肿瘤休眠最早于1864年提出，于1959年被定义，指在原发肿瘤切除后很长时间才发生全身或局部的肿瘤复发。“很长时间”指超出了低复发的时间，所以与肿瘤复发不能混为一谈。令人感到兴奋的是，处于肿瘤休眠的患者，如同处于慢性疾病患者疾病完全控制的状态，没有临床症状和体征。经乳腺切除后处于临床无病状态的乳腺癌患者中20%在7年〜25年间复发，其中术后10年〜20年的复发率稳定在1.5%左右。临床癌症休眠还常见于甲状腺癌、肾癌、前列腺癌以及B细胞淋巴瘤和黑色素瘤，而肺癌和结肠癌很少出现这种现象。直到近20年一些新的研究发现才引起了人们对肿瘤休眠现象的关注：①Gompertzian肿瘤生长模型解释了早期肿瘤生长的动力学并假定了肿瘤休眠的周期。②在造血系统恶性肿瘤以及癌症患者中，骨髓中存在的大部分肿瘤细胞处于细胞周期停滞期，这些未分裂的细胞具有如体外培养干细胞一样的免疫表型、生长特点，耐辐射耐化疗，并且能够分化成更成熟的肿瘤细胞。这些细胞目前被认为是持续存在的肿瘤休眠细胞。
本文将对癌症休眠的4个方面进行讨论：①肿瘤早期细胞休眠和临床癌症休眠的关系；②获得性免疫和自身固有免疫在控制癌症中的作用；③更有效的抗癌免疫治疗的需求；④有关肿瘤细胞群动态和控制机制的临床癌症休眠假说。临床肿瘤休眠是一个迷人而神秘的现象。对它的揭示，无疑给癌症生物学带来新的见解，并可能改善目前的治疗现状。
一、疾病早期细胞休眠和临床癌症休眠的关系
图1说明了目前临床肿瘤休眠的概念。关于诱导肿瘤细胞生长停滞在早期状态的机制研究很多。由于休眠肿瘤细胞可以耐受传统治疗而持续存在，因此停滞在G0/G1期的肿瘤细胞可能是临床癌症休眠的潜在肿瘤细胞的假设似乎是合理的。然而，基于术后生存7年〜22年的乳腺癌患者循环肿瘤细胞（circulating tumor cells ，CTCs）和临床无病状态的研究挑战了以上观点。由于这些循环肿瘤细胞（CTCs）半衰期短（1小时〜2小时），因此必然存在另外一个部位进行肿瘤细胞的复制以补充CTCs，从而使这些细胞数年内保持在低水平状态。因此，早期休眠肿瘤细胞与那些临床休眠肿瘤细胞之间的关系还不能确定。干细胞或其亚群，或是另外一种细胞类型可能是临床肿瘤休眠细胞的来源，这一假设或许可以解释骨髓中的癌细胞以及乳癌术后生存7年以上循环肿瘤细胞存在的方式。
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二、获得性免疫和固有免疫在癌症控制中的作用
免疫功能在癌症控制，包括肿瘤休眠方面起到重要作用。有关“免疫监视”的假说由Thomas 和 Burnet提出，认为免疫系统能够不断阻止肿瘤细胞的形成，起到预防肿瘤发生、保护机体的重要作用。当时这种假说并未引起重视，直到发现固有免疫后，大量动物实验（大部分使用小鼠）的结果支持了免疫监视和获得性免疫在癌症中的重要作用，无论是自发免疫还是诱导免疫。分子水平的研究提出了“免疫监视”、“免疫编辑”、“免疫雕刻”的观点，获得性免疫和固有免疫的关系，以及可对小鼠各种肿瘤进行成功免疫的结论。
人们期待以上动物实验结论能够得到人体试验的证实。然而，目前还没有充分的证据表明固有免疫在临床癌症休眠的维持中起重要作用。如果固有免疫和获得性免疫担当免疫监视的作用，那么进行器官移植和彻底免疫抑制的患者发生各种癌症的风险都会显著增加，但临床研究结果并非如此。新西兰-澳大利亚数据库中约29000例患者器官移植及免疫抑制后出现多种非病毒相关性癌症，但可能与免疫受到抑制无关。研究同时发现，人类两种常见的恶性肿瘤乳腺癌和前列腺癌的发生率也没有增加。另外一项基于12900例肾移植患者的研究也提示：人类常见的恶性肿瘤如肺癌、乳腺癌、前列腺癌和结肠癌的发生率并没有增加。以上研究均显示免疫抑制后病毒相关性恶性肿瘤显著增加，其中非黑色素瘤皮肤恶性肿瘤发生率几乎增加100倍，可能与人乳头状病毒（human papillomavirus，HPV）感染有关。
令人不解的是，与其他常见癌症比较，肾癌与病毒感染无关，而在移植患者中肾癌的发病率也显著升高。包括832000例患者的研究显示，肾癌的发生率显著高于其他常见肿瘤。 由于患者肾脏存在明显病理变化，容易发生生理上改变，可能是增加肾脏恶性肿瘤的发病风险的原因。
因此，目前还不能证实人固有免疫和获得性免疫缺陷是人类患癌的主要因素。
三、免疫缺陷小鼠患癌风险
目前有大量免疫缺陷老鼠用于自发肿瘤的研究。SCID小鼠就是一种获得性免疫应答显著下降的小鼠。研究发现这种小鼠发生人类常见癌症的几率并没有增加。激活小鼠癌基因后伴随发生的是肿瘤抗原特异性耐受（concomitant with the development of tumor antigen-specific tolerance）。因此，高度恶性的自发性肿瘤不能诱发功能性细胞毒T细胞，这便对免疫监视在癌症发生中的作用提出了质疑。
Rag2-/- 小鼠易发肿瘤为肠腺瘤（50%）、肠道腺癌（35%）和肺部肿瘤（15%）。Rag2-/-/Stat1-/-小鼠12月龄后发生甲基胆蒽（methylcholanthrene，MCA）诱发的肉瘤以及自发的肠癌和乳腺癌，Rag1-/-小鼠发生MCA诱发的肉瘤。IL-12Rβ2-/-小鼠发生浆细胞瘤和肺癌或两者同时发生。所有以上免疫缺陷模型小鼠都对病毒和细菌感染特别敏感。其中一些模型小鼠给予抗生素治疗后可以预防或至少延长肿瘤的发生时间。但是，Rag2-/-和Rag-/-+Stat1-/-小鼠虽然持续给予相同的抗生素治疗，仍然出现了异常高的肿瘤发生率。以上模型小鼠证实，抑制获得性免疫或固有免疫后导致恶性肿瘤的发生率显著增加。
然而，不同的小鼠患癌都有不同的患癌趋势。比如：IL-1R-/-的小鼠仅发生两种恶性肿瘤（肺癌、浆细胞恶性肿瘤或两种并发）。病毒或细菌感染或基因改变等原因可能是导致癌症发生的特定原因，并非单纯免疫监视失败的机制所引起。
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四、对肿瘤进行免疫
通过诱导免疫（deliberate immunization）刺激获得性免疫应答反应，从而控制或消除现存癌症的这种可能性不能被上述研究排除。人们开始使用肿瘤细胞或肿瘤抗原和肽类联合不同的佐剂研制肿瘤疫苗。然而，20年的努力结果甚微。对人类肿瘤进行免疫的典型例子是B细胞淋巴瘤。最初是由Levy研究组进行，结果显示：由肿瘤B细胞克隆产生的特异性免疫球蛋白能够被人体免疫系统识别，并作为治疗性疫苗使用。这种免疫应答的一种结果是使肿瘤发生临床意义上的休眠。B细胞淋巴瘤小鼠的研究也得出了类似的结果，尽管小鼠脾脏中有106个肿瘤细胞，但这些小鼠的肿瘤仍然处于临床休眠状态。另有研究意外发现，肿瘤抗体的产生和T细胞应答共同导致肿瘤细胞死亡，其速度和肿瘤细胞分化速度一致。各种T细胞渗透到许多人类肿瘤中会带来更好的结果，如结直肠肿瘤。在小鼠体外实验中，肿瘤浸润淋巴细胞或肿瘤抗原反应性CTL转导会使黑色素瘤细胞显著退化。人体试验显示，对肿瘤浸润的淋巴细胞在体外进行扩增，然后转移到黑色素瘤患者体内，34%患者产生应答反应。然而，血液中黑色素瘤特异性CD8+T细胞发挥强大促炎和细胞毒功能，而驻扎在肿瘤损伤部位的特异性CD8+T细胞功能处于失活状态。这一证据表明肿瘤本身及其环境影响T细胞效应功能，解释了许多肿瘤特异性反应无法对抗肿瘤进展的原因。最近一项III期临床研究显示，复杂的抗原佐剂细胞组合能延长进展性前列腺癌和黑色素瘤患者的寿命。基因诱导癌抗原发生改变，可导致肺癌模型小鼠肿瘤迅速被清除。这将是治疗早期癌症患者的最重要的新型免疫原。总之，目前仍需要更多的临床数据来证实免疫治疗是否是癌症治疗的主要方式。
临床肿瘤模型的建立，尤其与癌症休眠组织有关的肿瘤模型至关重要。例如：给小鼠皮肤涂上致癌剂后导致与免疫应答控制有关的肉瘤发生，但在RAG1-/-小鼠身上却不会发生。但与人类临床肿瘤休眠模型类似的模型还没有，因为小鼠肿瘤不是自发的，也不是常见的上皮肿瘤中的一种。实际上，大部分致癌剂诱导的小鼠肿瘤模型都是肉瘤，而这种肿瘤在人身上确是罕见的。
最近，Almag等建立了一种人类肿瘤模型，这种模型肿瘤休眠期延长（超过120天）。基因组筛查已经确定了模型中多种与肿瘤休眠相关的候选基因。
五、组织稳态控制机制或可解释临床肿瘤休眠
许多细胞动态的假说用于解释临床肿瘤休眠，包括：早先Folkman的血管不充分生成假说；少数的微小转移或孤立癌细胞假说；播散细胞的老化使增殖分裂速度减慢的假设；有效的免疫应答保持癌细胞群处于稳定状态；远处器官转移的肿瘤细胞发生基因进化成为临床肿瘤休眠的新动力(“drivers”)；激素水平的改变；饮食的影响；转移灶中几种类型的细胞及其分泌物启动信号通路，诱导肿瘤细胞停滞在G0/G1期。
肿瘤细胞持续存在似乎显示了肿瘤细胞生死之间保持了良好的平衡状态。关于这种平衡也有两种假说，一种是持续存在的肿瘤细胞分化不平衡，产生的子细胞进一步分裂增殖继续完善肿瘤细胞株，而另外一子细胞分裂迅速，然后在发展的过程中死亡并进入血液。
另外一种可能是：人类肿瘤细胞群具有和人类器官及细胞一样保持其体积大小的特性。哺乳动物和其他物种器官和组织缺损后具有再生能力，因此，血液中各种细胞保持相对稳定的水平，防止发病。实体器官也一样，如将肝脏切除一半后，肝细胞开始分裂增殖，直到肝脏恢复原来大小为止。从果蝇到哺乳动物都具有保持良好细胞增殖和死亡平衡的机制，从而预防体细胞的异常增殖。许多分子和信号通路被研究用于解释保持果蝇器官一定尺寸的机制，但果蝇和人之间共有信号分子的研究相当保守。例如：果蝇胰岛素生长因子（IGF1）及其受体（人类同源染色体分别为IGF1和AKT/PKB）控制细胞的生长，大量研究报道，血清IGF水平升高预示许多常见恶性肿瘤的风险增加。IGF能够抑制曲妥珠单抗对人类体外培养乳腺癌细胞的治疗效果，但加入IGF结合蛋白3（降低IGF-1R信号传导）后，可消除曲妥珠单抗治疗效果的抑制作用。同时针对（cotargeting）HER-2和IGF1受体对HER-2过表达的乳腺癌细胞的生长具有协同抑制作用。IGF-II受体通过IGF-II或其他机制减少器官大小。以上研究提示，IGF1的相互作用在肿瘤治疗上具有重要临床意义。另外，果蝇体内也有其他人同源染色体维系细胞和器官的大小，如IRS1-4、TSC1和TSC2。
以上许多基因牵涉到新出现的、令人兴奋的信号通路——Hippo(Hpo)信号通路。这一信号通路通过限制细胞生长和增殖以及促进细胞死亡的作用，从而控制器官的大小。Hippo(Hpo)信号通路参与调节细胞接触抑制、器官大小和肿瘤的发生。Hpo信号中枢是一个激酶级联，包括Hpo、Salvador、Warts和 Mats。这些基因中的任何突变都会导致成年附属器官过度生长，包括眼睛和翅膀。HPO是果蝇MST1和MST2同源的哺乳动物STE20家族激酶。YAP的是哺乳动物HPO通路的主要效应器官（effector），人类YAP则是一种候选癌基因，在多种肿瘤中扩增。
果蝇中转录因子TEAD家族介导了动物细胞中Yap和Taz的功能。哺乳动物Hippo信号通路中，Mst1和Mst2控制小鼠器官的大小和肿瘤抑制。因此，Hpo通路可以适时地迅速阻止器官生长，起到总开关的作用。关于这种非同寻常的平衡机制知之甚少，但这可能是保持休眠乳腺癌细胞池大小不变的机制。当然并不能排除其他保持器官大小稳定、稳定休眠状态的机制，如生长因子、基因变化，营养状态等。
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六、结论和展望
幸存乳腺癌患者体内总有少数肿瘤细胞存在于体内的某些部位，它们的生长决定着患者的寿命。有关肿瘤休眠和复发机制一旦阐明，可通过研发靶向药物清除或控制这些持续存在的肿瘤细胞，从而预防肿瘤的转移和复发。如果实现这一目标，这种慢性疾病的控制可被定义为治愈(operational cure），正如Folkman首次建议的那样。但这与目前普通意义上的“治愈”（消除所有癌细胞）不同。当无法消除所有肿瘤细胞的时候，可以寻找一个替代目标。
因此，对于乳腺癌术后多年处于无病状态的患者，充分定义循环血液中的肿瘤细胞至关重要。骨髓中可能含有这些休眠的肿瘤细胞，但对形成骨髓中转移环境（对于乳腺癌术后多年处于无病状态）的评估可能更为重要。这有助于研究临床癌症休眠，另外，目前迫切需要用于临床癌症休眠的实验模型，这些模型有助于确定休眠相关的新机制以及休眠细胞标记物。
（作者：赵伟红、李秋实）
参考文献：《Proceedings of National Academy of Sciences》2011; 108(30): 12396-12400