腫瘤會轉移到其他組織和器官，這是癌症相關死亡的主要原因。骨骼是乳腺癌和前列腺癌等實體瘤轉移的常見部位，但奇怪的是，同為骨骼，腫瘤轉移卻更加偏好脊柱等椎骨，而非手臂/腿骨等長骨。
1940年代，有學者提出，這是由於血流的不同。類似咳嗽之類的力量作用會影響血液流動，將癌細胞震動到脊柱附近，並隨之定植形成新的腫瘤。
這個延續了80年的觀點，在今天被顛覆了。
今日，《自然》雜誌發表了康奈爾醫學院和紐約特種外科醫院團隊的新研究，科學家們發現了一種全新的椎骨幹細胞（vSSC），它是椎骨形成的關鍵，同時vSSC表達的一種分泌蛋白MFGE8能夠吸引癌細胞並促進它們生長。
這可以部分解釋為什麼腫瘤骨轉移時，會對椎骨情有獨鍾。
其實，雖然同為骨骼，但是椎骨和長骨卻有著不同的發育起源和生理特徵。因此，研究者們猜測，椎骨和長骨或許在形成機制上有所不同，而這也決定了一些椎骨相關疾病的發生。
研究者分離了長骨和椎骨中的典型骨幹細胞，進行轉錄組分析，發現長骨幹細胞（lbSSC）和椎骨幹細胞之間的轉錄譜差異的確很大。
分析中，研究者發現，embigin（EMB）是一個值得關注的細胞標記物，可以從現有定義的骨幹細胞中分離出非幹細胞成骨細胞和軟骨細胞。對於確定骨幹細胞免疫表型來說，這無疑是個很有價值的新發現。
對比長骨幹細胞和椎骨幹細胞的差異基因，研究者最終確定了Zic1和Pax1兩個轉錄因子表達基因，它們能夠驅動椎骨幹細胞特異性標記物的表達，可作為椎骨幹細胞的標記。
椎骨幹細胞對於椎骨的發育非常重要，研究者特異性刪除了其中的成骨相關轉錄因子osterix，小鼠表現出嚴重的椎骨缺陷，包括嚴重的脊柱後凸和大部分背神經弓缺失，骨質量降低50%，小鼠100%癱瘓。
不過，小鼠還有一定殘留的椎骨，說明可能存在其他的椎骨幹細胞。
椎骨幹細胞功能障礙導致小鼠椎骨發育不全
既然椎骨幹細胞特異性負責椎骨的形成，那麼這些細胞也很有可能參與優先侵犯椎骨的典型疾病，例如腫瘤的椎骨轉移偏好。
研究者將EO771、4T1.2、Py8119等乳腺癌細胞注射到小鼠體內，形成自發轉移模型，果然觀察到椎骨中存在更多的初始播種癌細胞，而且這與血流的變化無關。
研究者將長骨幹細胞和椎骨幹細胞分別移植到小鼠腿部形成骨類器官，發現椎骨幹細胞衍生的類器官存在更多腫瘤細胞浸潤，也就是說它的轉移募集率更高。
椎骨幹細胞更容易吸引癌細胞轉移
進一步分析發現，起作用的是椎骨幹細胞分泌的乳脂球表皮生長因子（MFGE8）。MFGE8在椎骨幹細胞中的表達高於長骨幹細胞，但在其他骨細胞型別，例如破骨細胞、內皮細胞和多種白細胞之間表達並無差異。
MFGE8能夠有效誘導乳腺癌、前列腺癌和肺癌細胞遷移。當敲除小鼠的Mfge8，長骨幹細胞和椎骨幹細胞對癌細胞的誘導遷移能力差異不再顯著。
敲除Mfge8之後骨幹細胞誘導遷移能力無差異
MFGE8不僅影響癌細胞遷移，實驗結果顯示，MFGE8還能夠促進癌細胞轉移後的生長。將Py8119細胞注射到Mfge8敲除小鼠的L6椎骨中，癌細胞生長是不如對照組的。
研究者認為，這項研究的意義不僅在找到了腫瘤骨轉移偏好的背後機制，也能夠為其他脊椎疾病提供新的見解，臨床上的許多脊椎問題可能都能夠從椎骨幹細胞中得到解答。
目前，研究者們正在尋找阻斷MFGE8的方法，或許這能夠降低癌症患者脊椎轉移的風險。
參考資料：
[1]Sun, J., Hu, L., Bok, S. et al. A vertebral skeletal stem cell lineage driving metastasis. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06519-1
[2]https://www.nature.com/articles/d41586-023-02851-8
[3]https://www.nature.com/articles/d41586-023-02768-2
[4]https://news.weill.cornell.edu/news/2023/09/study-reveals-why-cancer-may-spread-to-the-spine
來自： 奇點網