宫颈癌干细胞相关研究进展

曹群 综述 杨炳 审校

(遵义医学院，贵州 遵义 563000)

宫颈癌干细胞相关研究进展

曹群 综述 杨炳△审校

(遵义医学院，贵州 遵义 563000)

宫颈癌; 肿瘤干细胞; 干细胞标志物; 靶向免疫治疗

宫颈癌是威胁全球女性健康的主要恶性肿瘤之一。近年，随着宫颈癌筛查的开展、早期诊断及不断改良的治疗方案，早期宫颈癌死亡率呈下降趋势,但宫颈癌的复发与转移，对放化疗敏感度不高，严重影响了患者的预后。肿瘤干细胞(CSCs)是肿瘤中一小部分具有肿瘤起源、自我更新能力及异质性的细胞。肿瘤干细胞的这些特性认为与肿瘤的维持生长、复发及远处转移有关,并且对于常规的放化疗普遍耐受。目前的研究不仅证实了肿瘤干细胞的存在，并且探索其异于正常细胞的机制，发现了肿瘤干细胞相关标志物。而新兴的肿瘤干细胞靶向免疫治疗对于宫颈癌治疗来说既是机遇也是挑战。本文就宫颈癌干细胞相关研究进展及肿瘤干细胞免疫治疗进行系统分析及综述。

1 宫颈癌与肿瘤干细胞

高危HPV感染是宫颈癌发生的相关因素之一，已在接近90%的子宫颈上皮内瘤变和99%以上的宫颈癌组织中发现有高危型HPV感染，其中约70%与HPV16和18型有关，杨炳等[1]研究发现宫颈鳞癌的发生可能和HPV16感染有关而宫颈腺癌发生可能和HPV18感染有关。对于HPV感染的靶细胞，需要经历10～15年的时间才能作用于基因从而发动宫颈癌，于是可以猜测高危HPV感染了未分化的宫颈干细胞才会发生宫颈癌变。

在发展中国家，最新的宫颈癌筛查技术及HPV疫苗的研发明显减少了宫颈癌死亡率，但是相关的花费以及社会支持使这些预防措施在发展中国家中很难普及。最新关于宫颈癌的治疗方案包括放化疗及手术仅仅延长患者的生存时间而不是彻底治愈。Gupta等[2]指出肿瘤中CSCs与非CSCs具有一定的比例。传统肿瘤治疗主要清除非肿瘤干细胞，然而这相当于增加了肿瘤中的CSCs比率，从而提高药物抵抗，以致于疾病复发，说明CSCs最有必要成为治疗干预中的靶细胞，而新的免疫治疗策略，专门针对肿瘤干细胞可以提高癌症治疗的疗效。

2 宫颈癌干细胞表面标志物

干细胞具有自我更新及多能性的特点，从而人们对干细胞标记基因的研究重点已经从胚胎发育转变到疾病状态下的研究。正常宫颈上皮中，增殖细胞位于复层鳞状上皮细胞的基底层[3],而在宫颈癌中，丰富的干细胞地区(转化区)是HPV感染导致癌变的关键区域。近年来，许多与宫颈癌相关的干细胞基因被发现，本节将作部分探讨。

2.1 ABCG2 三磷酸腺苷结合盒转运蛋白G2(ABCG2)是ABC转运体超家族成员。目前已从多种肿瘤细胞株中分离出ABCG2阳性细胞，且均具有干细胞特性，与肿瘤耐药及不良预后相关。肿瘤干细胞有别于一般肿瘤细胞的最显著特点是多药耐药性(MDR)。Liang等[4]认为在化疗过程中多种癌细胞质膜上存在ABCG2有助于MDR，而且它已被作为鉴定肺癌肿瘤干细胞侧群标记，对于已经进入血液循环的肿瘤细胞，ABCG2的水平增加，并相应增加E-cadherin，可以促进循环癌细胞生存并形成转移性肿瘤。这是因为MDR与ATP结合盒转运蛋白的表达升高有关，能量依赖性细胞通过ATP水解，将积聚在癌细胞内的药物泵出膜外而行成药物耐受。同时，高表达ABCG2与恶性肿瘤的不良预后有关。Kim等[5]发现在伊马替尼暴露样本中，高表达ABCG2的患者使用达沙替尼会表现出更差的治疗效果。刘晨等[6]研究发现，ABCG2在宫颈慢性炎症、CIN、微小浸润癌、浸润癌的阳性表达率随病变级别增加而上升。根据这些研究不难猜测，细胞中高表达ABCG2与宫颈病变进展有关，并且与宫颈癌复发、耐放化疗、转移有关，可作为基因靶向的治疗靶点以及预后不良的指标之一。

2.2 乙醛脱氢酶(ALDH) 乙醛脱氢酶是ALDH基因家族指导下合成的一类酶。此类酶参与多种分子的代谢，同时在干细胞分化方面起一定作用。在正常细胞如人类造血及神经干细胞以及肿瘤干细胞中均有ALDH表达，并且与宫颈癌的发生发展、迁移转移、耐药、不良预后有关。Liu等[7]发现ALDH高表达的宫颈癌细胞比ALDH低表达的宫颈癌细胞更耐受顺铂，并且干细胞的自我更新相关的转录因子Oct4、Nanog、KLF4和Bmi1在ALDH高表达的宫颈癌细胞中表达升高。最终认为高表达ALDH活性不仅可以作为宫颈癌干细胞的功能性标志物，并且可作为新的宫颈癌治疗的新靶点。

2.3 Nanog，OCT4 都是维持干细胞自我更新和全能型的关键转录因子，胚胎干细胞的标志物，普遍认为自我更新的细胞群可以逃避化疗并最终导致肿瘤的复发。随着研究的不断深入，Gu等[8]认为，Nanog是宫颈癌进展的标志。Ye等[9]发现Nanog表达量与宫颈恶变级别呈正比。文雯等[10]研究显示，高表达Nanog的小鼠成瘤能力明显增强。Ding等[11]研究表明中断Nanog可能逆转宫颈癌发生发展中重要的状态，并减轻化疗耐药和侵袭力。曹浩哲等[12]则通过RT-PCR和免疫组化分析了正常宫颈、宫颈癌及宫颈癌原代细胞中Oct4蛋白的表达水平，发现Oct4在正常宫颈中几乎不表达，与之对应的癌组织及原代肿瘤细胞中呈高表达，且与肿瘤细胞的分化程度呈负相关。Li等[13]研究发现细胞核内Oct4A可以作为筛查宫颈癌干细胞及宫颈癌有复发及转移趋势的标志物，而细胞质内Oct4b可能配合Oct4A通过诱导血管生成和上皮间质转化调控宫颈癌的进展。因此认为Nanog、Oct4表达水平在宫颈癌发生发展中发挥重要作用，并可作为免疫治疗靶点之一。

2.4 Sox-2 是发现最早也是最重要的维持胚胎干细胞多潜能性和自我更新的关键基因，和其他转录因子(如Oct4、Nanog)一起共同调节胚胎细胞的多潜能性。Sox-2在正常宫颈鳞状上皮基底细胞表达，但通常局限于细胞核中，而在癌细胞中，细胞核和细胞质均有Sox-2表达[14]。文献[15]研究发现,Sox2可以上调CyclinD1的表达水平来促进宫颈鳞状细胞癌细胞增殖。随着分子生物学和信号通路被证明与肿瘤的形成有关，如Wnt、TGF-β和STAT等干细胞途径在肿瘤干细胞中的作用也引起重视。其中Wnt信号通路在多种恶性肿瘤中处于激活状态。Ji等[16]研究结果显示Sox2的表达与宫颈鳞癌患者生存状态密切相关，并且Sox2的表达水平可以预测宫颈鳞癌患者预后。在胚胎干细胞基因中，约半数是Oct4、Sox2及Nanog共同的靶基因，其中也包括Wnt信号通路中的基因，提示Sox2可能通过调节Wnt这一关键信号通路来参与干细胞或肿瘤的发生发展。Sox2及wnt信号通路有望成为宫颈癌治疗的新靶点。

3 干细胞相关研究的意义

肿瘤干细胞多处于细胞周期的静止期，而临床上常用的肿瘤化疗药物主要是针对处于细胞活跃周期的肿瘤细胞，处于静止状态的肿瘤干细胞因为不分裂，能在化疗中残留下来，一旦停止用药，这些肿瘤干细胞受到刺激就会进入细胞分裂周期，通过自我更新和分化重新形成肿瘤，造成肿瘤复发，这也是肿瘤干细胞的一种耐药机制[17]。通过了解肿瘤起始细胞如肿瘤干细胞如何逃避化疗，利用更明智的方法来治疗癌症，从而提高癌症患者的临床预后。利用已知的肿瘤干细胞特异性表面抗原，将肿瘤干细胞与正常组织区分，将肿瘤干细胞的免疫原性与低细胞毒性免疫治疗结合，就能产生一个有前途的癌症治疗方法——肿瘤干细胞的靶向免疫治疗。

开发有效的肿瘤治疗策略，建立可靠的方法识别和有效分离干细胞是必要的。最早分离与鉴定肿瘤干细胞起始于1994年[18]。随着这种开拓性工作的发展，CSC已确定在许多其他肿瘤如脑、前列腺、结肠、头颈、胰腺及肝中存在。Liu等[19]研究表明，通过内源性核蛋白Sox2的表达，能将肿瘤干细胞从体细胞肿瘤中分离。利用ALDH作为分离标记，Ning等[20]从D5小鼠黑色素瘤和SCC7鳞状细胞肿瘤中纯化肿瘤干细胞，并且将他作为初级树突状细胞的抗原来源，在诱导宿主产生抗肿瘤细胞免疫反应中，发现纯化后富集的CSCs比未分类的多样的肿瘤细胞更具有免疫原性和影响力。因为分离和鉴定后的肿瘤干细胞能促进肿瘤的发展，故针对这些细胞的治疗策略对患者会有更好的疗效。

如今癌症患者的多种治疗模式，如化疗、放疗，手术都有免疫反应与之共存，因而免疫支持治疗对于以上治疗模式的疗效是非常有必要的。肿瘤干细胞对放化疗普遍耐受，关冰等[21]采用无血清悬浮培养法从宫颈癌Hela细胞中分离出Hela肿瘤干细胞，鉴定后研究丝裂霉素、顺铂和紫杉醇等3种抗癌药物对Hela细胞和Hela肿瘤干细胞的抑制率并进行比较，发现3种药物对肿瘤干细胞的抑制率均明显低于肿瘤细胞的抑制率；说明宫颈癌干细胞对目前常用的3种治疗药物有不同程度的耐受，所以靶向肿瘤干细胞的放化疗增敏剂，可在宫颈癌治疗过程中发挥重要辅助治疗作用。

目前肿瘤免疫治疗策略是基于疫苗、靶向肿瘤细胞的T细胞过继转移、靶向肿瘤细胞的单克隆抗体或免疫调节分子。在近二十多年，虽然采用免疫疗法治疗癌症的临床试验大多数是Ⅰ期临床试验，但在Ⅲ期临床试验的免疫疗法已超过500例。最近第1个关于在固体肿瘤中靶向肿瘤干细胞治疗报道，7例进行手术和放化疗的患者使用靶向自体胶质瘤干细胞抗原的免疫治疗[22]。经CSC-mRNA转染的DCs疫苗在所有的患者中均诱导了免疫反应，并且所有患者无不良免疫事件或其他影响。相比对照组，接种疫苗的患者显著延长无进展生存期(中位694 d与236 d，P=0.001 8)。5例患者的治疗过程中有肿瘤复发，但晚于大部分样本中的复发者。为了特异性靶向CSC，体外的CSC-免疫 T细胞已经生成并且通过过继转移后能够在体内表现出靶向肿瘤干细胞特性。当然，更准确的靶向抗原对于成功的治疗是至关重要的。

此外，肿瘤干细胞具有自我更新和分化成不同的肿瘤成分的能力，主要通过一些干细胞途径来完成。免疫药物与这些干细胞途径靶点相结合可以明显提高患者的预后。如GDC-0449，它是一个靶向Hedgehog信号通路的小分子抑制剂，于2013年1月获得FDA批准上市，用于治疗基底癌[17]。在肿瘤干细胞成功根除的策略中，除了包括针对自我更新的控制途径(Wnt、Notch和Hedgehog)，乙醛脱氢酶活性，肿瘤微环境和ABC转运蛋白，还可以通过阻断上皮间质转化，诱导分化治疗等。

4 小 结

肿瘤干细胞靶向免疫的提出是一种有前途的治疗宫颈癌的方法，然而寻找合适的靶点仍需要明确宫颈癌干细胞表面标志物，并提高精度和可重复性。大多数的免疫治疗策略的主要优点在于具有低细胞毒性和具有针对目标分子或细胞群的能力。另一方面，免疫治疗伴随着传统的治疗如放化疗策略时会更有效。肿瘤干细胞靶向治疗为宫颈癌治疗提供了新的方向，相信随着研究的不断深入，对于宫颈癌预防、早期诊断、高效药物治疗,转移复发预防及预后评估等将产生深远的影响。

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