研究揭示了为什么癌症可能会扩散到脊柱

根据威尔康奈尔医学研究人员领导的一项研究，形成脊柱的椎骨来源于一种不同类型的干细胞，该干细胞分泌一种有利于肿瘤转移的蛋白质。这一发现开辟了脊柱疾病的新研究路线，有助于解释为什么实体瘤如此频繁地扩散到脊柱，并可能导致新的骨科和癌症治疗。

在9月13日发表在《自然》杂志上的这项研究中，研究人员发现椎骨来源于与其他造骨干细胞不同的干细胞。使用由椎体干细胞制成的骨样“类器官”，他们表明肿瘤扩散到脊柱的已知趋势 – 而不是腿骨等长骨 – 主要是由于这些干细胞分泌的一种名为MFGE8的蛋白质。

“我们怀疑许多优先涉及脊柱的骨骼疾病归因于椎骨干细胞的独特特性，”研究资深作者Matthew Greenblatt博士说，他是病理学和实验室医学副教授，威尔康奈尔医学桑德拉和爱德华迈耶癌症中心的成员，纽约长老会/威尔康奈尔医学中心的病理学家。

近年来，格林布拉特等科学家发现，不同类型的骨骼来源于不同类型的骨干细胞。由于椎骨与其他骨骼（如手臂和腿骨）相比，在生命早期沿着不同的途径发育，并且似乎也具有独特的进化轨迹，格林布拉特和他的团队假设可能存在独特的椎骨干细胞。

研究人员首先根据实验室小鼠的已知表面蛋白标记从实验室小鼠的不同骨骼中分离出广为人知的骨骼干细胞，这些干细胞产生所有骨骼和软骨。然后，他们分析了这些细胞中的基因活性，看看他们是否可以找到与椎骨相关的细胞的独特模式。

这一努力产生了两个关键发现。第一个是基于表面标记物的一种新的、更准确的整体骨骼干细胞定义。这个新定义排除了一组不是干细胞的细胞，这些细胞已经包含在旧的干细胞定义中，因此模糊了该领域的一些先前研究。

第二：来自不同骨骼的骨骼干细胞的基因活性确实存在系统性差异。从这一分析中，研究小组确定了一组独特的椎体干细胞标记，并证实了这些细胞在小鼠和实验室培养皿细胞培养系统的进一步实验中形成脊椎骨的功能作用。

研究人员接下来研究了脊柱对肿瘤转移的相对吸引力现象 – 包括乳腺癌，前列腺癌和肺部肿瘤转移 – 与其他类型的骨骼相比。可追溯到1940年代的传统理论是，这种“脊柱嗜性”与优先将转移转移到脊柱而不是长骨的血流模式有关。但是，当研究人员在动物模型中重现脊髓嗜性现象时，他们发现了血流不是解释的证据 – 事实上，他们发现了一条线索，指出脊椎干细胞可能是罪魁祸首。

“我们观察到转移性肿瘤细胞的初始播种部位主要位于骨髓区域，那里是椎体干细胞及其后代细胞所在的区域，”研究第一作者，Greenblatt实验室的博士后研究员Jun Sun说。

随后，研究小组发现，去除椎骨干细胞消除了脊柱骨和长骨之间转移率的差异。最终，他们确定MFGE8是一种与长骨干细胞相比，脊椎分泌量更高的蛋白质，是脊柱嗜性的主要原因。为了确认这些发现在人类中的相关性，该团队与特殊外科医院的研究人员合作，以确定小鼠椎体干细胞的人类对应物并表征其特性。

研究人员现在正在探索阻断MFGE8的方法，以降低癌症患者脊柱转移的风险。格林布拉特说，更一般地说，他们正在研究椎体干细胞的独特特性如何导致脊柱疾病。

“骨科中有一个子学科叫做脊柱骨科，我们认为该临床类别中的大多数情况都与我们刚刚确定的干细胞有关，”格林布拉特说。

Jim Schnabel是Weill Cornell Medicine的自由撰稿人。