肿瘤相关成纤维细胞（cancer associated fibroblasts, CAFs）是肿瘤微环境（TME）中最丰富的细胞类型，是肿瘤间质中各种细胞之间交叉通讯的中心。多项研究表明，CAFs与肿瘤的增殖、转移和化疗耐药密切相关CAFs不仅可通过分泌多种细胞因子或代谢产物（如趋化因子）抑制免疫细胞的功能，促进肿瘤发展、侵袭、转移；CAFs还具有重塑细胞外基质（ECM）、形成药物或治疗性免疫细胞渗透屏障的阻止药物与免疫细胞向肿瘤组织的深层渗透，从而降低肿瘤治疗效果。因此，通过调控CAFs或克服其屏障作用抑制肿瘤是肿瘤治疗的新手段。
（DOI: 10.1152/physrev.00048.2019）
CAFs的起源CAF的起源和相关激活途径多种多样。新的证据表明，CAFs起源于异质细胞群体在各种内在和外在因素影响下的结构和功能改变。CAFs 通过以下不同的机制从多种细胞类型衍生而来：
✔ 组织中常驻成纤维细胞或星状细胞、骨髓间充质干细胞（MSCs）、上皮细胞和内皮细胞可能通过TGF-β、上皮-间充质转化（EMT）或内皮-间充质转化（EndMT）转化为CAFs。
✔ CAFs也可以从脂肪细胞、周细胞和内皮细胞的转分化进化而来，基质细胞缺乏维生素可能会诱导α-SMA的上调和向CAF的分化。
✔ 此外，CAFs可以从癌细胞在原发和转移部位招募的多种前体细胞中获得，包括癌症干细胞（CSCs）。
（DOI: 10.1186/s12943-021-01428-1）
CAFs的表型异质性
作为TME的关键组成部分，CAFs与TME以及整个宿主密切相关。除了最初的异质性外，CAFs激活的不同来源也会影响表型异质性。
组织学上，活化的CAFs呈纺锤状，有显著的核仁、粗面内质网、高尔基体、缝隙连接和细胞质肌丝。在这个阶段，激活的细胞通常以特定于环境的方式表现出广泛不同的生物标记物的表达。
不同亚型CAFs表面标志物表达情况不同，如成纤维细胞活化蛋白（FAP）、α-平滑肌动蛋白（α-SMA）、成纤维细胞特异性蛋白1（FSP1）、血小板衍生生长因子受体（PDGFR）等。
尽管并非仅限于CAFs，但一些表面标记物的表达模式。FAP被认为是CAFs特异性表达蛋白，因此FAP被广泛用作靶向CAFs的靶标用于肿瘤治疗或影像学诊断。α-SMA是活化成纤维细胞的标志，通常作为靶向CAFs治疗效果的一个主要评价指标。
虽然α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、成纤维细胞活化蛋白（FAP）、PDGF受体a/b（PDGFR a/b）和成纤维细胞特异性蛋白1（FSP1）通常用于识别CAFs，但没有全面的，CAFs标记物。
事实上，CAFs并不是一种同时执行所有功能的单一同质细胞类型，而是具有独特作用的亚群体。
（DOI: 10.1186/s40364-020-00245-w）
CAFs的促瘤和抑瘤作用
癌症的行为由癌细胞的内在特性（如突变）和外在变量（如在肿瘤微环境（TME）中发现的各种其他细胞）决定。肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）是TME的核心成分。
在TME的背景下，CAFs通过创造一个促炎症、免疫抑制和富氧的微环境来促进肿瘤的发生和发展。
与最初抑制恶性生长的免疫细胞类似，CAFs主要通过在活化的成纤维细胞之间形成间隙连接来抑制肿瘤进展的早期阶段。
后来，CAFs通过分泌各种细胞因子与其他基质细胞、肿瘤细胞进行信息交流，抑制免疫细胞功能，促进肿瘤发展。CAFs可分泌一系列细胞因子：
✔ 如血管内皮生长因子（VEGF）可调控肿瘤血管网；
✔ TGF-β抑制DC成熟、促进Treg分化；
✔ 白细胞介素6（IL-6）可促进MDSC分化，抑制细胞毒性T细胞；
✔ CXCL12使肿瘤细胞抗凋亡蛋白Bcl-2和Survivin上调从而产生耐药性等；
（DOI: 10.1038/s41577-021-00540-z）
此外，CAFs通过分泌大量胶原、纤连蛋白等重塑细胞外基质（ECM），并通过交联酶、蛋白酶和施加作用力来重塑ECM的结构，从而增加微环境刚性和间质压力，促进肿瘤的侵袭与迁移。
另一方面，代谢重编程和适应是癌症的重要新兴标志。在正常情况下，正常细胞主要依赖氧化磷酸化（OXPHOS）作为其主要能量来源，然而，癌细胞依赖糖酵解作为其首选能量来源。
CAFs进行糖酵解排出大量乳酸与氢离子，形成酸性微环境，抑制免疫细胞活性。CAFs 产生的乳酸和丙酮酸等代谢产物还能作为肿瘤细胞营养物质，支持肿瘤代谢。
除了促进肿瘤的作用外，CAF在某些情况下还参与肿瘤抑制。例如，研究发现，在胰腺导管腺癌（PDAC）的基因工程小鼠模型中，清除CAFs会导致低分化肿瘤和生存期缩短，这表明CAFs可以抑制肿瘤生长进展。进一步的研究表明，随着CSCs数量的增加，CAFs的缺失会导致侵袭性肿瘤，并降低体内生存率。
CAFs诱导的抗肿瘤耐药性及其机制
CAFs与抗癌治疗的敏感性高度相关。
根据Meads等人提出的分类法，CAFs介导的耐药性可大致分为可溶性和分泌因子介导的耐药性（SFM-DR）以及细胞粘附介导的耐药性（CAM-DR）。
SFM-DR由CAFs产生的细胞因子、趋化因子、生长因子、外泌体和促结缔组织增生反应介导，这些反应可保护癌细胞免受药物诱导的凋亡，而CAM-DR则由癌细胞整合素粘附到基质成纤维细胞或ECM组分（如纤维连接蛋白、胶原和层粘连蛋白）介导。
CAFs通过分泌大量胶原、纤连蛋白等重塑细胞外基质（ECM），形成药物或治疗性免疫细胞渗透屏障的阻止药物与免疫细胞向肿瘤组织的深层渗透，从而降低肿瘤治疗效果。
（DOI: 10.1186/s12935-022-02599-7）
靶向CAFs 的抗肿瘤治疗策略
通过上述介绍我们已经知道CAFs 对肿瘤发展有着重要的促进作用。因此，靶向调控「CAFs在癌症发展过程中发挥的促瘤作用」的肿瘤治疗策略有望抑制肿瘤进展。
CAFs导向的抗癌策略通常可分为靶向CAFs的肿瘤促进功能、下游效应器和CAFs激活表型的正常化。
抗CAFs治疗主要集中在通过靶向特定表面标记物去除CAFs。例如成纤维细胞活化蛋白（FAP）——以FAP+CAF为目标的DNA疫苗增加了CD8+和CD4+T细胞在肿瘤内的浸润。
另一种策略是靶向对 CAF 功能至关重要的下游效应器和/或信号通路，包括CAF衍生的细胞因子和趋化因子。例如，针对IL-6、IL-6R和IL-6下游JAK/STAT3信号通路的药物已被FDA批准用于骨髓增生性疾病和自身免疫性疾病，以抑制FAP+CAF诱导促炎细胞因子和促血管生成因子，它们增加癌细胞增殖和转移，并负性调节T细胞和NK细胞毒性活性。
除IL-6外，靶向TGF-β信号的治疗剂还可以干扰CAF的激活或减少CAF的数量，从而抑制肿瘤生长并具有抗肿瘤作用。
此外，靶向CAF还可以将促肿瘤性CAF的激活状态恢复为相对静止状态或肿瘤抑制表型。例如，维生素D治疗可诱导基质重编程，使CAF活化表型正常化，抑制炎症和纤维化，提高化疗药物的摄取和胰腺星状细胞的存活率。
（DOI: 10.1186/s12935-022-02599-7）
总之而言，肿瘤相关成纤维细胞不仅促进肿瘤的发生、增殖、浸润、转移和耐药，同时参与血管生成、淋巴管生成、细胞外基质重塑、重构微环境等诱发癌症的事件，还对耐药有十分重要的影响，这使CAFs成为癌症治疗的潜在有用靶点。
目前CAF在肿瘤发生和治疗耐药性中的研究热点主要集中在亚组分析和功能研究上，这些研究依赖于CAFs特异性标记物和分泌物，如IFN-γ和TGF-β，它们在不同癌症阶段以特定于环境的方式在不同水平表达。
现有结果表明，CAFs导向的抗癌策略中使用的一些靶向标记物实际上是非特异性的。
尽管CAF在肿瘤耐药性中发挥了重要的作用，但是由于缺乏特定的CAF标记物，且需要复杂的检测以及具有不同功能和表型的CAF的异质性为走向临床应用带来了巨大的困难。
CAF亚群的鉴定以及特定标志物的筛选依然是CAFs研究的重点难点。迫切需要结合单细胞空间分析的谱系追踪方法来确定确切的细胞起源类型，并阐明癌症发展过程中CAF激活的详细机制。
此外，缺氧、酸性微环境和肿瘤血管异常仍然是在实践中需要同时克服的障碍，为此，需要更合理的体外和体内研究模型。
从策略的角度来看，开发组合策略，不仅针对CAF和TME之间的相互作用，而且促进常规治疗效果，仍然是临床试验设计的主流方向。此外，还应注意组合药物的剂量和潜在发生率，以真正实现未来的个体化抗癌治疗。
参考文献
【1】Cancer-associated fibroblasts and resistance to anticancer therapies: status, mechanisms, and countermeasures，DOI: 10.1186/s12935-022-02599-7
【2】Cancer associated-fibroblast-derived exosomes in cancer progression，DOI: 10.1186/s12943-021-01463-y
【3】Turning foes to friends: targeting cancer-associated fibroblasts，DOI: 10.1038/s41573-018-0004-1
【4】Crosstalk between cancer-associated fibroblasts and immune cells in the tumor microenvironment: new findings and future perspectives，DOI: 10.1186/s12943-021-01428-1
【5】Fibroblasts as immune regulators in infection, inflammation and cancer， DOI: 10.1038/s41577-021-00540-z
【6】Biomarkers for cancer-associated fibroblasts，DOI: 10.1186/s40364-020-00245-w
【7】SnapShot: Cancer-Associated Fibroblasts，DOI: 10.1016/j.cell.2020.03.013
【8】Diversity and Biology of Cancer-Associated Fibroblasts，DOI: 10.1152/physrev.00048.2019
（DOI: 10.1152/physrev.00048.2019）
CAFs的起源CAF的起源和相关激活途径多种多样。新的证据表明，CAFs起源于异质细胞群体在各种内在和外在因素影响下的结构和功能改变。CAFs 通过以下不同的机制从多种细胞类型衍生而来：
✔ 组织中常驻成纤维细胞或星状细胞、骨髓间充质干细胞（MSCs）、上皮细胞和内皮细胞可能通过TGF-β、上皮-间充质转化（EMT）或内皮-间充质转化（EndMT）转化为CAFs。
✔ CAFs也可以从脂肪细胞、周细胞和内皮细胞的转分化进化而来，基质细胞缺乏维生素可能会诱导α-SMA的上调和向CAF的分化。
✔ 此外，CAFs可以从癌细胞在原发和转移部位招募的多种前体细胞中获得，包括癌症干细胞（CSCs）。
（DOI: 10.1186/s12943-021-01428-1）
CAFs的表型异质性
作为TME的关键组成部分，CAFs与TME以及整个宿主密切相关。除了最初的异质性外，CAFs激活的不同来源也会影响表型异质性。
组织学上，活化的CAFs呈纺锤状，有显著的核仁、粗面内质网、高尔基体、缝隙连接和细胞质肌丝。在这个阶段，激活的细胞通常以特定于环境的方式表现出广泛不同的生物标记物的表达。
不同亚型CAFs表面标志物表达情况不同，如成纤维细胞活化蛋白（FAP）、α-平滑肌动蛋白（α-SMA）、成纤维细胞特异性蛋白1（FSP1）、血小板衍生生长因子受体（PDGFR）等。
尽管并非仅限于CAFs，但一些表面标记物的表达模式。FAP被认为是CAFs特异性表达蛋白，因此FAP被广泛用作靶向CAFs的靶标用于肿瘤治疗或影像学诊断。α-SMA是活化成纤维细胞的标志，通常作为靶向CAFs治疗效果的一个主要评价指标。
虽然α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、成纤维细胞活化蛋白（FAP）、PDGF受体a/b（PDGFR a/b）和成纤维细胞特异性蛋白1（FSP1）通常用于识别CAFs，但没有全面的，CAFs标记物。
事实上，CAFs并不是一种同时执行所有功能的单一同质细胞类型，而是具有独特作用的亚群体。
（DOI: 10.1186/s40364-020-00245-w）
CAFs的促瘤和抑瘤作用
癌症的行为由癌细胞的内在特性（如突变）和外在变量（如在肿瘤微环境（TME）中发现的各种其他细胞）决定。肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）是TME的核心成分。
在TME的背景下，CAFs通过创造一个促炎症、免疫抑制和富氧的微环境来促进肿瘤的发生和发展。
与最初抑制恶性生长的免疫细胞类似，CAFs主要通过在活化的成纤维细胞之间形成间隙连接来抑制肿瘤进展的早期阶段。
后来，CAFs通过分泌各种细胞因子与其他基质细胞、肿瘤细胞进行信息交流，抑制免疫细胞功能，促进肿瘤发展。CAFs可分泌一系列细胞因子：
✔ 如血管内皮生长因子（VEGF）可调控肿瘤血管网；
✔ TGF-β抑制DC成熟、促进Treg分化；
✔ 白细胞介素6（IL-6）可促进MDSC分化，抑制细胞毒性T细胞；
✔ CXCL12使肿瘤细胞抗凋亡蛋白Bcl-2和Survivin上调从而产生耐药性等；
（DOI: 10.1038/s41577-021-00540-z）
此外，CAFs通过分泌大量胶原、纤连蛋白等重塑细胞外基质（ECM），并通过交联酶、蛋白酶和施加作用力来重塑ECM的结构，从而增加微环境刚性和间质压力，促进肿瘤的侵袭与迁移。
另一方面，代谢重编程和适应是癌症的重要新兴标志。在正常情况下，正常细胞主要依赖氧化磷酸化（OXPHOS）作为其主要能量来源，然而，癌细胞依赖糖酵解作为其首选能量来源。
CAFs进行糖酵解排出大量乳酸与氢离子，形成酸性微环境，抑制免疫细胞活性。CAFs 产生的乳酸和丙酮酸等代谢产物还能作为肿瘤细胞营养物质，支持肿瘤代谢。
除了促进肿瘤的作用外，CAF在某些情况下还参与肿瘤抑制。例如，研究发现，在胰腺导管腺癌（PDAC）的基因工程小鼠模型中，清除CAFs会导致低分化肿瘤和生存期缩短，这表明CAFs可以抑制肿瘤生长进展。进一步的研究表明，随着CSCs数量的增加，CAFs的缺失会导致侵袭性肿瘤，并降低体内生存率。
CAFs诱导的抗肿瘤耐药性及其机制
CAFs与抗癌治疗的敏感性高度相关。
根据Meads等人提出的分类法，CAFs介导的耐药性可大致分为可溶性和分泌因子介导的耐药性（SFM-DR）以及细胞粘附介导的耐药性（CAM-DR）。
SFM-DR由CAFs产生的细胞因子、趋化因子、生长因子、外泌体和促结缔组织增生反应介导，这些反应可保护癌细胞免受药物诱导的凋亡，而CAM-DR则由癌细胞整合素粘附到基质成纤维细胞或ECM组分（如纤维连接蛋白、胶原和层粘连蛋白）介导。
CAFs通过分泌大量胶原、纤连蛋白等重塑细胞外基质（ECM），形成药物或治疗性免疫细胞渗透屏障的阻止药物与免疫细胞向肿瘤组织的深层渗透，从而降低肿瘤治疗效果。
（DOI: 10.1186/s12935-022-02599-7）
靶向CAFs 的抗肿瘤治疗策略
通过上述介绍我们已经知道CAFs 对肿瘤发展有着重要的促进作用。因此，靶向调控「CAFs在癌症发展过程中发挥的促瘤作用」的肿瘤治疗策略有望抑制肿瘤进展。
CAFs导向的抗癌策略通常可分为靶向CAFs的肿瘤促进功能、下游效应器和CAFs激活表型的正常化。
抗CAFs治疗主要集中在通过靶向特定表面标记物去除CAFs。例如成纤维细胞活化蛋白（FAP）——以FAP+CAF为目标的DNA疫苗增加了CD8+和CD4+T细胞在肿瘤内的浸润。
另一种策略是靶向对 CAF 功能至关重要的下游效应器和/或信号通路，包括CAF衍生的细胞因子和趋化因子。例如，针对IL-6、IL-6R和IL-6下游JAK/STAT3信号通路的药物已被FDA批准用于骨髓增生性疾病和自身免疫性疾病，以抑制FAP+CAF诱导促炎细胞因子和促血管生成因子，它们增加癌细胞增殖和转移，并负性调节T细胞和NK细胞毒性活性。
除IL-6外，靶向TGF-β信号的治疗剂还可以干扰CAF的激活或减少CAF的数量，从而抑制肿瘤生长并具有抗肿瘤作用。
此外，靶向CAF还可以将促肿瘤性CAF的激活状态恢复为相对静止状态或肿瘤抑制表型。例如，维生素D治疗可诱导基质重编程，使CAF活化表型正常化，抑制炎症和纤维化，提高化疗药物的摄取和胰腺星状细胞的存活率。
（DOI: 10.1186/s12935-022-02599-7）
总之而言，肿瘤相关成纤维细胞不仅促进肿瘤的发生、增殖、浸润、转移和耐药，同时参与血管生成、淋巴管生成、细胞外基质重塑、重构微环境等诱发癌症的事件，还对耐药有十分重要的影响，这使CAFs成为癌症治疗的潜在有用靶点。
目前CAF在肿瘤发生和治疗耐药性中的研究热点主要集中在亚组分析和功能研究上，这些研究依赖于CAFs特异性标记物和分泌物，如IFN-γ和TGF-β，它们在不同癌症阶段以特定于环境的方式在不同水平表达。
现有结果表明，CAFs导向的抗癌策略中使用的一些靶向标记物实际上是非特异性的。
尽管CAF在肿瘤耐药性中发挥了重要的作用，但是由于缺乏特定的CAF标记物，且需要复杂的检测以及具有不同功能和表型的CAF的异质性为走向临床应用带来了巨大的困难。
CAF亚群的鉴定以及特定标志物的筛选依然是CAFs研究的重点难点。迫切需要结合单细胞空间分析的谱系追踪方法来确定确切的细胞起源类型，并阐明癌症发展过程中CAF激活的详细机制。
此外，缺氧、酸性微环境和肿瘤血管异常仍然是在实践中需要同时克服的障碍，为此，需要更合理的体外和体内研究模型。
从策略的角度来看，开发组合策略，不仅针对CAF和TME之间的相互作用，而且促进常规治疗效果，仍然是临床试验设计的主流方向。此外，还应注意组合药物的剂量和潜在发生率，以真正实现未来的个体化抗癌治疗。
参考文献
【1】Cancer-associated fibroblasts and resistance to anticancer therapies: status, mechanisms, and countermeasures，DOI: 10.1186/s12935-022-02599-7
【2】Cancer associated-fibroblast-derived exosomes in cancer progression，DOI: 10.1186/s12943-021-01463-y
【3】Turning foes to friends: targeting cancer-associated fibroblasts，DOI: 10.1038/s41573-018-0004-1
【4】Crosstalk between cancer-associated fibroblasts and immune cells in the tumor microenvironment: new findings and future perspectives，DOI: 10.1186/s12943-021-01428-1
【5】Fibroblasts as immune regulators in infection, inflammation and cancer， DOI: 10.1038/s41577-021-00540-z
【6】Biomarkers for cancer-associated fibroblasts，DOI: 10.1186/s40364-020-00245-w
【7】SnapShot: Cancer-Associated Fibroblasts，DOI: 10.1016/j.cell.2020.03.013
【8】Diversity and Biology of Cancer-Associated Fibroblasts，DOI: 10.1152/physrev.00048.2019
