乳腺癌肿瘤干细胞及表面标志物的研究进展

周 飞，乔 娜，马 爽 ，齐天源，张 静，李 锐

(1.齐齐哈尔市第一医院乳腺科二病区，黑龙江 齐齐哈尔 161005； 2.哈尔滨医科大附属第二医院临床医学系，哈尔滨 150081)

在全球女性恶性肿瘤中，乳腺癌的发病率居首位，约占女性新发恶性肿瘤的29%，病死率居恶性肿瘤致死率的第2位，是严重危害妇女生命健康的疾病之一[1]。截止到2016年，我国乳腺癌的患病人数已超过50万，并呈现低龄化态势，发病年龄逐年下降，而发病率和致死率却逐年升高，发病率最高的年龄段为35～49岁[2-3]。乳腺癌目前仍首选手术治疗，术后辅以化疗、放疗或内分泌治疗等,术后复发和转移是乳腺癌治疗失败的主要原因。Reya等[4]于2001年第1次提出肿瘤干细胞这一说法，认为在恶性肿瘤组织中存在一种数量极少、保留有干细胞特性的一类细胞，这类细胞被称为肿瘤干细胞，亦称作癌干细胞或肿瘤干细胞样细胞，它们具有自我更新、无限增殖以及多方向分化的能力，是肿瘤发生以及复发的原始细胞。对乳腺癌肿瘤干细胞的特点以及表面标志物进行研究，有助于从根本上认识乳腺癌的发病机制，为消灭乳腺癌肿瘤干细胞，抑制肿瘤发生、发展提供依据和指导。

1 肿瘤干细胞的概念

肿瘤干细胞理论认为，肿瘤干细胞是造成恶性肿瘤治疗失败最主要的原因，其不仅导致了肿瘤的发生，还具有形成不同分化表型子代肿瘤细胞的特性[5]。在实体瘤如乳腺癌、前列腺癌、结肠癌等中已经鉴定和分离出来很多肿瘤干细胞或肿瘤干细胞样细胞[6-8]。肿瘤干细胞可作为肿瘤遗传进化中的重要组成部分，寻找能有效识别和分离这些数量极少的细胞群的标志物，可为进一步研究肿瘤的发生机制打下良好的基础。肿瘤干细胞在遗传上是不稳定的，细胞具有明显的表型可塑性。肿瘤干细胞在恶性肿瘤疾病的复发中起主要作用，其具有极强的成瘤能力，能表达相对特异性的肿瘤干细胞表面标志物[9]。恶性肿瘤可能是一种具有肿瘤干细胞活性的一类疾病,是干细胞在长期自我更新和完善过程中基因突变导致的细胞生长失控，且不受接触性抑制等的负反馈调节，最终导致肿瘤组织形成。肿瘤的发病与转移是肿瘤干细胞挑选适宜自己生存和发展的组织器官微环境以继续增殖扩增的结果。恶性肿瘤治疗后的复发是肿瘤干细胞在一系列常规治疗后未被彻底消灭而得以存活的后果。因此，肿瘤干细胞是恶性肿瘤发生、发展以及复发的根本原因,只有彻底杀死肿瘤干细胞才有可能完全地消除肿瘤，治愈疾病。

2 肿瘤干细胞和正常干细胞之间的同与异

肿瘤干细胞和正常干细胞均具有不可控制的繁殖能力与不断自我更新完善的能力，具有保持相对未分化状态并可继续分化的潜能，具有相似的细胞信号转导通路，对目前的常规治疗如放疗、化疗有一定的耐受性，而且在适宜的生存环境下可穿透局部组织的血管或淋巴管壁进行迁徙[10]。肿瘤干细胞亦拥有独特特征，如自我更新、分裂以及增殖的信号转导方式的负反馈调节机制完全被消除，这使肿瘤干细胞无限增殖的能力被放大，细胞生长过程中的接触性抑制功能也消失殆尽；肿瘤干细胞分化及成熟能力极弱，因此分裂、增殖形成的肿瘤细胞大多表现为低分化或完全不分化状态；肿瘤干细胞拥有叠加复制的错误倾向，导致基因错配和突变；肿瘤干细胞与肿瘤细胞细胞膜的耐药基因相关，导致肿瘤细胞对化学药物出现耐药性[11]；不同于组织干细胞的周围微环境，肿瘤干细胞通常具有异常的微环境，如严重症，缺氧和(或)低营养状况等[12]。

3 乳腺癌肿瘤干细胞表面标志物

3.1CD44 CD44是一个跨膜糖蛋白，可与细胞外基质蛋白透明质酸相结合。透明质酸是细胞黏附、运动、迁移、增殖、侵袭以及血管生成的关键物质[13]，与骨桥蛋白相互作用才能导致肿瘤进展[14]。在基底细胞样乳腺癌中可检测到CD44在基因和蛋白水平的高表达，且这类患者的临床治疗效果相对较差[15]。如果患者肿瘤组织有CD44过度表达，患者的总体生存期也会缩短。基因组学分析显示，CD44在基底型乳腺癌中丰富表达，并与肿瘤细胞上皮-间充质转化和肿瘤干细胞的基因图谱相关[15]。研究也证实，在肿瘤的启动细胞中CD44明显高表达[16]。因而CD44可作为肿瘤干细胞的一个相对特异的表面标志物，其不仅在乳腺癌的发生发展中起着重要作用[17-18],在其他恶性肿瘤如结肠癌[19]、膀胱癌[20]、胃癌[21]中也发现了CD44的高表达。

3.2CD133 CD133也被称为prominin 1，是一个5-跨膜糖蛋白，首次是在造血干细胞中被描述[22]，在乳腺癌、结直肠癌、脑肿瘤、前列腺癌、胰腺癌以及胃癌中也有表达[23]。CD133在乳腺癌形成过程中所起的作用还未被人们完全了解，其可能参与了乳腺癌的发生、细胞迁移以及血管生成[24]。CD133在三阴性乳腺癌及转移淋巴结组织中过度表达，预示着乳腺癌患者预后不良，这对于医师及时给予恰当的干预治疗非常重要[23]。Zhao等[25]研究显示，CD133的表达特点与三阴性乳腺癌肿瘤的大小、淋巴结状态、临床分期以及患者的总生存期和无疾病进展期有关。但Ieni等[26]的研究却认为，CD133的表达特点可作为淋巴结转移阴性乳腺癌的一个独立的预后因素，但其表达特点与患者的临床病理参数并无必然联系。

3.3八聚体结合转录因子4 (octamer binding transcription factor 4， Oct4) Oct4属于干细胞多功能调节基因，是一类可以在全能性胚胎细胞中表达的转录因子[27]，亦是可以指导胚胎干细胞自我更新并保持全能性的一类最为关键的转录因子[28]。Oct4阳性表达的细胞具有多能性，这些细胞可引起多种肿瘤的发生[29-30]。研究证实,Oct4主要在胚胎干细胞、生殖细胞以及未分化的胚胎癌中表达，这对于维持胚胎干细胞的多能性以及自我更新完善有极为关键的作用，而在已经完全分化好的体细胞中Oct4的表达明显下调[31]。Oct4在多种恶性肿瘤组织中具有高表达的特点，并与恶性肿瘤的发生、发展和预后呈高度正相关[32-33]。

3.4CD55 CD55是以一种糖基的磷脂酰肌醇锚定蛋白,既可存在于细胞膜,亦可表达于细胞周围微环境,通过指导补体活化的方式发挥作用[34]。CD55在肝、肺、胃肠、乳腺等正常组织器官中表达很少,而在大部分癌组织中高表达,但其表达水平即使是在同一病理类型的肿瘤组织中也不完全相同[35]。有研究报道，CD55的阳性表达与乳腺癌的侵袭性及患者预后有关[36]。也有研究证实,CD55高表达与乳腺癌患者的肿瘤复发明显相关,但与肿瘤的主要生物学特征(如组织学分级和类型等)无关,其评价标准为强阳性表达的细胞>5%[37]。但是也有学者的研究结果与此相反[38]，因此未来仍需要多中心、大样本的研究去证实。

3.5乙醛脱氢酶1(aldehyde dehydrogenase 1，ALDH1) ALDH1是负责细胞内醛氧化的解毒酶，可以解毒细胞内氧化的醛，使氧化醛获得抵抗烷化剂的能力[39-40]。ALDH1是肿瘤干细胞中一种比较特异的表面标志物。ALDH1的表达水平在乳腺癌、肺癌、结直肠癌等恶性肿瘤中较高，而在正常组织中的表达很低，尤其是在正常乳腺组织中，ALDH1几乎不表达[41]。因此，ALDH1具有极高的特异性，有利于筛查和分离肿瘤干细胞。Balicki[42]于2007年利用ALDH1成功鉴别和分离出人乳腺癌肿瘤干细胞。研究显示，ALDH1在正常干细胞和乳腺癌的肿瘤干细胞中均有表达，提示肿瘤干细胞起源于正常干细胞[42]。Charafe-Jaufferet等[43]于2009年进行了一项异种动物移植成瘤实验，证实了极少量的ALDH1标记的肿瘤干细胞就具有明显的成瘤能力，从另一个角度验证了肿瘤干细胞超强的致瘤能力。在乳腺癌的肿瘤组织中，活性较高的ALDH1能够自我更新并产生新的肿瘤，体现了肿瘤的异质性。这些发现为“肿瘤干细胞假说”提供了支持，并为研究乳腺癌肿瘤干细胞及其在乳腺发育和恶变中的作用提出了新的可能性。ALDH1的表达可作为预测乳腺恶性肿瘤预后的一个有力的因素，其与已知的乳腺恶性肿瘤相关的免疫组化临床参数如肿瘤分级、雌激素受体、孕激素受体状态、原癌基因人类表皮生长因子受体2过表达等相关[44]。这些发现为研究正常干细胞和乳腺癌干细胞提供了新的思路，为靶向肿瘤干细胞指明方向。

4 乳腺癌肿瘤干细胞的治疗应用

肿瘤干细胞的概念是对肿瘤异质性的一种复杂的解释。肿瘤干细胞被认为是具有肿瘤原始活性的细胞，呈侵袭性生长，具有耐药性的特点，是肿瘤转移和复发的主要原因，也是导致恶性肿瘤患者死亡的主要原因，而且肿瘤干细胞的形成和发展与肿瘤微环境也相关。肿瘤干细胞具有自我更新的能力和无限增殖的能力，这会引起肿瘤形成，也是导致肿瘤复发和转移的主要原因[45]。未来针对乳腺癌肿瘤干细胞的治疗可归纳为如下几个方面:①基于肿瘤干细胞表面标志物给予目标性治疗，通过相对特异标志物杀死肿瘤干细胞；②针对肿瘤干细胞主要信号通路治疗，使通路失效，导致下游靶基因、靶蛋白的合成受影响；③针对肿瘤形成的微环境给予治疗，使微环境不适于肿瘤干细胞的生存，从而抑制其分裂、增殖；④诱导并分化肿瘤干细胞，使其分化形成成熟的肿瘤细胞，进而增加对常规治疗手段的敏感性；⑤利用肿瘤干细胞来源于正常组织干细胞的理论，对特定增殖的健康的干细胞施以适宜的靶向治疗，以降低其转变为肿瘤干细胞的概率[46-47]。针对以上方向进行研究，可为乳腺癌恶性肿瘤的个体化治疗开辟新的思路与方向。

5 展 望

肿瘤干细胞具有肿瘤异质性，也是一种具有原始活性的细胞，具有侵袭性生长和药物抵抗性的特点，是肿瘤转移和复发的原因之一，也是导致恶性肿瘤患者死亡的主要原因。肿瘤干细胞的基本特征包括自我更新和成瘤能力，自我更新对于维持其干细胞特性至关重要，这是细胞增殖和分化的基础，通过自我更新，肿瘤干细胞可产生活跃的增殖细胞，并且这些增殖的肿瘤干细胞在无血清培养基中具有悬浮不贴壁生长和极强的成瘤能力。肿瘤干细胞观点认为，肿瘤干细胞对于肿瘤的发生、发展起着极为关键的作用，采用相对特异的肿瘤干细胞表面标志物将肿瘤干细胞分离提纯出来，研究其形成肿瘤的机制，给予针对性治疗，有助于实现个体化治疗和精准医疗[48]。目前对于乳腺癌肿瘤干细胞进行研究的最终目的是为恶性肿瘤的治疗提供一个新的思路和方法。当然针对乳腺癌肿瘤干细胞的研究也面临着分离和提纯方法是否合理，实验室条件是否符合要求，操作是否标准和正规，筛查出的细胞是否具有肿瘤干细胞活性，阻断的细胞通路是否是起作用的主要通路，免疫介导是否对肿瘤干细胞的生长有所影响等一系列难题。随着研究的深入、科学工作者的不断努力，相信未来针对肿瘤干细胞的治疗必然成为治疗乳腺癌的强有力的手段之一。这对于乳腺癌患者的临床预后以及化疗耐药性的改善、生存期的延长必然起到重要作用。