Nat Cancer：周许年等揭示细胞紧密连接蛋白异质性决定了乳腺癌器官特异性转移

研究者以常见的转移器官肺和不常见的转移器官肾脏为例，采用了MMTV-PyM T转移性乳腺癌的自发模型，4T1原位成瘤模型以及4T1静脉注射模型，并结合肺纤维化和肾脏纤维化诱导促转移龛形成（为靶器官转移提供特定"土壤"微环境）。结果发现在上述的模型中，无论是肺还是肾脏纤维化都会明显增加肺部转移。但是组织学染色分析并没有发现有肾脏转移。进一步老鼠灌注实验证实了在无灌注的肾脏中可以捕捉肾脏血管内循环癌细胞，而且这些癌细胞被限制在血管内，无法离开血管。但是在灌注肾脏的实质中却未能检测到癌细胞。这一结论在左心室注射4T1细胞转移模型中也得到了证实。为了确定癌细胞在肾脏中缺乏转移或定植是否反映了癌细胞的内在、细胞自主特性，当研究者直接注射4T1到肾实质时，并诱导肾纤维化，肿瘤在肾脏迅速生长并显著增加肺转移，因此排除了肾脏中缺乏转移是癌细胞的内在和细胞自主特性的可能性。同时也表明，与内源性正常肾脏血管相比，肾脏原发性肿瘤相关血管的通透性可能有所不同。

研究结果显示了肺纤维化和肾脏纤维化均能同等地增强肺部的转移能力，这暗示了源自这些纤维化器官的细胞因子和趋化因子可能在促进肺组织转移中扮演关键角色。接着研究者对小鼠的血清样本进行了靶向细胞因子分析，结果表明血管生成素2（Ang2）的水平在实验组相较于对照健康组有显著提高。值得注意的是，在临床乳腺癌患者中，血浆中的Ang2水平同样呈现升高趋势，而且这种升高与较低的生存率、更高的组织学分级、晚期临床分期以及淋巴结转移的高发生率紧密相关。当研究者给予小鼠注射外源性Ang2（rAng2）能明显增加乳腺癌向肺部的转移，而在肾脏则未观察到类似效应。此外，使用抗Ang2中和抗体进行治疗能够显著降低肺部的转移，但对肾脏却无影响。研究者的研究结果提示了纤维化组织分泌了Ang2并促进乳腺癌向肺部转移中的关键作用。

以往的研究表明了Ang2能够破坏细胞间的紧密连接组织，Claudins家族蛋白是构成细胞紧密连接的关键成分。通过单细胞测序分析小鼠11种组织中的内皮细胞，研究者发现Claudin 5在肺组织内皮细胞中特异性富集，而在肾脏内皮细胞中，Claudins家族成员的表达则更为多样化，包括Claudin 5以及其他多种Claudins，例如Claudin 2、3、4、6、7、8、10、12、16 和 19等。考虑到Claudin 5在维持肺内皮细胞屏障功能中的重要性，研究者进一步验证了外源性Ang2对小鼠肺部Claudin 5表达的下调作用，并观察到这会导致肺血管通透性的增加，而对肾脏血管没有显著影响。相反，使用中和性抗Ang2抗体治疗则对肺和肾脏内皮细胞的Claudin 5水平没有影响。为了明确Claudin 5对肺转移的直接影响，研究者通过气管内直接注射腺病毒介导的Claudin 5过表达，并发现这能够减少Ang2诱导的肺转移。相反，抑制Claudin 5则会明显增加肺转移。因此，该研究结果证实了血管内皮细胞中的Claudin 5在肺部转移过程中扮演着重要的守门人角色，Ang2参与调控Claudin 5表达水平，在乳腺癌肺转移中发挥重要作用，这为未来的治疗提供了新的策略和靶点。

鉴于Claudin 2和Claudin 10在肾脏内皮细胞中的显著表达，研究者进一步研究了敲除这两种蛋白之后对肾脏微环境的影响，以及它们与Ang2在调节血管通透性中的作用。研究者结合CRISPR/Cas9技术成功的降低了肾脏内皮细胞中Claudin 2和Claudin 10的水平，但是对上皮细胞的影响并不显著。有趣的是，在4T1原位成瘤模型中，在Claudin2/10 下调的肾脏可以检测到转移，有效地证明了 抑制Claudin 2和Claudin 10会导致内皮细胞间的连接蛋白变得不稳定，进而增加血管的通透性，促进肾脏转移的形成。

综上所述，该研究揭示了肺内皮细胞中的Claudin 5在Ang2介导的血管不稳定性和肺转移中的核心地位。不同器官内皮细胞连接蛋白的异质性在乳腺癌转移的器官选择性中发挥着关键作用，并且这一作用独立于癌细胞内在特性。研究者的发现旨在通过靶向特定Claudins来预防和治疗乳腺癌的远处转移，为深入理解乳腺癌转移组织选择性提供了新的视角，并为开发新的治疗策略提供了新的策略。