การแพร่กระจายและการรุกราน

การแพร่กระจาย (Metastasis) คือกระบวนการที่เซลล์มะเร็งออกจากเนื้องอกปฐมภูมิ เคลื่อนที่ไปทั่วร่างกาย และก่อตัวเป็นเนื้องอกทุติยภูมิในอวัยวะที่อยู่ห่างไกล เป็นสาเหตุหลักของการเสียชีวิตจากโรคมะเร็งส่วนใหญ่ และเป็นความสามารถสูงสุดที่เปลี่ยนการเจริญเติบโตที่จำกัดเฉพาะที่ให้กลายเป็นโรคร้ายที่ส่งผลกระทบต่อระบบร่างกาย การรุกราน (Invasion) — การทะลุผ่านขอบเขตของเนื้อเยื่อเฉพาะที่ — เป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการนี้

Definition

การแพร่กระจาย (Metastasis) คือการที่เซลล์มะเร็งแพร่กระจายจากเนื้องอกปฐมภูมิไปก่อตัวเป็นเนื้องอกทุติยภูมิในบริเวณที่อยู่ห่างไกล และการรุกราน (Invasion) คือการแทรกซึมของเซลล์มะเร็งเฉพาะที่ผ่านเยื่อฐาน (basement membrane) เข้าสู่เนื้อเยื่อรอบข้าง ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของกระบวนการแพร่กระจาย

Scope

บทความนี้ครอบคลุมขั้นตอนตามลำดับของกระบวนการรุกราน-แพร่กระจาย การเปลี่ยนแปลงจากเซลล์เยื่อบุผิวเป็นเซลล์มีเซนไคม์ (epithelial-mesenchymal transition) ซึ่งทำให้เกิดคุณสมบัติในการเคลื่อนที่ แนวคิดเมล็ดพันธุ์และดิน (seed-and-soil concept) ของการก่ออาณานิคมเฉพาะอวัยวะ และบทบาทของสภาพแวดล้อมจุลภาค (microenvironment) ทั้งในบริเวณปฐมภูมิและบริเวณที่อยู่ห่างไกล โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นชีววิทยา ไม่ใช่แนวทางในการจัดระยะหรือการรักษาโรคมะเร็งที่มีการแพร่กระจาย

Core questions

• เนื้องอกแพร่กระจายไปตามขั้นตอนใดบ้าง?
• เซลล์มะเร็งได้รับความสามารถในการรุกรานและเคลื่อนที่ได้อย่างไร?
• ทำไมมะเร็งบางชนิดจึงมีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายไปยังอวัยวะบางส่วน?
• สภาพแวดล้อมจุลภาคในบริเวณปฐมภูมิและบริเวณที่อยู่ห่างไกลมีผลต่อการแพร่กระจายอย่างไร?

Key concepts

• การรุกรานผ่านเยื่อฐาน
• การเข้าสู่หลอดเลือดและการออกจากหลอดเลือด
• เซลล์เนื้องอกที่ไหลเวียน
• การเปลี่ยนแปลงจากเซลล์เยื่อบุผิวเป็นเซลล์มีเซนไคม์
• การมุ่งเป้าไปยังอวัยวะและการแพร่กระจายแบบเมล็ดพันธุ์และดิน
• ช่องเฉพาะก่อนการแพร่กระจาย
• การก่ออาณานิคมและการพักตัว
• ความไร้ประสิทธิภาพของการแพร่กระจาย

Key theories

กระบวนการรุกราน-แพร่กระจาย

แบบจำลองที่ระบุว่าการแพร่กระจายดำเนินไปตามลำดับที่กำหนด — การรุกรานเฉพาะที่ การเข้าสู่หลอดเลือด การรอดชีวิตในการไหลเวียนโลหิต การออกจากหลอดเลือดในบริเวณที่อยู่ห่างไกล และการก่ออาณานิคม — โดยแต่ละขั้นตอนเป็นอุปสรรคทางชีววิทยาที่แตกต่างกันซึ่งมีเซลล์ที่แพร่กระจายเพียงไม่กี่เซลล์เท่านั้นที่สามารถเอาชนะได้

สมมติฐานเมล็ดพันธุ์และดิน

ข้อเสนอที่ว่าการกระจายตัวของอวัยวะที่มีการแพร่กระจายสะท้อนถึงความเข้ากันได้ระหว่างเซลล์เนื้องอกที่แพร่กระจาย (เมล็ดพันธุ์) และสภาพแวดล้อมจุลภาคที่อยู่ห่างไกลที่พร้อมรับ (ดิน) มากกว่ากายวิภาคและการไหลเวียนของเลือดเพียงอย่างเดียว

การเปลี่ยนแปลงจากเซลล์เยื่อบุผิวเป็นเซลล์มีเซนไคม์

โปรแกรมการพัฒนาที่ถูกนำมาใช้โดยมะเร็งชนิดคาร์ซิโนมา ซึ่งเซลล์เยื่อบุผิวสูญเสียการยึดเกาะและขั้ว และได้รับคุณสมบัติแบบมีเซนไคม์ที่เคลื่อนที่และรุกรานได้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับขั้นตอนแรกของการรุกรานและการแพร่กระจาย

Mechanisms

การรุกรานเริ่มต้นเมื่อเซลล์มะเร็งสลายและทะลุผ่านเยื่อฐานและเคลื่อนที่ผ่านเนื้อเยื่อรอบข้าง ซึ่งมักจะเกิดขึ้นหลังจากได้รับคุณสมบัติแบบมีเซนไคม์ (mesenchymal) ที่เคลื่อนที่ได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงจากเซลล์เยื่อบุผิวเป็นเซลล์มีเซนไคม์ (epithelial-mesenchymal transition) จากนั้นเซลล์จะเข้าสู่หลอดเลือดหรือหลอดน้ำเหลือง (intravasate) รอดชีวิตจากการไหลเวียนที่ไม่เอื้ออำนวย และออกจากหลอดเลือด (extravasate) ไปยังบริเวณที่อยู่ห่างไกล การก่ออาณานิคม (Colonization) — การสร้างเนื้องอกทุติยภูมิที่มีนัยสำคัญทางคลินิก — เป็นขั้นตอนที่ไม่มีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งต้องอาศัยการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมจุลภาคที่ไม่คุ้นเคย ซึ่งอาจรวมถึงช่องเฉพาะก่อนการแพร่กระจาย (premetastatic niche) ที่พร้อมรับ หรือช่วงเวลาของการพักตัว ความเข้ากันได้ระหว่างเซลล์ที่แพร่กระจายกับเนื้อเยื่อที่อยู่ห่างไกลช่วยอธิบายรูปแบบการแพร่กระจายเฉพาะอวัยวะ

Clinical relevance

การแพร่กระจายคิดเป็นสาเหตุหลักของการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับโรคมะเร็งส่วนใหญ่ และเป็นตัวกำหนดระยะของโรคและการพยากรณ์โรค ทำให้ชีววิทยาของการแพร่กระจายมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความเข้าใจของนักเนื้องอกวิทยาเกี่ยวกับพฤติกรรมของมะเร็ง บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงและให้ความรู้ และไม่ได้ให้คำแนะนำเฉพาะบุคคลเกี่ยวกับการวินิจฉัยหรือการรักษาโรคมะเร็งที่มีการแพร่กระจาย

Epidemiology

การเสียชีวิตส่วนใหญ่จากเนื้องอกแข็งเกิดจากการแพร่กระจายของโรคมากกว่าโรคปฐมภูมิ และมะเร็งชนิดต่างๆ แสดงรูปแบบการแพร่กระจายไปยังอวัยวะที่แตกต่างกัน ซึ่งสะท้อนทั้งกายวิภาคของการไหลเวียนโลหิตและความเข้ากันได้ของเนื้อเยื่อ

History

การสังเกตทางคลินิกที่ว่ามะเร็งแพร่กระจายไปยังอวัยวะบางส่วนทำให้ Stephen Paget เสนอแนวคิดเมล็ดพันธุ์และดิน (seed-and-soil idea) ในศตวรรษที่สิบเก้า ซึ่งต่อมาได้รับการทบทวนและสนับสนุนจากการทดลองโดย Fidler งานวิจัยต่อมาได้กำหนดขั้นตอนของกระบวนการแพร่กระจาย เชื่อมโยงการรุกรานกับการเปลี่ยนแปลงจากเซลล์เยื่อบุผิวเป็นเซลล์มีเซนไคม์ที่ยืมมาจากพัฒนาการ และเน้นย้ำถึงสภาพแวดล้อมจุลภาคในบริเวณที่อยู่ห่างไกล รวมถึงช่องเฉพาะก่อนการแพร่กระจาย

Debates

การเปลี่ยนแปลงจากเซลล์เยื่อบุผิวเป็นเซลล์มีเซนไคม์มีความสำคัญต่อการแพร่กระจายมากน้อยเพียงใด?

การเปลี่ยนแปลงนี้เกี่ยวข้องกับการรุกรานและการแพร่กระจายอย่างกว้างขวาง แต่ความจำเป็นและการกลับคืนสู่สภาพเดิมในระหว่างการก่ออาณานิคมยังคงเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันอย่างมากในวงการวิชาการ

Key figures

• Isaiah Fidler
• Jean Paul Thiery
• Robert Weinberg
• Johanna Joyce

Seminal works

• fidler-2003
• thiery-2009
• lambert-2017

Frequently asked questions

ทำไมการแพร่กระจายจึงอันตรายมาก?

การแพร่กระจายทำให้มะเร็งกระจายไปยังอวัยวะที่อยู่ห่างไกลและเป็นสาเหตุหลักของการเสียชีวิตจากโรคมะเร็งส่วนใหญ่ เนื่องจากเนื้องอกทุติยภูมิสามารถรบกวนการทำงานของอวัยวะสำคัญและกำจัดได้ยากกว่าเนื้องอกปฐมภูมิที่จำกัดเฉพาะที่

สมมติฐานเมล็ดพันธุ์และดินคืออะไร?

เป็นแนวคิดที่ว่าการแพร่กระจายเกิดขึ้นเมื่อมีความเข้ากันได้ระหว่างเซลล์มะเร็งที่แพร่กระจาย (เมล็ดพันธุ์) และสภาพแวดล้อมจุลภาคที่อยู่ห่างไกลที่พร้อมรับ (ดิน) ซึ่งช่วยอธิบายว่าทำไมมะเร็งบางชนิดจึงแพร่กระจายไปยังอวัยวะบางส่วน