化疗可在新辅助和辅助治疗以及独立治疗中用于减少肿瘤负担。然而，除了这些药物已知的毒性效应外，人们越来越认识到这些治疗方法的其它有害效应。
通过乳腺癌休眠模型，研究人员首次发现：紫杉醇类化疗药物通过受损的基质细胞引发促炎细胞因子释放，唤醒休眠癌细胞，增强了恶性免疫逃逸和癌症扩散。这项研究成果最近发表在期刊《PLOS BIOLOGY》上。
为了了解化疗对癌细胞休眠状态和侵袭性的影响，研究者使用了两种不同的培养条件来研究癌细胞在不同环境下的行为和基因表达差异。
一种是传统单种细胞3D培养，其中只包含了乳腺癌细胞，没有其它类型的细胞。另一种是扩展的TSO培养，模拟了肿瘤的基质环境，其中包括了癌细胞、成纤维细胞和内皮细胞。
研究人员发现，在传统单种细胞3D中，并不是所有的癌细胞都进入休眠，一些癌细胞仍然在继续生长和分裂。这种休眠状态更可能是整个肿瘤质量的休眠，而不仅仅是单个细胞的休眠。也就是说，整个肿瘤中，部分癌细胞继续增殖，而其它癌细胞则暂时停止增殖，使肿瘤的质量保持不变。
TSO培养条件下的癌细胞显示出与休眠状态相关的基因（例如Cst6、Mgp、Mme、Gas6等），这些基因可能有助于维持肿瘤质量的休眠状态。与此相反，传统的单种细胞3D培养条件下，这些休眠相关基因的表达较低，这可能导致肿瘤中的癌细胞更多地处于增殖状态而不是休眠状态。
在接下来进行的多西他赛浓度选择实验中，研究人员观察到，较低浓度（1 μm）的多西他赛显著降低了肿瘤基质细胞的存活率。而另一项实验结果显示，在处理仅包含癌细胞的球体时，无论是用药物载体还是1μm多西他赛处理，癌细胞仍然保持在休眠状态；在包括癌细胞和基质细胞的球体时，癌细胞重新进入细胞周期并开始增殖。
流式细胞仪分析结果显示，在多西他赛处理后，表达Ki67的癌细胞的百分比显著增加。Ki67是一个用来标志细胞处于活跃增殖状态的蛋白质。因此，这表明在多西他赛处理下，原本处于休眠状态的癌细胞重新进入细胞周期并开始增殖，不再保持休眠状态。与未处理的情况相比，癌细胞的侵袭性增加。
为了进一步探究化疗诱导的癌症休眠逃逸涉及的分子信号和通路，研究者进行了单细胞转录组学分析。结果显示，多西他赛改变了肿瘤基质中各种细胞类型的相对数量和基因表达谱。在多西他赛处理后，癌症细胞的相对丰度增加，而内皮细胞和成纤维细胞的相对丰度降低。此外，分析还发现，在多西他赛处理组中，有1600多个基因在基因表达上发生了显著差异，其中一些与癌症的耐药性、肿瘤发生和侵袭等方面有关的基因表达上调，表明这些基因可能参与了癌症休眠逃逸的过程。
研究者还发现，多西他赛处理后，癌症细胞中的一些基因与MEK信号通路相关的基因上调表达，这表明MEK信号通路在癌症休眠逃逸中可能起到关键作用。进一步的实验证实了这一点，使用MEK抑制剂司美替尼可以阻止多西他赛诱导的癌症休眠逃逸，但不会影响基质细胞的存活。此外，细胞因子中和对IL-6和G-CSF（一种细胞因子）的中和也能够阻止化疗引起的癌症细胞增殖，进一步证明了细胞因子信号通路在这一过程中的作用。
那么，化疗是否能够直接唤醒休眠的癌细胞呢？同基因小鼠乳腺癌模型的研究结果表明，多西他赛能够在小鼠乳腺癌模型中引发原位和转移性的癌症休眠逃逸。研究还表明，经过一次多西他赛剂量唤醒的癌细胞并不会在随后的化疗周期中被杀死，这可能是因为化疗通常更容易针对正在增殖的癌细胞，而不是休眠状态下的癌细胞。
化疗还导致了全身性分泌因子的释放，其中包括IL-6和G-CSF等蛋白质的显著增加。这些分泌因子会促使免疫系统中的某些细胞类型，如中性粒细胞、MDSCs（髓系抑制性细胞）和M2型巨噬细胞，变得更加具有抑制性。与此同时，化疗还减少了抗肿瘤的CD8+ T细胞的数量。这些变化使肿瘤免疫环境变得更加不利于对抗癌症，而更有利于肿瘤的增长和扩散。
为了进一步了解化疗诱导的休眠唤醒机制，研究者进行了实验，通过抑制IL-6和G-CSF这两种分泌因子的信号或MEK通路来预防癌症休眠唤醒。结果表明，通过中和IL-6和/或G-CSF或抑制MEK通路，可以阻止多西他赛化疗诱导的乳腺癌休眠唤醒，减轻肿瘤免疫抑制的微环境。
参考文献：
Ganesan R, Bhasin S S, Bakhtiary M, et al. Taxane chemotherapy induces stromal injury that leads to breast cancer dormancy escape[J]. PLoS biology, 2023, 21(9): e3002275.
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