胰腺癌腫瘤干細(xì)胞相關(guān)信號(hào)途徑研究進(jìn)展

劉大全，劉洪斌，李東華

胰腺癌腫瘤干細(xì)胞相關(guān)信號(hào)途徑研究進(jìn)展

劉大全，劉洪斌，李東華

腫瘤干細(xì)胞；胰腺癌；分子信號(hào)途徑

腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cells，CSC）是指腫瘤組織中少數(shù)具有無(wú)限增殖能力、自我更新能力和多項(xiàng)分化能力的細(xì)胞，在很大程度上正是腫瘤干細(xì)胞的存在決定了腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[1-2]。另一方面，胰腺癌是臨床常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，由于其惡性程度高，對(duì)化療藥物敏感度低，預(yù)后較差，因此對(duì)胰腺癌新的治療方法的探索具有重要意義[3-4]。我們就胰腺癌腫瘤干細(xì)胞相關(guān)分子信號(hào)途徑的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 胰腺癌腫瘤干細(xì)胞的鑒定

目前大多數(shù)學(xué)者是根據(jù)腫瘤干細(xì)胞特殊的表面標(biāo)志物對(duì)其進(jìn)行鑒定的。其對(duì)腫瘤干細(xì)胞的鑒定還沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，常用的篩選標(biāo)志分子有CD133、CD44、CD24和上皮細(xì)胞特異性抗原（epithelial-specific antigen，ESA;又稱為上皮細(xì)胞黏附分子epithelial cell adhesion molecule，Ep-CAM)。常用的胰腺癌腫瘤干細(xì)胞篩選方法為：使用流式細(xì)胞分離系統(tǒng)對(duì)CD133+；CD133++CXCR4+；CD44++CD24++ESA+；CD133++ABCG2+等細(xì)胞進(jìn)行分選[5]。研究人員對(duì)原發(fā)性胰腺導(dǎo)管腺癌來(lái)源的細(xì)胞進(jìn)行篩選，結(jié)果發(fā)現(xiàn)0.2%～0.8%的胰腺癌細(xì)胞為CD44++CD24++ESA+細(xì)胞[6]，1%～3%的胰腺癌細(xì)胞為CD133+細(xì)胞，在CD133+的細(xì)胞中10.3%～37.4%與CD44++CD24++ESA+細(xì)胞重疊[7],CD133++CXCR4+細(xì)胞則更容易在有轉(zhuǎn)移傾向的胰腺癌細(xì)胞中被篩選出來(lái)[7]。需要說(shuō)明的是，CXCR4為基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1（stromal cell-derived factor 1，SDF1)的受體，SDF1是腫瘤微環(huán)境中由成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的一種趨化因子，由SDF1和CXCR4構(gòu)成的信號(hào)通路在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要的作用[8]。雖然通過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)篩選出細(xì)胞的致瘤能力明顯高于普通胰腺癌細(xì)胞，但同時(shí)也說(shuō)明目前還沒(méi)有制定出統(tǒng)一的腫瘤干細(xì)胞特異性鑒定方法，由于胰腺癌及其他惡性腫瘤的腫瘤干細(xì)胞具有表面抗原的多樣性，這也說(shuō)明僅靠細(xì)胞表面抗原的識(shí)別方法，還難以準(zhǔn)確地對(duì)腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行鑒定。

2 胰腺癌腫瘤干細(xì)胞的分子信號(hào)途徑

許多相對(duì)保守的信號(hào)通路對(duì)干細(xì)胞的自我更新起調(diào)節(jié)作用，并決定了干細(xì)胞的最終方向。對(duì)胰腺來(lái)說(shuō)，這些信號(hào)通路在胚胎的形成和胰腺的自我更新時(shí)期都起著重要作用。有證據(jù)顯示，某些信號(hào)通路在胰腺癌腫瘤干細(xì)胞中被特異性的激活，并有可能成為胰腺癌新的治療靶位點(diǎn)。

2.1 胰腺癌腫瘤干細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)信號(hào)途徑 首先是PDX1基因途徑，PDX1是一個(gè)胰腺發(fā)育早期起重要作用的啟動(dòng)基因，該基因所編碼的蛋白是胰十二指腸同源蛋白1（pancreas and duodenum homeobox protein 1,PDX1）。在胰腺自我更新時(shí)，PDX1會(huì)在胰腺導(dǎo)管細(xì)胞中短暫地表答。對(duì)胰腺導(dǎo)管腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，不論在mRNA水平還是在蛋白水平PDX1在腫瘤侵襲的邊緣區(qū)域都是高表達(dá)的[9]。而PDX1的表達(dá)程度又與腫瘤的大小、分化程度以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)。這些特性都與CD133+，CXCR4+的胰腺癌腫瘤干細(xì)胞的特性非常吻合[7]。

其次是Notch信號(hào)系統(tǒng)，Notch是非常保守的信號(hào)系統(tǒng)，其受體多與相鄰細(xì)胞間的膜結(jié)合配體結(jié)合而被激活。Notch途徑的激活過(guò)程是γ-分泌酶作用于Notch受體的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域從膜上脫落，移位到細(xì)胞核調(diào)控基因表達(dá)，從而影響細(xì)胞的分化、增殖、凋亡、黏附、遷移和血管生成等過(guò)程。通過(guò)對(duì)胰腺癌動(dòng)物模型和胰腺癌患者的癌組織的研究發(fā)現(xiàn)，不論是Notch途徑的組成元件還是其靶基因，在上述胰腺癌組織中都是高表達(dá)的[10]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提示，大劑量使用γ-分泌酶抑制劑可以抑制腸上皮細(xì)胞的增殖。目前一系列的γ-分泌酶抑制劑正在進(jìn)行治療乳腺癌的I期和II期臨床試驗(yàn)，其臨床療效還有待進(jìn)一步明確[11]。

另外還包括Sonic Hedgehog（SHH）基因家族途徑，Hedgehog基因家族在生物體的發(fā)育過(guò)程中起重要的作用。研究表明，SHH在不同組織中均可促進(jìn)干細(xì)胞的增殖，在許多腫瘤的發(fā)展過(guò)程中SHH途徑都有不同程度的激活。Li等[6]對(duì)CD44+、CD24+和 ESA+的胰腺癌腫瘤干細(xì)胞與正常胰腺上皮細(xì)胞中的SHH表達(dá)水平進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者的表達(dá)水平是后者的46倍。這充分說(shuō)明SHH信號(hào)途徑在胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中是極度活躍的。Smoothened(SMO)是SHH途徑的一個(gè)重要組成部分，其特異性抑制劑為環(huán)王巴明（cyclopamine，是一種天然的甾體類生物堿）。使用SMO高表達(dá)的胰腺癌細(xì)胞株接種裸鼠，應(yīng)用cyclopamine治療后，腫瘤的體積明顯減小，其侵襲程度和轉(zhuǎn)移能力也明顯減弱[12-13]。目前SHH信號(hào)途徑與胰腺癌腫瘤干細(xì)胞相關(guān)性的研究正在開(kāi)展，但對(duì)胰腺癌SHH途徑的探索性治療僅停留在體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，針對(duì)胰腺癌患者SHH途徑的臨床治療還未正式開(kāi)展。

2.2 胰腺癌腫瘤干細(xì)胞分子標(biāo)志物相關(guān)信號(hào)途徑 首先是CD133途徑，細(xì)胞表面蛋白CD133是鑒定胰腺癌腫瘤干細(xì)胞的重要分子標(biāo)志物。由胰腺癌組織分離出CD133+的腫瘤干細(xì)胞，其致瘤能力明顯高于普通胰腺癌細(xì)胞，此外，如果上述CD133+的腫瘤干細(xì)胞經(jīng)過(guò)接種、成瘤、二次分離后其致瘤能力則進(jìn)一步增強(qiáng)[14]。Maeda等[15]對(duì)80例接受胰頭癌切除術(shù)的患者進(jìn)行了一項(xiàng)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然CD133的表達(dá)與否與腫瘤的分化程度及TNM分期無(wú)關(guān)，但擁有CD133+癌細(xì)胞的患者預(yù)后普便較差。雖然CD133的表達(dá)與胰腺癌患者的預(yù)后有一定的聯(lián)系，但目前積累的數(shù)據(jù)還不足以認(rèn)定CD133是胰腺癌患者的生存指標(biāo)之一。

其次是SDF1–CXCR4軸，無(wú)論是胚胎時(shí)期胰腺的形成還是損傷胰腺的修復(fù)都需α-趨化因子受體CXCR4及其配體SDF1的參與。SDF1–CXCR4可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖和遷移并促進(jìn)胰管的形成。實(shí)驗(yàn)研究表明：在胰腺癌腫瘤干細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移之前如果使用特異性抑制劑（AMD-3100或AMD-070）阻斷CXCR4的表達(dá)，那么胰腺癌的轉(zhuǎn)移率將會(huì)明顯降低[16]。但是目前CXCR4抑制劑的臨床使用僅限于白血病和艾滋病，對(duì)胰腺癌的治療還沒(méi)有進(jìn)入臨床應(yīng)用階段。

還有CD44途徑，CD44、CD22和ESA組合在一起也是鑒定胰腺癌腫瘤干細(xì)胞的分子標(biāo)志物。CD44是透明質(zhì)酸的糖基化細(xì)胞表面受體，參與細(xì)胞之間和細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用。CD44基因編碼的產(chǎn)物是一組結(jié)構(gòu)相似的CD44蛋白異構(gòu)體，其中CD44v6是轉(zhuǎn)移性腫瘤的分子標(biāo)志物之一，也是評(píng)價(jià)胰導(dǎo)管腺癌預(yù)后的重要因素。一項(xiàng)針對(duì)42例手術(shù)切除的胰腺癌標(biāo)本進(jìn)行的免疫組化分析發(fā)現(xiàn)，CD44v6和CD44v2的表達(dá)程度與患者的生存率呈負(fù)相關(guān)[17]。Charrad等[18]使用抗CD44的單克隆抗體（H90和A3D8）來(lái)治療移植了人急性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞的NoD–sCID小鼠，該抗體可以干擾腫瘤干細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用，從而抑制癌細(xì)胞的增殖和誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。但到目前為止，對(duì)胰腺癌的抗CD44的方法還沒(méi)有進(jìn)入臨床研究階段。

上皮細(xì)胞特異性抗原（epithelial-specific antigen,ESA）是一種細(xì)胞黏附分子并在上皮組織中廣泛表達(dá)，其在胰腺癌中也有較高的表達(dá)量。Fong等[19]對(duì)153例胰腺癌標(biāo)本進(jìn)行免疫組化分析，發(fā)現(xiàn)56%的標(biāo)本中ESA是高表達(dá)的，而且對(duì)晚期胰腺癌的病例來(lái)說(shuō)，ESA的表達(dá)水平與患者的生存率呈負(fù)相關(guān)。

PI3K–AKT–mTOR途徑參與腫瘤的生長(zhǎng)、細(xì)胞的增殖、血管形成等過(guò)程。PI3K–AKT–mTOR途徑一方面能夠抑制促凋亡因子，另一方面還能夠激活凋亡抑制因子從而促進(jìn)細(xì)胞增殖。而抑癌基因PTEN則通過(guò)負(fù)性調(diào)控PI3K–AKT–mTOR途徑而抑制細(xì)胞增殖，當(dāng)PTEN低表達(dá)時(shí)，AKT活性增加進(jìn)而激活Wnt信號(hào)途徑，刺激細(xì)胞持續(xù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。有研究表明，如果胰腺癌細(xì)胞株中PTEN低表達(dá)時(shí)，那么該細(xì)胞將對(duì)抗癌藥物gemcitabine產(chǎn)生耐藥性[20]。AKT激活其靶蛋白mTOR的過(guò)程可以被rapamycin等藥物抑制，目前選擇性的AKT抑制劑對(duì)胰腺癌的治療研究已經(jīng)進(jìn)入二期臨床研究階段[21]。

3 展望

雖然傳統(tǒng)的放、化療方法對(duì)胰腺癌的治療起到一定的作用，但其對(duì)腫瘤干細(xì)胞的殺傷作用卻并不明顯，未來(lái)胰腺癌的治療方向之一應(yīng)該從殺滅腫瘤干細(xì)胞的角度入手[22]。由于CD24、CD44、ESA、CD133和 CXCR4等信號(hào)分子不僅在胰腺癌腫瘤干細(xì)胞表面表達(dá)，同時(shí)在機(jī)體正常細(xì)胞上已有一定程度的表達(dá)，并且迄今為止胰腺癌腫瘤干細(xì)胞與其周圍細(xì)胞的界限劃分還不十分明確，那么對(duì)腫瘤干細(xì)胞的治療就存在一個(gè)藥物作用位點(diǎn)的特異性問(wèn)題，如何能夠準(zhǔn)確的區(qū)分和鑒定胰腺癌腫瘤干細(xì)胞是急需解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一[23]。總之，越來(lái)越多的研究表明，胰腺癌腫瘤干細(xì)胞已經(jīng)成為胰腺癌治療的新的靶點(diǎn)，隨著研究的不斷深入，可能會(huì)為胰腺癌的治療帶來(lái)新的希望。

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R735.9

A

1007-6948(2011)01-0116-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2011.01.051

天津市南開(kāi)醫(yī)院（中西醫(yī)結(jié)合急腹癥研究所）（天津 300100）

（收稿：2010-06-12 修回：2010-09-10）

（責(zé)任編輯 傅 強(qiáng)）

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