配体5（CCL5）和血小板因子4（PF4）进入肿瘤微环境，刺激血小板产生。抑制这些因子已被证明能够抑制肿瘤相关的巨核细胞增殖以及随后的血小板产生，在乳腺癌小鼠模型中得到了证实。

（2）肿瘤细胞激活血小板

研究表明，肿瘤细胞分泌的激活因子，如血小板激动剂腺苷二磷酸和IgG，或功能性蛋白质和RNA，可以导致血小板蛋白质组和转录组的显著变化，增加了血小板的促凝、促血管生成和促转移性质（图1）。此外，电子冷冻切片学研究揭示了卵巢癌患者的血小板中存在解体的微管和升高的线粒体数量，这表明癌症可以诱导血小板形态和结构特性的变化。然而，导致这些血小板变化的机制仍然不清楚。

血小板内容和结构的改变可以诱导血小板的过度活跃或激活，表现为血液中存在可溶性CD40配体和可溶性P选择素等血小板激活标志物，以及体外对激动剂的更高敏感性。血小板聚集研究显示，与健康供体相比，转移性卵巢癌、胰腺癌和乳腺癌患者的血小板在ADP、肾上腺素和胶原等激动剂刺激下聚集的速率显著更高。更重要的是，这种对血小板的激活可以导致与癌症相关的血栓形成（图1），如果不治疗，可能导致患者的血栓栓塞死亡。

在生理止血中，血小板激活主要由多个粘附受体引发，一些研究表明，肿瘤环境下对血小板激活主要依赖于血小板表达的基于酪氨酸的激活基序（ITAM）含有的免疫受体，如GPVI、CLEC2和FcγRIIa。GPVI和CLEC2与肿瘤细胞表达的galectin 3和podoplanin的相互结合触发ITAM区域的磷酸化，导致脾酪氨酸激酶（Syk）的招募以及下游信号分子蛋白激酶C和整合素αIIbβ3的激活，随后引发颗粒释放。此外，肿瘤细胞释放的高迁移性群体框蛋白1（HMGB1）可以通过与血小板表达的Toll样受体4（TLR4）的相互作用激活血小板，启动髓样分化因子88（MyD88）依赖的cGMP-PKG信号通路。肿瘤细胞可以分泌可溶性促凝因子，如凝血酶，以及携带组织因子（TF）的胞外囊泡，进入循环以依赖受体的方式激活血小板。从肿瘤细胞分泌的胞外囊泡还能够运送活性分子，包括功能性蛋白质和核酸，进入血小板。

此外，血小板的蛋白质组学特征已被发现因肿瘤类型和阶段而异。未来的研究有必要探讨特定的血小板活动和功能变化是否与特定的肿瘤类型和阶段相关，以全面定义受肿瘤“教育”的血小板的特征。

图1：肿瘤细胞对血小板生物学特性的调控

二、血小板-肿瘤直接和间接作用

（1）直接作用

血小板与肿瘤细胞的直接接触可以触发血小板激活并在肿瘤细胞表面形成微凝聚物（图2，左侧），从而保护肿瘤细胞免受免疫识别。最近的研究揭示了癌细胞与血小板接触时可以以膜融合依赖或动力蛋白依赖的方式吞噬整个血小板。这使得脂质、RNA和蛋白质从血小板到癌细胞转移，增强了癌细胞的干细胞特性和增殖能力。此外，在携带循环胰腺肿瘤细胞的小鼠模型中，吞噬血小板使细胞成功进行免疫逃逸；血小板衍生的蛋白质，如G蛋白信号调节因子18（RGS18），转移到肿瘤细胞中，上调了肿瘤细胞表面的人类白细胞抗原E（HLA-E）表达，HLA-E可以与自然杀伤细胞（NK细胞）上的NKG2A结合，抑制NK细胞活性，从而促进转移。这些发现表明，肿瘤细胞可以通过摄取和呈现或利用血小板衍生的脂质、核酸和蛋白质来执行“血小板拟态”，以逃避免疫系统并增强其增殖和转移能力。

（2）间接作用

血小板还可以以一种与接触无关的方式释放许多促生存、促血管生成和免疫调节因子，以构建和维持原发和转移性肿瘤微环境（图2，右侧）。血小板释放的胞外囊泡（PEVs），包括微粒和外泌体，能够通过功能性膜蛋白（如GPIbα、整合素αIIbβ3和P选择素）与肿瘤细胞相互作用，以促进肿瘤细胞的增殖。考虑到分泌机制、粒子大小和内容特征的差异，有必要了解血小板微粒和外泌体之间微RNA组成的差异，以精确而安全地瞄准PEVs，以有效抑制肿瘤细胞的增殖或转移。

图2：血小板-肿瘤细胞直接和间接的相互作用

三、血小板对肿瘤进展的影响

（1）促进肿瘤细胞增殖

在原发肿瘤中，一些血小板主要通过由黏附激酶（FAK）和CX3C趋化因子受体1（CX3CR1）介导的途径，从邻近的血管渗透到肿瘤基质中，通过它们的表面受体，如整合素αIIbβ3、P选择素和CLEC2，与肿瘤细胞结合。在小鼠血管内皮瘤细胞中，与血小板的直接接触显示增强了整合素β3的表达水平，激活了整合素β3-Akt依赖的增殖信号通路。血小板还释放可溶性细胞因子，包括表皮生长因子（EGF）、PDGF79和前TGFβ，血小板自身将其转化为其活性形式TGFβ65，促进肿瘤细胞增殖。尽管已经报道了血小板在肿瘤基质中的各种功能，但血小板如何从血管机械性地渗透到基质区仍然大部分未知。进一步鉴定参与血小板外流过程的关键调控分子可能有助于控制内源性血小板向肿瘤基质的招募，从而抑制肿瘤生长。

（2）促进血管生成和血管成熟

血小板产生多种促血管生成因子，包括血管内皮生长因子（VEGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）和血小板源内皮细胞生长因子（PD-ECGF），这些因子促使非血管化的肿瘤（直径约100-200μm）转变为更大的血管化肿瘤。尽管已经报道血小板中也上调了一些抗血管生成因子，如PF4和血小板来源的血栓斑素1（TSP1），但总体上，血小板释放物对肿瘤微环境的影响是促进血管生成。特别是，研究表明，血小板释放的微粒还能够上调人类肺癌细胞中促血管生成因子（如VEGF、IL-8和肝细胞生长因子（HGF））的转录水平，并降低血管内皮细胞中抑制血管生成的因子TSP1的翻译水平。此外，血小板还能向骨髓传递动员信号，如粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）、基质金属蛋白酶9（MMP9）和肿瘤坏死因子（GM-CSF），增加骨髓来源的细胞（BMDCs）释放到循环中。循环中的BMDCs然后可以被血小板来源的促血管生成因子，如VEGF、血管生成素1（Ang1）和基质细胞来源的因子-1α（SDF1α），招募到肿瘤微环境，分化为成熟的内皮细胞，并诱导血管网络的形成。血小板还是血清Ang1的重要来源，Ang1不仅诱导内皮细胞成熟，而且促进外周细胞的包被和基底膜沉积，从而促进血管的形成和成熟。这对肿瘤血管完整性的保护作用确保了肿瘤组织有足够的血液和营养供应以支持其快速生长。

（3）促进肿瘤免疫逃脱

血小板与其他非肿瘤细胞和细胞外基质一起形成了肿瘤细胞增殖的“土壤”，有助于肿瘤逃避免疫监视并抑制抗肿瘤免疫反应。据报道，肿瘤微环境中的血小板会影响抗肿瘤适应性免疫反应，因此抑制血小板活性可以增强免疫治疗的疗效血小板还通过降低抗原呈递效率来抑制免疫应答，此外血小板通过表面P-selectin或分泌的TGFβ108直接和/间接地阻碍T细胞受体（TCR）触发的T细胞激活和增殖。血小板还表达PD-L1并上调肿瘤细胞上的PD-L1，诱导细胞毒性CD8+ T细胞耗竭。血小板来源的TGFβ1、5-羟色胺和PGE2也是强效的免疫抑制剂，诱导巨噬细胞和中性粒细胞的免疫抑制分化。关于血小板在免疫微环境中的作用，包括免疫细胞浸润、免疫细胞活性和对免疫疗法的反应速率等方面的肿瘤组织特异性血小板消耗的影响，还有待进一步研究。

（4）对耐药性的影响

为了维持肿瘤的生长和进展，已经证明血小板能够保护肿瘤细胞免受化疗药物的细胞毒作用。例如，在用顺铂、卡铂和紫杉醇处理的人类卵巢癌球体中，血小板释放物的存在促使癌干细胞存活，表明血小板保护癌细胞免受化疗的影响。此外，发现血小板源性微粒可以将微小RNA传递到急性单核细胞白血病细胞中，降低了肿瘤细胞对化疗药物多柔比星的敏感性。类似地，在卵巢癌的小鼠肿瘤模型中，输注来自健康小鼠的休息状态的血小板保护了肿瘤免受多西他赛引起的细胞死亡。总的来说，这些发现表明，血小板源性因子可能成为对抗化疗耐药性的治疗靶点。

（5）助力癌细胞侵袭

血小板通过将原发肿瘤细胞转移到血管周围区域，并赋予它们上皮-间质转化（EMT）表型来促进肿瘤的转移（图3）。血小板附着于肿瘤细胞上激活了Wnt-β-catenin和NF-κB信号通路，增强了EMT相关基因（如Snail1和Vim）的转录。血小板释放的外泌体（PEVs）还可以将12-脂氧合酶转移到癌细胞中，生成促进EMT的12S-羟基二十四碳五烯酸。值得注意的是，如果没有持续来自血小板源信号的刺激，许多经历EMT的肿瘤细胞将会恢复到上皮状态。血小板已被证明是肿瘤细胞进入血液时的第一应激者。在实验性的转移性肿瘤模型中，肿瘤细胞经静脉注射到健康小鼠体内后，约1分钟内血小板微聚集体开始在肿瘤细胞周围形成，这一现象被称为肿瘤细胞诱导的血小板聚集（TCIPA）。这些微聚集不仅提供了物理屏障，保护肿瘤细胞免受免疫监视和血流剪切力的损伤，而且还促进了肿瘤细胞的浸润表型。

在成功通过全身循环后，肿瘤细胞在转移到远处器官中的下一步是在血管内停滞。血小板或血小板源性微粒可以通过转移表面粘附受体，如CD61（整合素-β3），到肿瘤细胞膜上，增强肿瘤细胞附着于血管内皮的能力。血小板还可以通过直接桥接内皮与循环肿瘤细胞（CTC）来促进肿瘤细胞在内皮上的停滞。

一旦肿瘤细胞附着于内皮，下一个挑战就是穿越内皮屏障进入组织空间。一些研究表明，从被激活的血小板释放的ATP可以作用于内皮细胞上的P2Y2受体，破坏内皮细胞间的连接，增强通透性。此外，血小板还释放CXCL5、CXCL7和溶解磷脂酸，直接招募促进肿瘤细胞跨内皮迁移的粒细胞。血小板对肿瘤转移的影响因原发肿瘤的解剖位置、肿瘤细胞上表达的粘附分子、肿瘤激活血小板的能力以及转移部位偏好等因素而异。未来的研究需要深入探讨肿瘤类型与依赖血小板进行转移的关联。

（6）助力癌细胞建立转移微环境

循环肿瘤细胞进入远离肿瘤的组织并非都能成功定植；如果早期没有准备好转移前微环境，许多细胞会死亡或保持静止。一项研究揭示了血小板和VEGFR2+的骨髓源细胞（BMDCs）是来自侵袭性原发肿瘤向远离的慢性部位传递血管生成信号的媒介，为准备转移前的微环境提供支持。血小板可以从原发肿瘤中摄取促血管生成和促炎因子，并在与转移部位肿瘤细胞表达的暴露的胶原和CD24接触时释放它们，诱导远离肿瘤的血管生成和转移性肿瘤的生长。原发肿瘤微环境还可以诱导VEGFR2+ BMDCs的扩张，并通过来自肿瘤细胞分泌的VEGF促进它们迁移到远离的转移前部位。一旦到达，VEGFR2+ BMDCs有助于新血管形成，并上调肿瘤细胞上的CD24的表达，以招募更多的血小板，进一步加速肿瘤的生长。

图3：血小板促进肿瘤进展

四、以血小板为靶点进行肿瘤治疗

鉴于血小板的促癌作用，抗血小板疗法被认为是一种有前途的癌症治疗途径。研究表明，阿司匹林能够消除血小板释放的促血管生成的血管内皮生长因子（VEGF），减少肿瘤细胞的增殖、上皮-间质转化（EMT）和迁移，从而抑制肿瘤生长和转移。在临床相关剂量下对抗血小板P2Y12受体能够抑制乳腺癌和黑色素瘤小鼠模型中的肺部和肝部转移。此外，抗血小板整合素αIIbβ3的抗体发现能够阻止血小板微小凝集体在循环肿瘤细胞周围的形成，并抑制黑色素瘤肿瘤小鼠的肺转移。更重要的是，抗血小板药物与化疗或免疫疗法的联合使用能够显著增强这些药物在肿瘤组织中的积累和渗透。此外，最近的一项使用单细胞RNA测序的研究表明，肿瘤还可能使巨核细胞的亚群经过特殊处理生成肿瘤调控的血小板；在乳腺肿瘤小鼠骨髓中也发现血小板促转移的调节因子S100A8/A9和脂联素2上调。在巨核细胞成熟过程中发现的异常成分主要是由肿瘤源性细胞因子（如CCL5和IL-6）和肿瘤诱导的全身性炎症引起的。这些发现为肿瘤与血小板的多重相互作用增添了更复杂的层面，特异性抑制这个巨核细胞亚群的活性可能成为高效的抗癌治疗策略之一。

由于血小板的CLEC2受体在癌相关血栓形成中发挥着重要作用，在生理性止血中几乎没有作用，瞄准它是另一种安全地抑制肿瘤进展的有希望的方法。在携带黑色素瘤和骨肉瘤的小鼠模型中，使用抗体清除CLEC2表达的血小板减少了肺部转移结节，而没有引起系统性出血副作用。此外，通过纳米粒子介导的治疗剂递送在靶向肿瘤部位的血小板上取得了成功，并具有较高的生物安全性；这包括位于肿瘤血管腔侧的血小板和那些已经转移进入肿瘤基质的血小板。最近，氟化碳纳米粒子本身被发现优先抑制肿瘤内血小板的活性，相对于外周血小板，从而增加肿瘤血管的通透性和T细胞浸润，并抑制肿瘤生长。血小板源纳米结构或微结构（图4），如工程化活性血小板、血小板诱饵和血小板膜包被纳米粒子，由于血小板对肿瘤部位的天然结合和积累特性，可以实现比传统的化学合成纳米载体更出色的肿瘤靶向。因此，它们具有很大的临床潜力。

图4：以血小板为靶点进行肿瘤治疗

五、肿瘤教育血小板（TEPs）在癌症诊断和预后领域的潜力

由于血小板摄取肿瘤源性物质，包括核酸和蛋白质，TEPs中高度动态的内容可用于癌症的早期检测和治疗监测。这一特性，加上易于分离血小板的优点，推动了将TEPs作为肿瘤诊断和治疗反应预测的生物标志物进行临床研究。

肿瘤相关蛋白在血小板中也是癌症诊断和治疗评估的有吸引力的候选生物标志物来源。此外，抗肿瘤疗法也能影响血小板蛋白质组，这表明监测血小板蛋白质含量是进行癌症筛查和追踪治疗反应的可行策略。除了血小板上的PD-L1表达外，最近的研究显示肿瘤细胞可以将PD-L1传递给血小板。因此，有研究者开发了一个算法来计算循环血小板的PD-L1负荷，成功预测免疫检查点抑制剂治疗的反应。

总的来说，这些发现为将血小板生物标志物纳入液体活检以用于癌症的检测、预后和治疗反应提供了坚实的基础。TEP源生物标志物受到总体循环细胞游离DNA上升的影响，而这种上升在炎症或损伤时发生，相比传统基于循环肿瘤DNA的检测方法具有独特的优势。然而，适当的分析方法需要进一步开发，并且对TEP相关生物标志物进行临床验证将是必要的。

小编总结：

血小板参与肿瘤的发展、生长、存活和扩散，突显了它们作为诊断和预后生物标志物以及治疗靶点的潜力。虽然越来越多的证据支持血小板与肿瘤细胞相互作用的分子机制以及血小板在肿瘤进展中的作用，但目前缺乏精准靶向肿瘤血小板的药物和技术，阻碍了有望的临床前研究结果转化为临床实践。为此，需要采取以下研究步骤：(1) 进一步阐明血小板中的肿瘤相关信号和止血相关信号；(2) 开发专门针对肿瘤血小板的先进治疗技术；(3) 将针对肿瘤血小板的特定药物与抗癌治疗结合在单一纳米载体中。尽管血小板与癌症的研究仍有许多尚不清楚的地方，但对肿瘤细胞与血小板相互作用的深入了解将极大推动癌症特异性抗血小板药物和技术的发展，这些药物和技术可用于肿瘤的诊断、预后和治疗反应。

参考文献：

Suping Li, Zefang Lu, Suying Wu, Tianjiao Chu, Bozhao Li, Feilong Qi, Yuliang Zhao & Guangjun Nie. Nature Reviews Cancer volume 24, 72–87 (2024). DOI: 10.1038/s41568-023-00639-6