肺癌是全球第二大常見癌癥，也是全球男性和女性癌癥相關死亡的主要原因。非小細胞肺癌 (NSCLC) 是最常見的肺癌類型，占所有病例的 80% 以上。在晚期NSCLC患者中，超過70% 的患者發生骨轉移，其中80%發生在脊柱。

脊椎骨的紅骨髓具有特殊的血竇結構，其中含有多種細胞因子、酶和激素，尤其是趨化因子。趨化因子是一個與結構相關的小的分泌細胞因子家族，在炎癥和免疫中起著至關重要的作用。近年來，趨化因子已被證明參與調節各種腫瘤進展過程，如白細胞招募、腫瘤細胞遷移和增殖。

在這些趨化因子中，C-X3-C 基序趨化因子配體 1 (CX3CL1) 被認為是腫瘤轉移過程中必不可少的調節因子。有趣的是，CX3CL1在脊椎骨的紅骨髓中比在肢骨中更豐富，這可能是脊柱轉移瘤的原因。盡管 CX3CL1 可能在脊柱腫瘤進展中發揮作用，但 CX3CL1 對 NSCLC 脊柱轉移的幾個方面的影響，特別是對 CTC 外滲到脊椎松質骨的影響，這是腫瘤脊柱轉移的第一步和關鍵步驟，目前仍然尚不清楚。

以此為基點，上海復旦大學中山醫院骨科、胸外科以及美國密西西比州的JMS 燒傷和重建中心的多為研究學者進行了相關研究，在Theranostics 上發表了題為《Vertebral-specific activation of the CX3CL1/ICAM-1 signaling network mediates non-small-cell lung cancer spinal metastasis by engaging tumor cell-vertebral bone marrow endothelial cell interactions》的研究論文。

該實驗假設脊柱中CX3CL1表達的增加促進了循環NSCLC細胞的粘附和跨內皮遷移，并引發了NSCLC脊柱轉移。為了驗證這一假設，實驗檢測了脊椎松質骨和脊椎骨髓內皮細胞 (VBMECs) 中 CX3CL1 的含量，確定CX3CL1 是否影響循環 NSCLC 細胞的生物學行為，如粘附、跨內皮遷移和侵襲，并探討了其潛在機制。最后，實驗研究了阻斷 CX3CL1 介導的信號傳導是否可以限制轉移并延長體內心內模型的存活期。

部分實驗過程：

細胞粘附試驗

采用平行平板流動室灌注系統模擬脊椎血竇血流。在中間腔室底部植入單層VBMECs作為平行平板流動腔室的固定相，以2',7'-bis-(2-carboxyethyl)5-(and-6)-carboxyfluorescein acetoxymethyl ester 標記的腫瘤細胞為流動相，密度為5 × 105/mL，無血清培養基。加入濃度為300 × 109 pl/L的血小板(pl)。在通道中心以1000 s-1的壁切變速率灌注細胞2 min(用注射泵以0.3 mL/min的流速將血液模擬物推入平行平板流室)。細胞流經內皮細胞固定相后，將非粘附的腫瘤細胞洗去，在熒光顯微鏡下計數貼壁熒光腫瘤細胞數量。
 

細胞共培養
 

Transwell 上腔室預涂有 Matrigel。在血清過夜后，將對照 A549、shCX3CR1-A549、對照H1975 或 shCX3CR1-H1975 細胞以 20,000 個細胞的密度接種到含有 100 µL 條件培養液的上腔室，培養基為對照或敲除CX3CL1(CX3CL1-KD)的VBMECs，用10% 的胎牛血清，培養6天。此外，由指定的 A549 或 H1975 細胞和 VBMEC 培養基組成的培養系統用 AKT 抑制劑 MK-2206 2HCI (3 µM) 或 PI3K 抑制劑 LY294002 (20 µM) 處理。在顯微鏡下測定細胞數。每孔中隨機選取5個區域，通過計數染色細胞數量來定量分析。



實驗結論：

該研究的結果證明，脊椎骨中高表達的 CX3CL1 / ICAM-1 通過驅動循環 NSCLC 細胞和 VBMECs 之間的脊柱特異性惡性循環來促進 NSCLC 脊柱轉移。該循環基于 CX3CL1 / ICAM-1 介導的 NSCLC 細胞-VBMEC 的相互作用，從而增強腫瘤細胞的侵襲性和粘附性，改善VBMEC的通透性，并通過多種信號通路增加 NSCLC 細胞的跨內皮遷移。該研究中描述的機制可能為預防NSCLC脊柱轉移提供潛在的新靶點。