J Hematol Oncol：循环肿瘤细胞（CTCs）在肿瘤转移与治疗中的临床应用

肿瘤转移是癌症治疗中的最大挑战，占肿瘤相关死亡的90%以上。循环肿瘤细胞（CTCs）是来自原发肿瘤或转移灶的肿瘤细胞，进入血液循环介导远处转移。自Ashworth首次提出CTCs概念以来，研究发现CTCs与肿瘤进展及不良预后显著相关。CTCs在血液中经历剪切应力、免疫攻击等多重压力，表现出通过表型塑性适应环境的能力，赋予其转移和耐药潜能。深入理解CTCs的异质性和动态过程，将助力开发有效抗转移治疗策略。

CTCs作为肿瘤转移的关键介质，其动态生物学特征包括上皮-间质转化（EMT）、休眠、器官趋向性及复苏过程。CTCs的异质性和在血液循环中的适应机制驱动肿瘤远处转移及治疗耐药。本文深入综述了CTCs的分离、检测、体外培养技术，及其在液体活检和药物敏感性检测中的临床应用，揭示免疫逃逸及药物耐药的机制，并讨论了基于CTCs的精准治疗策略，促进个体化癌症治疗的发展。

CTCs的转移过程及生物学特征

CTCs的转移涉及四个关键阶段：扩散（dissemination）、归巢（homing）、定殖（colonization）及宏转移（macro-metastasis）。多数CTCs通过EMT获得间质特性以适应血液循环环境，部分CTCs进入骨髓休眠成为DTCs（播散肿瘤细胞）。骨髓中的DTCs可经历表观遗传及表型重塑，增强干性和转移能力，并通过器官趋向性迁移到远处组织，维持休眠状态，待适当刺激激活后复苏，引发远处肿瘤生长。

图：循环肿瘤细胞的转移级联过程

EMT：CTCs扩散的利剑

EMT是关键的转移推动过程，涉及细胞骨架重组、细胞极性丧失及获得间充质功能，帮助CTCs抵抗血流剪切力、凋亡和免疫清除。EMT使得CTCs难以通过传统EpCAM标记检测，导致部分CTCs亚群被忽略。研究显示，CTCs在进入血液后EpCAM表达显著降低，伴随间质标志物如Vimentin、TWIST上调。混合表型的表皮-间质状态（EMP）赋予CTCs更高的生存优势和治疗耐药性。TGF-β、NOTCH、WNT/β-连环蛋白及Hippo信号通路参与EMT调控，且血液循环压力促进EMT维持。EMT既促进侵袭和转移，也与化疗和免疫治疗耐药相关。

图：CTCs分离技术示意图

休眠：CTCs归巢的保护伞

CTCs在远端器官尤其是骨髓中可进入休眠状态，规避化疗及免疫压力。骨髓提供特定微环境与信号（如CXCR4/SDF-1轴）、细胞因子（TGF-β2、BMP7、GAS6等）维持DTC休眠。骨髓中DTC数量远高于外周血CTCs，且休眠DTCs可作为肿瘤复发和转移的“隐形种子”。骨转移灶可作为进一步多器官转移的源头，促进癌细胞表观遗传重塑，增强干性及内分泌抵抗性，推动肿瘤恶化。

器官趋向性：DTC定殖的导航

CTCs/DTCs展现出明显的器官选择性迁移。原发肿瘤通过分泌细胞因子、外泌体等重塑远端微环境，形成预转移生态位。不同肿瘤细胞分泌的外泌体整合素决定其偏好转移器官，如α6β4、α6β1促进肺转移，αvβ5关联肝转移。局部器官环境(如成纤维细胞、免疫细胞、炎症因子)影响CTCs存活与休眠。骨髓不仅是归巢目标，亦为CTCs提供支持性生态位。肝脏因其血流特征常为肠源性结直肠癌首发转移部位。DTC与宿主免疫系统交互，共同塑造免疫抑制微环境，促进长期潜伏与转移。

复苏：DTC宏转移的引擎

复苏即休眠DTC重新激活，启动远处肿瘤生长。炎症和纤维化相关信号（如CXCL12诱导NK细胞休眠）、WNT信号调控、肽酶及中性粒细胞胞外陷阱（NETs）均参与DTC复苏。STING信号通路抑制复苏，其启动受表观遗传调控。低TGF-β2环境、缺氧及酸性微环境促进复苏。理解休眠与复苏机制对于开发防止肿瘤复发及转移的策略至关重要。

CTCs的标志物、分离和检测技术

CTCs保留肿瘤基因组，提供肿瘤生物学信息。EpCAM为经典上皮标志物，但因EMT导致表达下降，现采用多种上皮、间质及干性标志物（如Vimentin、N-cadherin、CD44、ALDH1）联合检测。分离技术包括基于物理性质（大小、密度、声学）、免疫磁珠以及微流控芯片技术。微流控技术如集成铁磁流体动力学分离（iFCS）可高效富集CTCs，减少白细胞污染。检测方法涵盖流式细胞术、免疫荧光、FISH、qRT-PCR、电化学传感及光声流式细胞术等，满足不同临床及研究需求。

CTCs的体外培养及应用

体外培养活细胞CTCs面临分离效率低、细胞稀少及培养条件苛刻的挑战。非贴壁、低氧、三维类器官培养及添加特定生长因子（如NRG1、FGF、WNT3a）和抗氧化剂（N-乙酰半胱氨酸）可促进CTCs扩增。条件重编程技术对CTCs扩增有限，癌相关成纤维细胞及特定辅佐细胞有助于培养。成功培养的CTCs用于药物敏感性检测，指导个体化治疗。微流控联合免疫细胞共培养提高药物筛选效率。

图：CTCs的潜在应用

多组学分析与基因组稳定性评估

单细胞多组学结合基因组、表观遗传、转录组和蛋白质组分析揭示CTCs转移进程及异质性。CRISPR筛选鉴定促进转移的关键基因。CTC群体DNA甲基化低调控相关干性转录因子结合位点，预测不良预后。体外培养可引发基因组变异，需评估遗传一致性以确保药物敏感性检测的可靠性。CTCs系谱演化研究揭示克隆选择与耐药机制。

CTC衍生异种移植模型（CDXs）

CDXs由CTCs建立，重现患者肿瘤的基因和形态特征，可用于药物反应评估。SCLC和乳腺癌CDXs反映了治疗前后耐药性和肿瘤异质性。CRISPR筛选揭示CDXs中促进转移的基因。CDXs生成效率低，需优化CTCs分离及扩增技术。CDXs有助于研究肿瘤的动态变化及治疗耐药性。

CTCs的免疫逃逸机制

CTCs通过表达免疫检查点分子（PD-L1/PD-1、CD47/SIRPα、HLA-E:CD94/NKG2A等）抑制细胞毒性淋巴细胞和NK细胞活性。CTCs与血小板、间充质干细胞、髓样抑制细胞、巨噬细胞及调节性T细胞等形成复合体，协助免疫逃逸。CTCs分泌免疫抑制因子如TGF-β、PGE2，招募调节性T细胞，释放抗炎细胞因子。FASL表达介导T细胞凋亡。CTCs还可通过获得MHC-I，融合巨噬细胞或屏蔽于血小板下实现“伪装”，进一步规避免疫监视。

CTCs的药物耐药机制

CTCs表现异质性，能对化疗和免疫治疗产生多样耐药。HER2阴性乳腺癌患者中，CTCs可转变为HER2阳性亚群以适应治疗压力。抗雄激素治疗的前列腺癌CTCs展现非经典WNT信号活性。CTCs的释放受昼夜节律调控，药物给药时间与CTCs峰值释放时间不匹配可能降低疗效。细胞内细菌增强CTCs耐剪切力。EMT及干性状态CTCs具备更强迁移能力和治疗耐受性。休眠状态使CTCs对细胞毒药物高度耐受。CTC群体由于特定甲基化及膜蛋白表达，表现更强的耐药性。血小板保护和免疫抑制微环境共同促进CTCs耐药。

基于CTCs的临床治疗策略

针对CTCs的治疗策略包括抑制EMT和干性信号通路（TGF-β、NOTCH、WNT/β-连环蛋白、YAP/TEAD）、调节休眠状态（唤醒、维持或直接杀灭）、破坏CTC群体结构、阻断与免疫细胞及血小板的相互作用和免疫检查点抑制。多种相关药物如双特异性抗体SHR-1701、抗TGF-β抗体、网状蛋白1单抗NP137等正在临床试验中。数字药物筛选、免疫疗法及时间给药（时辰疗法）也是未来发展方向。尽管目前临床应用尚处于起步阶段，但CTCs作为液体活检和精准治疗的重要工具，前景广阔。

结论

CTCs作为肿瘤转移的关键细胞，其复杂的生物学特征和动态状态决定了其高度异质性和治疗抵抗性。当前CTCs的分离检测技术尚有局限，多组学综合分析和高效体外扩增是未来研究重点。提升对CTCs的认识及靶向策略将为肿瘤转移的早期预警、疗效监控和个体化治疗提供强大支持，最终改善患者预后。面对挑战，我们应继续探索CTCs的生物学机制和临床应用潜力，以实现抗转移新突破。

原始出处

Yang C, Liu C, Xia C, Fu L. Clinical applications of circulating tumor cells in metastasis and therapy. J Hematol Oncol. 2025;18(1):80. Published 2025 Aug 22. doi:10.1186/s13045-025-01733-y

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