胰腺肿瘤干细胞研究进展

石小军 综述, 江 华 审校

(同济大学附属东方医院老年医学科，上海 200120)



·综 述·

胰腺肿瘤干细胞研究进展

石小军 综述, 江 华 审校

(同济大学附属东方医院老年医学科，上海 200120)

胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma， PDAC)是最常见的胰腺癌病理类型，亦是预后最差的恶性肿瘤。近年来胰腺肿瘤干细胞(pancreatic cancer stem cell， PCSC)的研究取得了诸多进展，PCSC与胰腺肿瘤的侵袭、转移及复发都有着直接联系。本研究将从PCSC的相关标志物、肿瘤微环境及靶向治疗等角度对近年来PCSC的相关研究进展作一综述。

胰腺肿瘤； 肿瘤干细胞； 标志物； 肿瘤微环境

胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarci-noma， PDAC)是胰腺癌中最常见的病理类型，预后极差。由于缺乏有效的治疗手段，30年来PDAC的生存率一直没有明显改观，5年生存率低于5%[1]。肿瘤干细胞(cancer stem cell， CSC)是肿瘤细胞群中一小部分具有自我更新、无限增殖和多向分化潜能的细胞[2]。越来越多的证据表明胰腺肿瘤干细胞(pancreatic cancer stem cell， PCSC)在PDAC的发生、发展过程中扮演着非常重要的角色。PCSC促进肿瘤的侵袭、转移和复发，且与肿瘤放化疗耐受密切相关[3-4]。本研究将从PCSC标志物、肿瘤微环境及靶向治疗三方面对PCSC作用机制及临床应用作一综述。

1 PCSC相关标志物

肿瘤标志物是由肿瘤细胞产生，特征性反映肿瘤生物学特性的一类物质。当前研究主要通过肿瘤标志物来筛选PCSC，然而由于PCSC与正常干细胞的表面标志物类似，使得PCSC的分离鉴别存在困难，故寻找特异的PCSC表面分子标志十分重要。

1.1 CD24、EPCAM

胰腺癌中较早发现的PCSC表面标志包括CD44、CD24、表皮黏附分子(epithelial cell adhesion molecule， EPCAM)。与没有分选过的肿瘤细胞相比，异种移植模型中CD44+CD24+EPCAM+的细胞成瘤率更高，与来源肿瘤的组织形态学、细胞异质性等特征更相像。与CD44-CD24-EPCAM-相比，CD44+CD24+EPCAM+细胞在经过皮下或原位种植后能够继续保持原有特性[3]，同时CD44+CD24+EPCAM+细胞还表现出对吉西他滨更强的耐药性[5]。近年来，CD44、CD24、EPCAM在PCSC的相关研究中仅作为分选标志物，未见相关功能研究。

1.2 CD133、CXCR4

CD133亦可作为PCSC的鉴别标志之一[4]。研究发现正常胰腺导管上皮并不表达CD133，而在部分胰腺导管癌患者外周血中可同时检出CD133和角蛋白，并发现其与组织分级、淋巴管侵犯，淋巴转移相关；同时，CD133+胰腺癌患者5年生存率明显低于CD133-患者[6]。体外功能试验提示CD133可能通过上调上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition， EMT)相关转录因子ERK、Slug和Snail的表达，促进胰腺癌细胞发生EMT，进而促进迁徙和转移[7]，CD133+胰腺癌细胞比CD44+CD24+细胞表现出更强的成瘤和转移潜能。此外，CD133+胰腺癌细胞对吉西他滨的耐受性也明显增强。

CXCR4是SDF-1、CXCL12的细胞因子受体，通常在CD133+细胞表达。有报道[8]称CXCR4与其配体SDF-1结合后可诱导胰腺癌细胞株发生EMT，增强转移能力。Hermann等[4]发现CD133+CXCR4+的细胞亚群比CXCR4-细胞亚群的转移能力更强。清除CD133+CXCR4+细胞亚群可明显降低肿瘤的复发率。

1.3 ALDH

Ginestier等[9]首次利用乙醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase， ALDH)为标记物筛选出乳腺癌干细胞，随后ALDH作为标记物在肺癌、前列腺癌、结直肠癌及胰腺癌等肿瘤中应用。Rasheed等[10]发现ALDH+胰腺癌细胞成瘤能力比未经分选的胰腺癌细胞或是ALGH-细胞更强，基于269例胰腺癌组织样本的免疫组化研究也得到类似的结果，ALDH在转移灶中的表达高于原发灶，同时ALDH阳性的肿瘤远期生存率也较低；且ALDH+CD44+CD24+的PCSC可以表达一系列间质特征的基因，提示这类细胞具有潜在转移能力。此外，单纯ALDH+肿瘤干细胞的侵袭性远比CD44+CD24+肿瘤干细胞或非CSC高，提示ALDH在肿瘤进展过程中发挥重要作用[5]。ALDH介导的环磷酰氨代谢、烷基化逆转可能是肿瘤耐药的机制之一[11]，体内实验也证实ALDH+细胞对吉西他滨有相对耐药性。

1.4 c-Met

可作为恶性胶质瘤干细胞表面标志的c-Met在PCSC中发挥着类似的作用，c-Met与PDAC细胞的迁移，侵袭，转移有关。Li等[12]发现c-Met+CD44+细胞转移性能远比c-Met-细胞强，且c-Met的靶向药物卡博替尼能够抑制PCSC成球，同时抑制肿瘤生长和转移[13]。

2 PCSC的肿瘤微环境

胰腺肿瘤微环境不仅包括肿瘤细胞之间的相互作用，也包括了肿瘤细胞和胰腺细胞的相互作用，诸如星形细胞、内分泌细胞以及浸润的免疫细胞等。这一复杂的细胞间关系促进了肿瘤的生长，维持着部分肿瘤的干细胞特性，甚至会影响化疗药物的效果。

2.1 PCSC与普通胰腺癌细胞的相互作用

通过成球培养和CD133-筛选获得的PCSC能够表达大量TGF-β超家族成员，包括Activin、Nodal以及活化了的SMAD4。与重组Activin或Nodal共培养可以提高成球率，同时启动胚胎干细胞关键蛋白Nanog的转录。Activin或Nodal信号需要和相应受体诸如Alk-4、Alk-7或SMAD4结合才能发挥作用，阻断了其中任意一个便能显著降低成球率。将Alk-4、Alk-7表达抑制后的PCSC植入模型鼠体内，可以增加吉西他滨的药物敏感性同时延长模型鼠的生存时间[14]。PCSC通过释放Nodal和Activin与周边其他胰腺癌细胞相互作用的机制已经被阐述的比较明了，但尚有一些调控机制未被阐明。例如，有将近半数的胰腺癌组织存在SMAD4低表达，PCSC通过其他调控信号通路进行自我更新和生长的机制有待进一步研究。

2.2 PCSC与细胞外基质的相互作用

除PCSC表达的Nodal和Activin与肿瘤细胞的相互作用外，细胞外基质释放Nodal对PCSC功能的促进作用也逐渐被发现。胰腺基质表达的Activin和Nodal能够促进干细胞成球[15]，甚至可以促使Nodal基因敲除的PCSC细胞株在移植鼠体内成瘤，增强PCSC的耐药性[14]，表明肿瘤细胞周围基质对PCSC亦有作用。

2.3 PCSC与胰腺星形细胞的相互作用

胰腺星形细胞可以通过分泌血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)和肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor， HGF)促进肿瘤新生血管生成，HGF还可在体外促进c-MetHigh的PCSC生长和自我更新。胰腺星形细胞高表达的SDF-1是PCSC表面CXCR4的配体，二者结合后能促进PCSC的迁徙，浸润和增殖[16]。表达CXCR4的细胞比较容易种植于高表达SDF-1的组织中[17]，因此CD133+/CXCR4+细胞很难定植于表达SDF-1的组织中形成转移灶[4]。

3 PCSC与靶向治疗

靶向清除CSC克隆是一种有效的临床治疗手段，但有任何一组亚克隆残留，都将可能造成肿瘤的复发[18]。因此，为了有效清除所有不同类型的CSC克隆，必须作用于多个不同的靶点[19]来彻底清除残余CSC，从根本上消除肿瘤复发的可能性。针对PCSC特有的表面标志和关键信号通路的靶向治疗研究已取得了一定的进展。

3.1 PCSC靶向治疗相关表面分子

以PCSC表面标志物作为药物作用靶点是当前研究的热点。已有研究[13]发现，c-Met抑制剂卡博替尼可以有效增加吉西他滨的抗肿瘤能力。DR5亦在PCSC表面大量表达。将DR5激动剂，替加珠单抗与吉西他滨连用可显著抑制PDCSC的生长，延缓肿瘤进展[20]。Gu等[21]发现，CD133+的PCSC对二甲双胍较为敏感，二甲双胍能够选择性清除CD133+的PCSC，其中的分子机制可能与mTOR和Erk的激活有关。另一个与疾病较差预后相关的细胞表面蛋白，Mucin(MUC1)黏蛋白经常与CD133、CD44、CD24同时出现在PDCSC中，提示MUC1可能是药物作用的潜在靶点[22]，其具体机制有待进一步研究。

3.2 PCSC靶向治疗相关信号通路

由于PCSC和正常干细胞具有类似的功能，因此早期的靶向治疗研究基本都着眼于发育途径例如Notch、Hedgehog、Bmil及Nodal/Activin等，其中Notch通路被认为能够促进胰腺上皮细胞内的成瘤和肿瘤进展[23]，该观点已有动物模型证实[24]。一系列γ分泌酶抑制剂(GSIs)，能够通过抑制γ分泌酶依赖性Notch受体清除来阻断Notch通路，继而抑制肿瘤的生长，提示Notch通路是对抗PCSC的潜在靶点[25-27]。Hedgehog通路在PDAC中被激活，并且通过调节细胞分化、组织极性、细胞增殖等维持CSC的存在[21，28]。抑制Hedgehog通路已被证实能够抑制PCSC的生长[29-30]。Nodal和Activin是在胚胎发育过程中表达的一种分泌性蛋白，与中胚层形成及胚胎干细胞性状的维持有关，使用ALK4受体拮抗剂抑制Nodal/activin通路可有效减少CD133+细胞数量，同时逆转吉西他滨耐药性[14]。在L3.6pl细胞裸鼠皮下种植模型中，Lonardo等[14]分别以吉西他滨单药、吉西他滨联合Nodal/activin通路抑制剂SB431542、吉西他滨联合Nodal/activin通路抑制剂SB431542和Hedgehog通路抑制剂CUR199691来抑制移植瘤生长，实验结果表明： 和吉西他滨单药、吉西他滨联合Nodal/activin通路抑制剂SB431542相比，吉西他滨联合Nodal/activin通路抑制剂SB431542和Hedgehog通路抑制剂CUR199691可以迅速抑制肿瘤进展，并且在随后的3个多月内维持肿瘤稳定；吉西他滨单药应用后肿瘤细胞的成球能力比三药联合处理后的更强；同时，三药联合应用后肿瘤细胞都表现为高分化形态，流式细胞计数显示CD133+或CD133+/CD44+细胞数量明显减少，这一结果提示吉西他滨联合Nodal/activin和Hedgehog通路抑制可以明显抑制PCSC的生长，延长无进展生存时间。

4 结 语

PCSC与PDAC的进展、复发、治疗及预后都有着密不可分的关系。深入研究PCSC的表面标志、内部信号通路及其与肿瘤微环境的交互作用是进一步促进PDAC临床诊疗进步的关键。由于PCSC亚群的活化信号通路多种多样，多重靶向药物将是应对CSC的重要策略。近年来，PCSC相关研究已经取得了相当可观的成就，这些成果将有望用于改善胰腺癌患者的诊治与预后。

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Advance in pancreatic cancer stem cell research

SHIXiao-jun，JIANGHua

(Dept. of Geriatric Medicine， East Hospital， Tongji University， Shanghai 200120， China)

Pancreatic ductal adenocarcinoma(PDAC) is the most common histopathological type of pancreatic cancer with a poor prognosis. Pancreatic cancer stem cell(PCSC) are considered a direct connection with the invasion， metastasis and recurrence of PDAC. This article reviews the recent research progress on the bio-markers， tumor microenvironment of PCSC and it’s potential application in targeted therapy.

pancreatic cancer； cancer stem cells； bio-markers； tumor microenvironment

10.16118/j.1008-0392.2016.04.024

2015-05-30

上海浦东新区卫生系统领先人才(PWR12012-01)

石小军(1981—)，男，主治医师，硕士研究生.E-mail: lemon0901@sina.com

江 华.E-mail: huajiang2013@tongji.edu.cn

R 735.9

A

1008-0392(2016)04-0119-05