乳腺癌干细胞的研究进展

刘晓宇，王 琳，段思佳，袁春雷，金 梅

(南昌大学第二附属医院乳腺外科，南昌 330006)

乳腺癌干细胞的研究进展

刘晓宇，王 琳，段思佳，袁春雷，金 梅

(南昌大学第二附属医院乳腺外科，南昌 330006)

乳腺癌干细胞是具有自我更新、分化的能力以及很强的体内成瘤能力等特性的一类细胞。越来越多的证据表明，乳腺癌干细胞在乳腺癌生长、复发、转移的过程中发挥重要作用。本文就近年有关乳腺癌干细胞的研究进展进行综述。

乳腺癌； 干细胞； 微环境； 信号通路

乳腺癌是威胁妇女健康最常见的恶性肿瘤之一。根据全国肿瘤登记中心的数据资料显示，近年我国女性乳腺癌年均发病人数约24.9万，死亡人数约6.0万[1]。且乳腺癌发病率呈升高的趋势，严重威胁着广大居民的健康。经过规范治疗的乳腺癌患者，其中也有相当一部分发生复发及转移[2]。越来越多的研究表明，乳腺癌干细胞是导致乳腺癌复发及侵袭转移的重要原因，故引起业内学者的高度重视。现就乳腺癌干细胞的来源、分选及鉴别、信号传导通路以及微环境等方面的研究进展作一简要综述。

1 乳腺癌干细胞的来源

一个多世纪前，Cohnheim和Durante就提出过肿瘤来自于干细胞的假说。后来Makino 等[3]与Hamburger等[4]先后在干细胞的理论基础上提出了“肿瘤干细胞”的学说，引起了业内的广泛关注。经过半个多世纪的研究，肿瘤干细胞学说得到了越来越多研究结果的支持。该学说认为肿瘤干细胞是具有自我更新、分化的能力，以及很强的体内成瘤能力等特性的一类细胞，是肿瘤生长、复发、转移的重要原因。肿瘤干细胞的发现，为临床的肿瘤研究和治疗提供了新的思路。直到2003年，Al-Hajj等[5]借助异种乳腺癌细胞移植动物模型，首次在实体瘤中证实了乳腺癌干细胞的存在。此后，又有多个学者的研究分选与鉴别出了乳腺癌干细胞。

2 乳腺癌干细胞的分选及鉴定

2.1 根据细胞表面标志物分选法

2003年，Al Hajj等[5]借助乳腺癌细胞移植动物模型，从乳腺癌中分离出细胞表面分子标记为CD44+CD24-/LowESA+的乳腺癌细胞，然后将该类乳腺癌细胞接种到NOD/SCID小鼠,均可成瘤，而使用不表达CD44+CD24-/LowESA+分子标记的乳腺癌细胞接种 NOD/SCID小鼠，其不能成瘤，然后继续从成瘤的小鼠中继续分选出具有该分子标记的乳腺癌细胞接种到NOD/SCID小鼠，经过4次传代后，该乳腺癌细胞成瘤能力几乎没有变化。这也为实体瘤中存在肿瘤干细胞提供了最直接的证据。但运用此种细胞表型筛选法也有不完美之处,其分离出来的并不全是乳腺癌干细胞[6]。因此，利用细胞表面标记来鉴定和分离完全的乳腺癌干细胞需要进一步的研究。

2.2 ALDH-1

Ginestier等[7]发现用乙醛脱氢酶-1(ALDH-1)可以作为分离和鉴定乳腺癌干细胞的标记。他们利用ALDH-1活性高的细胞可被荧光标记的特点，通过ALDH-1在细胞里的活性表达先筛选出被荧光标记的乳腺癌细胞与不被荧光标记乳腺癌细胞，然后将这两类细胞分别接种到NOD/SCID小鼠，显示较少ALDH-1活性高的乳腺癌细胞可形成肿瘤，而大量的不被荧光标记的乳腺癌细胞不能形成肿瘤。Liu等[8]研究发现此种方法标记的乳腺癌干细胞多位于侵袭性肿瘤的中心区域，具有很强的生长能力。近来，Tsukabe等[9]研究表明ALDH-1用来分选HER-2阳性且Ki67高表达的的乳腺癌干细胞效果更好。

2.3 侧群细胞分选技术

侧群细胞分选技术是乳腺癌干细胞分离鉴定的主要方法之一。其利用乳腺癌干细胞能够将有毒的荧光染料排出细胞外的特性来将其与普通细胞分离鉴别。Patrawala 等[10]发现将从人乳腺癌细胞分离出来的侧群细胞移植到NOD/SCID 小鼠中，移植的侧群细胞数量越多，则形成肿瘤的小鼠越多，且肿瘤形成所需时间越短。需要注意的是，目前大多数染料的毒性可能会对乳腺癌干细胞的生物学特性造成一定影响。

3 乳腺癌干细胞的信号传导通路

乳腺癌的发生和发展，需要乳腺癌干细胞的不对称分裂实现自我更新及分化来完成。而这个过程受到信号转导通路等多种因素的调控。Pece等[11]认为乳腺癌干细胞的自我更新就是Wnt、Notch、Hedgehog等信号通路突变的结果。

3.1 Notch信号通路

Notch通过与邻近细胞的受体相互作用，来调节细胞的生长分化。一些肿瘤如乳腺癌、宫颈癌都可出现异常的Notch信号[12]。而Notch1做为此信号传导通路的主要受体，Zardawi 等[13]研究发现其在Her-2 阳性型中的表达率显著比其他亚型高。表明Notch1的阳性表达率可能与乳腺癌Her-2 亚型有关。Peng等[14]研究发现使Notch1失活后，培养的球体中乳腺癌干细胞数量及所占比例都明显减少。

3.2 Wnt信号通路

异常激活的Wnt信号通路能使干细胞的自我更新能力异常，最终导致肿瘤的发生。Li等[15]研究证实Wnt信号通路的异常激活能够导致乳腺干细胞调控异常而生成肿瘤。在Wnt信号通路的下游，存在一靶基因β-catenin。HER2基因作为判断乳腺癌预后的临床指标，其可以刺激β-catenin 基因的活化，从而介导下游靶基因 LEF的转录增加[16]从而导致肿瘤的生成。Lamb 等[17]通过微球体培养技术将乳腺癌干细胞与其他细胞区分后，比较两者β-catenin蛋白表达量与下游靶基因LEF1转录的多少，判断了乳腺癌干细胞中Wnt信号被激活。

3.3 Hedgehog信号通路

Hedgehog信号通路在肿瘤干细胞中，Hedgehog 信号通路异常活化。Liu 等[18]通过细胞体外培养发现，Hedgehog 信号通路在CD44+/CD24-/Lin-的细胞中被激活。 而Tanaka 等[19]使用Hedgehog信号通路抑制剂能够抑制CD44+/CD24-/Lin-细胞群的增殖，他认为Hedgehog信号通路的激活打破了乳腺癌干细胞的稳态，促进干细胞进行自我更新与分化。

Collu等[20]与Mascaro等[21]认为，在肿瘤干细胞的自我更新与分化过程中，Notch、Wnt、Hedgehog 等这些信号通路相互之间存在复杂的关系，存在一定的相互作用，这些都需要进一步的研究。

4 乳腺癌干细胞的微环境

正常干细胞和肿瘤细胞均受其生长的微环境调控。间质细胞、肿瘤相关成纤维细胞、细胞外基质及血管、炎症细胞等共同形成了肿瘤微环境，为肿瘤的发生、发展提供了条件。肿瘤相关成纤维细胞(tumor-associated fibroblast，TAF)是被认为是活化的纤维细胞，在乳腺癌组织中，大多数成纤维细胞能分泌多种胞外基质蛋白和生长因子，参与肿瘤生长[22]。Liao 等[23]发现，抑制成纤维细胞的活化，可抑制肿瘤血管和淋巴管的生成。从而抑制肿瘤发生、发展。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)对于肿瘤的浸润性生长和远处转移发挥着重要的作用，Fan等[24]认为VEGF 是最强的能够促进肿瘤血管生长的细胞因子。有研究[25]表明，贝伐珠单抗作为VEGF抑制剂，能够抑制肿瘤内新生血管的生长，从而能够延缓肿瘤的生长和转移。基质金属蛋白酶(MMP)能降解血管基底膜和细胞外基质，使肿瘤细胞能够进入血管并向远处转移[26]。Bucan等[27]研究发现乳腺纤维腺瘤中MMP-2、MMP-9的活性显著低于乳腺癌组织；Katunina等[28]研究发现乳腺非浸润性癌中MMP-2、MMP-9的活性显著低于浸润性癌。表明MMP-2、MMP-9等高表达与乳腺癌的发生密切相关。

5 结语

全国17个肿瘤登记处的生存数据显示，人群中乳腺癌患者的1、3和5年观察生存率分别为90.5%、80.0%和72.7%，5年相对生存率为73.0%[29]。说明乳腺癌是一种治疗效果较好的癌症。但在当今的医疗水平下，相当一部分乳腺癌患者还是会出现复发及转移。Patel等[30]认为癌症复发的最重要原因就是肿瘤干细胞对化疗药物的耐药及抵抗。目前，临床上还没有特异针对乳腺癌干细胞的药物来治疗乳腺癌。但经过多年对乳腺癌干细胞特性的研究，一些相关药物也在不断研究与试验之中。例如，Qiu 等[31]使用的靶向Notch信号传导通路的药物Notch1 单克隆抗体证明了Notch1 单克隆抗体对乳腺癌干细胞强大的抑制作用和抗肿瘤作用，然而相关信号传导通路对正常干细胞的增殖也发挥着不可替代的作用，这些药物也会给机体带来较大的副作用。目前乳腺癌干细胞的研究还处于探索阶段，随着乳腺癌干细胞生物学特性和信号传导机制等研究的不断深入。乳腺癌干细胞自我更新机制、微环境及信号传导途径可能成为今后乳腺癌治疗的新方向。靶向乳腺癌干细胞的治疗方法也有望解决乳腺癌的转移复发等问题。

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(责任编辑：刘大仁)

Recent Advances in Breast Cancer Stem Cells

LIU Xiao-yu，WANG Lin，DUAN Si-jia ，YUAN Chun-lei，JIN Mei

(DepartmentofBreastSangery,TheSecondAffiliatedHospitalofNanchangUniversity,Nanchang330006,China)

Breast cancer stem cells(BCSC) are a population of differentiated cells with self-renewal,differentiation and tumorigenic abilities.More and more evidence shows that BCSC play an important role in the growth,recurrence and metastasis of breast cancer.This paper reviews the recent advances in BCSC.

breast cancer; stem cells; micro-environment; signaling pathway

2016-09-30

江西省科技应用基础研究项目(20151BBG70178)

刘晓宇(1993—)，男，硕士研究生，主要从事乳腺肿瘤方面的研究。

R737.9

A

1009-8194(2016)12-0099-04

10.13764/j.cnki.lcsy.2016.12.040