
新研究揭示了常见呼吸道病毒如何将休眠的乳腺癌细胞重新切换回生长模式,发现了一条免疫驱动的通路,该通路增加了复发风险,并指明了新的预防策略。
近期发表在 《Nature》杂志上的一项研究中,一个国际研究团队表明,呼吸道病毒感染会唤醒肺部休眠的乳腺癌细胞。
乳腺癌是女性中最常见的癌症,也是美国癌症相关死亡的第二大原因。播散性癌细胞(DCCs)在初始缓解后可以保持休眠状态数年,然后才发生转移性复发。肿瘤微环境和细胞内在因素决定了转移细胞是进展还是保持休眠。值得注意的是,微环境干扰足以增加转移。
呼吸道病毒感染很常见,季节性流感每年影响超过十亿人。这些感染通常与肺部炎症以及炎性细胞因子(干扰素 IFNs 和白介素6 IL−6)的增加和免疫细胞(如巨噬细胞、T细胞和中性粒细胞)的扩增有关。此类炎症机制已被报道为转移过程的调节因子。

研究与发现
在本研究中,研究人员检查了呼吸道病毒感染对小鼠乳腺癌休眠的影响。首先,他们使用小鼠乳腺癌播散性癌细胞休眠模型 MMTV-Her2,来探索甲型流感病毒(IAV)对休眠播散性癌细胞唤醒的影响。小鼠被感染了亚致死剂量的甲型流感病毒;MMTV-Her2 小鼠和野生型小鼠都表现出相当的炎症反应和病毒清除动力学。
研究人员在多个时间点采集了肺部组织,并评估了人表皮生长因子受体2阳性(HER2+)细胞的数量。感染前,检测到少量孤立的播散性癌细胞或播散性癌细胞簇。然而,在感染后第 3 天至第 15 天(dpi),转移负荷增加了高达 1000 倍。HER2+ 细胞的数量在第 28 天和第 60 天时仍然升高,并且在九个月后仍可检测到。
乳腺中 Ki67+HER2+ 细胞没有变化,血液样本的 qPCR 检测显示循环癌细胞没有增加,这表明肺部 HER2+ 细胞的增加并非源于乳腺中癌细胞播种的增加。
此外,研究小组观察到在感染后第 3 天(3 dpi),表达 Ki67 的 HER2+ 细胞显著增加。虽然到第15天(15 dpi)时,表达 Ki67 的 HER2+ 细胞有所减少,但与基线相比,这些细胞的数量在第 60 天(60 dpi)时仍然保持升高。
休眠的播散性癌细胞保持间质样状态(波形蛋白阳性,vimentin+),并在退出休眠期间发生上皮转变(上皮细胞粘附分子阳性 EpCAM+EpCAM+)。未感染肺部中的大多数休眠播散性癌细胞是 vimentin+。虽然在感染早期(3 至 6 dpi)vimentin+ HER2+ 细胞的百分比未受影响,但到第 9 天(9 dpi)时下降至 50%,到第 28 天(28 dpi)时降至 20% 以下。相反,一部分 HER2+ 细胞在第 3 天(3 dpi)时显示出 EpCAM 表达。
此外,虽然大多数 HER2+ 细胞在 6 dpi 后失去了 EpCAM 阳性,但 EpCAM+ HER+ 细胞的百分比仍然保持升高。因此,甲型流感病毒感染诱导了短暂的上皮转变,产生了一种独特的混合增殖表型,该表型保留了一些间质标记物的表达,从而使休眠播散性癌细胞得以唤醒。
RNA-seq 分析显示炎症(IL-6–JAK–STAT3)、血管生成和细胞外基质重塑通路(包括胶原交联和金属蛋白酶活性)被激活,这些通路已知可支持肿瘤生长。
作者还报告了肿瘤微环境的变化,包括细胞外基质变化和血管生成信号,这些变化可能有助于维持被唤醒的播散性癌细胞。该团队还注意到感染后播散性癌细胞中 IL-6 信号通路的激活。进一步的研究表明,感染触发的 IL-6 是介导初始休眠播散性癌细胞唤醒的关键。
研究人员确定了一个两阶段过程:首先,IL-6 驱动从间质表型向混合表型的转变,并推动快速扩增;随后,在 T细胞募集后,CD4+ T细胞维持被唤醒的 DCC 群体。在这个第二阶段,CD4+ 细胞部分通过抑制 CD8+ 免疫反应来维持播散性癌细胞。
基因表达谱分析显示,荷瘤小鼠中的 CD4+ 细胞线粒体含量减少,偏向记忆表型,且效应功能降低,进一步限制了 CD8+ 细胞的细胞毒性。
研究还发现,清除 CD4+ 细胞可以恢复 CD8+ 细胞的线粒体含量和效应活性,从而更有效地清除播散性癌细胞。
接下来,该团队调查了 COVID-19 是否能唤醒休眠的播散性癌细胞。为此,他们使用了一种小鼠适应的 SARS-CoV-2 毒株(MA10)。MA10 感染引发了肺部 IFNα 和 IL-6 的产生。
此外,MA10 感染导致到第 28 天(28 dpi)时 HER2+ 细胞显著增加。而且,MA10感染后,HER2+ 细胞和 Ki67+HER2+ 细胞的数量逐步增加,同时波形蛋白阳性率下降,EpCAM 阳性率短暂增加。一致地,这些变化需要 IL-6,因为在 IL-6 基因敲除小鼠中,与 MA10 感染相关的变化显著减少。
此外,研究人员分析了英国生物银行(UKB)的数据,以评估 SARS-CoV-2 检测阳性是否与癌症幸存者更高的死亡风险相关。在一个随访至 2022 年 12 月的 UKB 人群中,包括 4,837 名在 2015 年前诊断出癌症的个体,共记录了 413 例死亡。其中,SARS-CoV-2 检测阳性和阴性者分别有 115 例和 298 例死亡,得出的比值比(OR)为 4.5。
即使排除了 COVID-19 导致的死亡,检测阳性者的死亡率仍然更高,OR 为 2.56。与检测阴性参与者相比,检测阳性者的癌症死亡率增加了近两倍(OR: 1.85)。
数据显示,这种关联在感染后的最初几个月最强,并随着时间的推移而减弱,这反映了小鼠模型中观察到的播散性癌细胞早期快速扩增的情况。研究团队观察到,与检测阴性者相比,SARS-CoV-2 检测阳性的参与者在全因死亡率、非 COVID-19 死亡率和癌症死亡率方面的风险均升高。
最后,研究使用 Flatiron 健康数据库评估了患有乳腺癌的女性在感染 COVID-19 后是否经历更高的肺转移进展风险。在乳腺癌诊断后感染 COVID-19 的女性,后续诊断为转移性乳腺癌的风险比(HR)为 1.44(经年龄、种族和民族调整)。在进一步对乳腺癌亚型和合并症进行调整后,风险比为 1.41,不再具有统计学显著性,尽管效应方向是一致的。
研究结论
结果表明,呼吸道病毒感染促进休眠癌细胞的唤醒和扩增。一个 IL-6 依赖的从间质状态向混合表型的转变促进了扩增,随后建立了抑制播散性癌细胞清除的 CD4+ 生态位。
这些生态位还通过改变免疫细胞代谢和效应潜能来损害 CD8+ 抗肿瘤活性。其他免疫细胞群体,包括巨噬细胞,也显示出向支持肿瘤状态的表型转变。
总体而言,这些数据揭示了肺部病毒感染如何增加癌症复发风险,小鼠和人类数据均显示感染后早期风险最大,这强调了需要制定策略来减轻相关的转移进展风险增加。
期刊参考
Chia SB, Johnson BJ, Hu J, et al. (2025). Respiratory viral infections awaken metastatic breast cancer cells in lungs. Nature. DOI: 10.1038/s41586-025-09332-0 https://www.nature.com/articles/s41586-025-09332-0
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