肿瘤干细胞作为胰腺癌治疗潜在靶点的研究进展

孙 宇，孙 宁，杨绍时，宋国栋

(天津医科大学第二医院外科，天津300211)

胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是世界范围内的肿瘤致死的主要原因之一，每年大约227 000人死于该癌症。迄今在明显进展期患者的生存率方面的治疗策略并不成功，其总的5年生存率仍然很差，大约5%左右［1］。

PDAC在早期即能转移的能力是其致死性的主要原因。有证据表明该过程或许是通过肿瘤干细胞(cancer stem cells，CSC)来介导［2］。最近的研究表明，CSC可作为发现肿瘤生成和肿瘤进展信号的新途径，也可能成为该领域中突破性的潜在治疗靶点。

1 肿瘤干细胞

现已证实CSC是肿瘤细胞中一类明确的亚群，具有独特的细胞生物学特性，并可从组成肿瘤的大多数肿瘤细胞中区分出来。虽然不受抑制的增生和抗凋亡是肿瘤细胞的特点，但是CSC还具有自我更新，分化为其他细胞类型并形成肿瘤的能力是确切的。CSC的这些特性有助于肿瘤扩增和肿瘤大小的维持［3］。这种明确的群落首先在白血病中被证实，随后在乳腺、肺、前列腺、结肠、脑、头颈、肝及PDAC等肿瘤中得到了证实［4-6］。

2 胰腺癌中的干细胞亚群

CSC的证实主要基于细胞表面分子的表达。然而对这些分子是否为均一的细胞类型仍存在很多争议。胰腺CSC的第一个亚群是通过与乳腺癌干细胞相同的表面标志物而证实的。2012年，一个源于人肿瘤的亚群，其细胞表面表达CD44、CD24及表皮特异性抗原(ESA)。研究表明虽然只有0.2% ～0.8%的肿瘤细胞具有CD44+CD24+ESA+表型，但是仅注射500个这种细胞即可构建其来源的人PDAC的结构［7］。虽然这种表型明确的证实了在PDAC中有CSC亚群，但是迄今对这些标志物的功能意义还不完全清楚。这些蛋白或许促进细胞间的相互作用，调节信号通路，或者也许是这些细胞调节干细胞特性转录网络的副产物［8］。随后的研究证明从人PDAC肿瘤中分离出来的CD133+细胞也有高度的肿瘤源性并对吉西他滨治疗耐药［9］。对来自PDAC标本分析发现CD133表达与较低的5年生存率明显相关［10］。虽然对CD133的功能还不清楚，但是在其他恶性肿瘤中它既可表达于非CSC也可表达于 CSC［11］。在正常胰腺组织中，CXCR4和其配体间质源性因子-1(stromal derived factor-1，SDF-1)在胰腺器官生成和再生时对胰腺导管细胞的生存、增殖及迁移的维持是必须的［12］。在CSC群落，SDF-1表达于具有高转移特性CD133+细胞，并且也在与肿瘤的侵袭边缘组织中表达［9］。提示存在两种不同类型的CSC:稳定型和迁移型。

乙醛脱氢酶 1(aldehyde dehydrogenase 1，ALDH)表达也被用于证明PDAC细胞具有干细胞样特性，即高肿瘤特性这一特点［12］。另外，ALDH+细胞在来自ALDH-原发肿瘤的转移灶中发现，并且证明原发肿瘤ALDH+染色与下降的中位生存期相关。体外研究表明ALDH+细胞群落明显提高了肿瘤源性，而ALDH+CD44+CD24+细胞并不存在这种特性，突出表明了目前并没有证明胰腺CSC具有通用标志物［13］。在调节性CSC中ALDH的功能还不清楚，但它在正常组织中其在乙醇和环磷酰胺代谢中以及在视黄酸生物合成中起核心作用［14］。另一个胰腺CSC可能的标志物是c-Met，这是一种肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)受体络氨酸激酶，其显示出促进趋化作用和恶性转化［15］。在正常鼠胰腺干细胞上表达的c-Met导致c-Met表达细胞与CD44+CD24+ESA+细胞具有一样的肿瘤源性，并且比CD133+细胞更具有肿瘤源性［16］。在细胞的各种亚群中，发现了伴有c-Met高表达的CD44+细胞具有最高的肿瘤源性潜力，进而形成其原发来源的肿瘤结构。迄今人们对信号通路改变和肿瘤微环境在CSC分化和功能的作用也进行了广泛研究。介导上皮间质转换(epithelial mesenchymal transtition，EMT)的通路，例如 Notch，Wnt和Hedgehog，在PDAC中CSC的功能和维持方面也起重要作用，虽然这些相互作用的机制还不完全清楚［17-18］。转录信号传导和活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)是一种调节多种细胞过程的转录因子，并且在其他肿瘤中，例如恶性胶质瘤，发现其作用在于维持干细胞样特点［19］。这种相互作用，在促进和维持肿瘤生成和CSC群落方面也起重要作用。肿瘤微环境由很多不同的细胞成分，包括星形细胞(stellats cells)，炎性细胞，内皮细胞，和肿瘤细胞组成，其本身是组成CSC的非均质的群落，并且分化出了更多的谱系。在CSC与星形细胞之间相互作用的一个例子，对胚胎生成也是重要的，是通过Activin和Nodal，转化生长因子 β(transforming growth factor β，TGFβ)家族。在这种细胞群落中CD133+CSC表达高水平的Activin和Nodal，而 Nodal/Activin受体Alk4/7的阻断反转了内源性对吉西他滨(gemcitabine)的化学耐药［20］。星形细胞也被证实能够产生Activin和Nodal，其导致CSC侵袭性增加［21］。那么这些清晰的证据可以表明CSC是PDAC特征性的驱动治疗耐药又一因素。

3 在胰腺癌中EMT诱导的CSC

EMT的过程或许会增加CSC，或至少使细胞具有干细胞样特点。CSC在包括EMT的许多路径中表现出活性。有研究表明既能够通过条件性过表达EMT诱导的转录因子Snail或Twist，又可通过使细胞暴露于 TGF-β1来诱导干细胞标志物的表达［22］。除了干细胞标志物的表达，这些细胞也吸收了间质表型并更有效的生长为微球体，提示EMT能够诱导干细胞相关的特点。该研究证实了EMT也或许能与CSC有直接的关系，并或许能诱导CSC表型并提供转移能力的可能性。需要EMT来渗出进入血流的循环肿瘤细胞与胰腺来源相比具有100倍CD24+CD44+ 表达的增加［23］。

4 胰腺癌中CSC靶点

已表明在其他肿瘤中靶向CSC是困难的。在评估慢性髓样白血病中的治疗反应中发现，相当大比例的分化细胞都被化疗杀死时，CSC扔能够存活，保持静止状态，并可能随时导致复发［24］。已经证实由于CSC的内在化疗耐药，像吉西他滨等细胞毒药物的单一治疗实际上可能增加c-Met+CSC的相对比例［16］。靶向通路或能在CSC中特异性上调的基因，例如c-MET或Alk-4/7等的较新药物已证实在体内能减少 CSC 的数量和肿瘤负荷［16，20］。应用Hedgehog通路抑制剂靶向基质加上细胞毒作用的吉西他滨以及Alk4/7的靶向抑制导致在体内的协同作用，并以无进展生存期和增加给药量来观察效果［20］。其他可能的靶点包括介导EMT的通路，像Notch、Wnt、Hedgehog、Src 和 TGFβ。其他化合物，像水飞蓟宾，直接靶向 EMT诱导的转录因子，像Zeb1［25］。虽然很多临床试验探索靶向 CSC和/或EMT相关通路，但是这项治疗策略目前仍然处于发展的早期阶段。

5 结语

综上所述，在PDAC中发现的CSC及其细胞生物学特征以及最近在EMT的作用理解和肿瘤微环境方面的进展导致对肿瘤行为和预测方面有进一步的认识。虽然除了细胞表面标志物的特征方面外，关于CSC化学耐药等的机制还有很多不清楚。如果靶向CSC成为切实可行的策略，那么对包括在CSC维持和活力方面关键信号通路的了解是必须的。虽然目前对PDAC没有有效的治疗，但是对疾病组成理解的增加无疑可为靶向治疗这种新策略带来了希望。

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