【CMT&CHTV 医学前沿·临床经典】
导语：该研究揭示了神经肽物质P（Substance P，SP）通过外周神经与乳腺癌细胞的交互作用，驱动肿瘤的侵袭和转移，也为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。
2024年8月，Nature发表了题为“Neuronal substance P drives metastasis through an extracellular RNA–TLR7 axis”的研究文章，深入探究了神经递质P物质（Substance P，SP）在乳腺癌转移中的作用及其潜在的分子机制。揭示了SP通过激活乳腺癌细胞上的TLR7受体促进单链RNA（ssRNA）释放，进而驱动乳腺癌侵袭和转移的机制，对于理解肿瘤微环境中神经-肿瘤相互作用的复杂性，以及开发针对性的治疗策略具有重要的科学意义和临床价值。
研究背景
乳腺癌作为全球女性最常见的恶性肿瘤之一，其转移是导致患者死亡的主要原因。尽管手术、化疗和靶向治疗取得了一定进展，但乳腺癌的转移仍是临床治疗的难题。近年来，肿瘤微环境与肿瘤进展的关系逐渐被重视，其中肿瘤神经支配的作用尤为突出。
肿瘤神经化与肿瘤血管的关系密切，已在多种实体瘤中发现神经纤维。原发肿瘤能够通过分泌特定的信号分子来诱导神经纤维的生长和连接，这一过程称为神经支配。这些信号分子包括神经营养因子家族的成员，如神经生长因子（NGF），以及轴突导向分子（如SLIT2）。这些分子不仅促进神经纤维的生长和导向，还参与调节肿瘤微环境中的神经网络形成。通过这种方式，原发肿瘤建立了一个复杂的神经网络，即“肿瘤神经化”，这可能影响肿瘤的生长、侵袭和转移能力。
肿瘤神经化在肿瘤的发展中扮演着重要角色，如胶质瘤细胞与神经元形成的功能性突触可以促进肿瘤生长，自主神经系统能促进胃癌和前列腺癌的启动，以及自主和感觉神经在黑色素瘤中的免疫调节作用。
最近研究发现，轴突导向分子SLIT2在转移性肿瘤的内皮中表达。与此一致，研究者观察到高转移性乳腺癌（如4T1、EO771 LM2、HCC1806 LM2）的内皮中SLIT2的表达量比低转移性同源肿瘤（如67NR/4T07、EO771、HCC1806）更高。
本研究由美国纽约The Rockefeller University的Sohail F. Tavazoie团队牵头，通过三维共培养、遗传修饰和体内转移试验等方法，揭示了感觉神经与乳腺癌细胞之间的复杂相互作用。研究团队发现，肿瘤内的感觉神经支配不仅促进了乳腺癌细胞的增殖，还增强了它们的侵袭性和转移能力。
研究设计
研究者首先观察到高转移性的乳腺癌小鼠模型比低转移性的肿瘤拥有更多的神经支配，这种增强的神经支配由肿瘤血管中表达的轴突导向分子SLIT2驱动。进一步利用三维共培养模型和体内模型，发现神经元SP促进了乳腺癌细胞的生长、侵袭和转移。此外，研究还分析了患者肿瘤中SP的表达水平并进行治疗策略的探索。
研究结果
研究结果显示，神经元SP通过作用于肿瘤细胞上的TACR1受体，驱动了一小部分TACR1高表达的癌细胞死亡，从而释放单链RNA（ssRNA）。这些ssRNA随后作用于邻近肿瘤细胞上的TLR7，非典型地激活了促转移的基因表达程序。这一SP和ssRNA诱导的Tlr7基因表达特征与乳腺癌生存预后不良相关。此外，使用TACR1拮抗剂阿瑞匹坦，能够显著抑制乳腺癌的生长和转移，为乳腺癌的治疗提供了新的策略。
肿瘤神经化与乳腺癌转移潜能的相关性
高转移性肿瘤获得更多的神经支配，且是由肿瘤血管中表达的轴突导向分子SLIT2驱动增强的的。通过正交移植4T1乳腺癌细胞到可诱导敲除模型中，使用他莫昔芬特异性敲除内皮细胞中的Slit2，研究发现内皮源性SLIT2的缺失显著减少了肿瘤的神经支配，包括感觉神经支配的显著减少（图表1c,d）。此外，与低转移潜能的同源肿瘤相比，高转移潜能的乳腺癌肿瘤显示出更高水平的泛神经标记物表达，且与更高的转移复发率相关（扩展数据图1f）。这些发现揭示了肿瘤神经化程度与转移倾向之间的相关性。
图1感觉神经元促进肿瘤侵袭、增殖和转移
感觉神经对乳腺癌侵袭和增殖的影响
通过三维共培养体系和体内模型，研究人员发现感觉神经分泌的SP通过作用于肿瘤细胞上的TACR1受体，促进了乳腺癌细胞的侵袭和增殖。在体外共培养模型中，与感觉神经元共培养的67NR乳腺癌细胞球状体表现出显著增加的侵袭性和增殖（图表1g-i）。在体内模型中，与感觉神经元共移植的67NR癌细胞在小鼠中显著增强了原发肿瘤的生长，并在肺部形成了更多的微转移灶。
图2 神经元SP促进乳腺癌症转移
SP诱导的ssRNA释放及其对肿瘤TLR7的激活作用
研究人员进一步发现，SP处理能够诱导TACR1高表达的肿瘤细胞亚群发生凋亡，并释放出ssRNA。这些ssRNA通过旁分泌的方式作用于邻近肿瘤细胞上的TLR7受体，激活了促转移的基因表达程序。在体外模型中，SP和ssRNA模拟物ssRNA40显著增加了67NR细胞球体的侵袭性（图表3e）。在体内模型中，经DRG条件培养基预处理的67NR癌细胞在尾静脉注射后形成了数百个宏转移灶（图表3g）。
图3 神经元SP促进转移性ssRNAs的释放
TLR7在乳腺癌转移中的作用及其与PI3K-AKT信号通路的关联
敲除TLR7，研究人员发现TLR7缺失的乳腺癌细胞球状体在与感觉神经元共培养后，其侵袭性和增殖并未增强（图表4a,b）。TLR7的激活与PI3K-AKT信号通路的激活相关，TLR7缺失显著降低了pAKT的水平（图表4g）。使用PI3K信号通路的小分子抑制剂能够阻止DRG神经元诱导的癌症球体的侵袭性（图表4h）。
图4 感觉神经元通过肿瘤TLR7发出信号，促进转移
总结讨论
肿瘤诱导的感觉神经过度激活通过一个可治疗的神经肽/外周ssRNA感知轴调节乳腺癌的多个转移进展方面。这一发现不仅揭示了乳腺癌转移的新机制，也为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。通过靶向神经-癌轴的治疗，使用TACR1拮抗剂阿瑞匹坦，能够在多个模型中抑制乳腺癌的生长和转移，这为乳腺癌的治疗提供了新的希望。未来的研究需要进一步探索这种神经-癌交互作用在其他类型癌症中的作用，并评估阿瑞匹坦在乳腺癌治疗中的临床效果。
参考文献
PADMANABAN V, KELLER I, SELTZER E S, et al, Kerner Z, Tavazoie SF. Neuronal substance P drives metastasis through an extracellular RNA-TLR7 axis[J]. Nature. 2024; 633(8028): 207-215. DOI:10.1038/s41586-024-07767-5.
