胰腺癌干細(xì)胞研究現(xiàn)狀

劉俊 董維平

胰腺癌是惡性程度非常高、預(yù)后非常差的消化道腫瘤之一。大部分患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已屬無(wú)法手術(shù)切除的晚期胰腺癌，并對(duì)放化療不敏感。最近的研究表明胰腺癌干細(xì)胞是胰腺癌發(fā)生和進(jìn)展的源頭，并對(duì)放療和化療導(dǎo)致的凋亡耐受，對(duì)胰腺癌干細(xì)胞自我更新和耐藥機(jī)制的深入研究可能發(fā)現(xiàn)對(duì)胰腺癌更有效的治療措施?，F(xiàn)對(duì)胰腺癌干細(xì)胞研究現(xiàn)狀作一綜述。

一、胰腺癌干細(xì)胞的分離鑒定

現(xiàn)有的方法主要應(yīng)用細(xì)胞表面標(biāo)志物來(lái)篩選，主要的干細(xì)胞標(biāo)志物有CD44+CD24+ESA+、CD133+和ABCG2+等。然后檢測(cè)篩選出的細(xì)胞是否表現(xiàn)干細(xì)胞自我更新和增殖分化的特性來(lái)判斷是不是胰腺癌干細(xì)胞，使用的細(xì)胞主要有胰腺癌新鮮標(biāo)本和胰腺癌細(xì)胞株。

Li等[1]2007年應(yīng)用胰腺癌新鮮標(biāo)本進(jìn)行裸鼠皮下種植等辦法，獲得大量胰腺癌細(xì)胞，并提取鑒定了高腫瘤生成性的胰腺癌細(xì)胞亞群CD44+CD24+ESA+細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)僅注射100個(gè)CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞就有50﹪的成瘤性，而CD44－CD24－ESA－細(xì)胞只有注射104個(gè)才有成瘤性，且成瘤率只有8.3﹪。同時(shí)發(fā)現(xiàn)分離出來(lái)的CD44+CD24+ESA+細(xì)胞形成的移植瘤傳代后，其腫瘤組織中CD44、CD24和ESA表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞的比例仍與其來(lái)源的人胰腺癌組織相似。CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞具有干細(xì)胞樣的高成瘤性、自我更新能力和分化成不同種類(lèi)細(xì)胞的特性，因此認(rèn)為成功地分離鑒定了胰腺癌干細(xì)胞。但細(xì)胞周期分析這些不同亞群細(xì)胞增殖率沒(méi)有差別，因此有學(xué)者認(rèn)為這些細(xì)胞不是腫瘤起源母細(xì)胞產(chǎn)生的后代，而可能是細(xì)胞對(duì)外界因素刺激而改變了表面標(biāo)志物。Huang 等[2]應(yīng)用流式細(xì)胞儀在胰腺癌細(xì)胞株P(guān)anc-1中分選出CD44+CD24+細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)CD44+CD24+細(xì)胞在體外其增殖率低于CD44－CD24－細(xì)胞，但成瘤率卻高20倍，認(rèn)為Panc-1中的CD44+CD24+細(xì)胞有腫瘤干細(xì)胞的特性。

另外Hermann等[3]使用磁珠從胰腺癌標(biāo)本和胰腺癌細(xì)胞株L3.6pl中均分選出CD133+的胰腺癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)CD133+細(xì)胞也具有高成瘤性、自我更新和多向分化的干細(xì)胞特性，細(xì)胞周期分析CD133+細(xì)胞分裂要明顯慢于CD133-細(xì)胞，認(rèn)為CD133+細(xì)胞可能是胰腺癌干細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞和CD133+細(xì)胞存在部分交叉，是否同時(shí)應(yīng)用這兩種標(biāo)記物進(jìn)一步的限定細(xì)胞亞群，是否會(huì)得到致瘤性更強(qiáng)的亞群值得進(jìn)一步的研究。Maeda等[4]應(yīng)用免疫組化法分析80例胰腺癌組織標(biāo)本中CD133的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CD133陽(yáng)性表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、VEGF-C表達(dá)以及預(yù)后差有關(guān)，提示CD133陽(yáng)性細(xì)胞在胰腺癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。而Welsch等[5]應(yīng)用免疫組化方法檢測(cè)15對(duì)原發(fā)性/復(fù)發(fā)性胰腺癌中CD133、CXCR4和actinin-4的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CD133在正常和炎性損傷的導(dǎo)管頂膜上表達(dá)，而在胰腺導(dǎo)管癌細(xì)胞膜上未見(jiàn)表達(dá)，僅極少胰腺導(dǎo)管癌細(xì)胞漿中表達(dá)CD133，因此對(duì)CD133作為胰腺癌干細(xì)胞特異性標(biāo)志物提出了異議。

還有其他對(duì)胰腺癌干細(xì)胞的分離鑒定研究。Olempska等[6]檢測(cè)了5個(gè)胰腺癌細(xì)胞株中腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)ABCG2在5株細(xì)胞株中均存在表達(dá)，且胰腺癌細(xì)胞株P(guān)anc-1中的ABCG2+細(xì)胞具有類(lèi)干細(xì)胞SP（Side Population）特性，因此認(rèn)為ABCG2陽(yáng)性可能代表胰腺癌干細(xì)胞。Wang等[7]從Panc-1細(xì)胞株中分離出的SP細(xì)胞高表達(dá)CD133和ABCG2，具有很高的成瘤性和分化成非SP細(xì)胞的能力，因此認(rèn)為從Panc-1細(xì)胞株中分離出的SP細(xì)胞中富含胰腺癌干細(xì)胞。Dembinski等[8]從胰腺癌細(xì)胞株BxPC-3和Panc03.27中分離出慢周期細(xì)胞亞群（DiI+/SCC），這些能保留親脂性標(biāo)記染料DiI細(xì)胞只有部分與干細(xì)胞標(biāo)記物CD24+/CD44+,CD133+和ALDH的細(xì)胞交叉重疊，但DiI+/SCC細(xì)胞對(duì)化療耐藥并能重建異質(zhì)性的腫瘤細(xì)胞群，因此DiI+/SCC細(xì)胞可能也富含胰腺癌干細(xì)胞。

二、胰腺癌干細(xì)胞與轉(zhuǎn)移

胰腺癌干細(xì)胞與胰腺癌的轉(zhuǎn)移有關(guān)。上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial- mesenchymal transition,EMT)是侵襲轉(zhuǎn)移的標(biāo)志，Hermann等[3]研究發(fā)現(xiàn)CD133+胰腺癌細(xì)胞的EMT指標(biāo)細(xì)胞角蛋白表達(dá)缺失，而CD133-細(xì)胞則細(xì)胞角蛋白表達(dá)陽(yáng)性，提示胰腺癌干細(xì)胞與侵襲轉(zhuǎn)移有關(guān)。最近報(bào)道提示當(dāng)高腫瘤生成性的癌細(xì)胞發(fā)生EMT時(shí)開(kāi)始表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志物，提示CD133+胰腺癌細(xì)胞可能正在經(jīng)歷EMT[9]。Dembinski等[8]分離的DiI+/SCC細(xì)胞表現(xiàn)為EMT，同時(shí)伴有Hedgehog/TGFβ通路的選擇性上調(diào)和EGFR的下調(diào)，與非標(biāo)記的快周期細(xì)胞相比其侵襲能力明顯增加，提示胰腺癌干細(xì)胞可能通過(guò)EMT而侵襲力增加。另外Hermann等[3]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌干細(xì)胞CD133+CXCR4+和CDl33+CXCR4－均有成瘤性，但是只有CD133+CXCR4+細(xì)胞有轉(zhuǎn)移能力，且CXCR4抑制劑能抑制其轉(zhuǎn)移能力，提示胰腺癌干細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力可能與CXCR4相關(guān)。

三、胰腺癌干細(xì)胞與胰腺癌耐藥

越來(lái)越多的證據(jù)表明胰腺癌干細(xì)胞與胰腺癌耐藥有關(guān)。Shah等[10]的研究發(fā)現(xiàn)用治療劑量的吉西他濱干預(yù)胰腺癌細(xì)胞株L3.6p和AsPC-1后，耐藥細(xì)胞中與腫瘤干細(xì)胞相關(guān)的細(xì)胞表面標(biāo)志物CD44、CD24和ESA的表達(dá)呈上升趨勢(shì)，同時(shí)細(xì)胞呈EMT表現(xiàn)，即應(yīng)用吉西他濱后殺滅敏感的胰腺癌細(xì)胞而胰腺癌干細(xì)胞表現(xiàn)出富集。Hong等[11]進(jìn)一步用HPAC和CRPAC-1建立吉西他濱耐藥細(xì)胞株，發(fā)現(xiàn)耐吉西他濱細(xì)胞株中CD44+細(xì)胞明顯增加，表現(xiàn)出強(qiáng)的成瘤性和球體形成能力，且CD44+細(xì)胞能重建耐藥細(xì)胞群。Lee等[12]研究發(fā)現(xiàn)放療和吉西他濱干預(yù)CD44+CD24+ESA+胰腺癌干細(xì)胞皮下移植瘤模型后，不僅沒(méi)有抑制腫瘤生長(zhǎng)，反而表現(xiàn)出刺激腫瘤生長(zhǎng)。上述研究提示表達(dá)CD44+CD24+ESA+的胰腺癌干細(xì)胞對(duì)吉西他濱耐藥。另外Hermann等[3]發(fā)現(xiàn)CD133+胰腺癌干細(xì)胞在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均對(duì)吉西他濱明顯耐藥。Wang等[7]從Panc-1細(xì)胞株中分離出的SP細(xì)胞表現(xiàn)很高的體內(nèi)外耐藥。

此外，Hong等[11]進(jìn)一步探討了胰腺癌干細(xì)胞耐藥的機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)耐吉西他濱HPAC和CRPAC-1細(xì)胞株CD44+細(xì)胞增加的同時(shí)，對(duì)docetaxel也耐藥，導(dǎo)致獲得性耐藥的重要因子MDR1明顯增加，應(yīng)用MDR1拮抗劑能明顯增加胰腺癌細(xì)胞對(duì)吉西他濱的敏感性，提示MDR1可能是胰腺癌干細(xì)胞耐藥的重要機(jī)制。

四、胰腺癌干細(xì)胞與信號(hào)通路

胰腺癌干細(xì)胞的信號(hào)通路研究主要集中在自我更新相關(guān)的通路上,這些通路亦與腫瘤的發(fā)生有關(guān)。與自我更新相關(guān)的通路有hedgehog、BMI-1、Wnt/β-catenin和Notch通路等。Hedgehog通路主要參與細(xì)胞的自我更新和分化，在正常分化的成人胰腺上沒(méi)有特異性的Hedgehog表達(dá)。2003年Berman等[13]發(fā)現(xiàn)Hedgehog通路在胰腺癌的發(fā)生上起重要作用，應(yīng)用Hedgehog通路阻滯劑Cyclopamine能顯著抑制胰腺癌細(xì)胞株在小鼠上的生長(zhǎng)和明顯減少胰腺癌細(xì)胞的增殖細(xì)胞比例。Bailey等[14]研究發(fā)現(xiàn)高表達(dá)Sonic Hedgehog (Shh)能顯著增加移植瘤的體積和轉(zhuǎn)移能力，應(yīng)用Shh中和抗體5E1能減少移植瘤的大小和轉(zhuǎn)移。Li等[1]發(fā)現(xiàn)CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞中的Shh mRNA的表達(dá)與CD44－CD24－ESA－細(xì)胞相比升高了4倍，與正常胰腺細(xì)胞相比升高了46倍。Lee等[15]研究也發(fā)現(xiàn)Shh發(fā)現(xiàn)在CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞中存在明顯高表達(dá)，提示胰腺癌干細(xì)胞存在Hedgehog信號(hào)通路異常。BMI-1主要通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞周期的進(jìn)行而控制增殖，與很多腫瘤的自我更新有關(guān)。Martínez-Romero等[16]發(fā)現(xiàn)BMI-1在發(fā)育早期以及胰島細(xì)胞、胰腺導(dǎo)管上表達(dá)而在成人的胰腺腺泡上不表達(dá)，但在胰腺導(dǎo)管上皮內(nèi)瘤（PanIN）和胰腺導(dǎo)管癌中表達(dá)，提示BMI-1與胰腺癌的發(fā)生有關(guān)。Lee等[15]研究發(fā)現(xiàn)BMI-1 mRNA在胰腺癌干細(xì)胞（CD44+CD24+ESA+）中明顯高表達(dá)，提示BMI-1可能在胰腺癌干細(xì)胞自我更新的維持上起作用。Wnt/β-catenin和Notch通路與很多腫瘤的發(fā)生有關(guān)，也與很多干細(xì)胞的自我更新和分化有關(guān)。Pasca di Magliano等[17]在人胰腺癌標(biāo)本和鼠胰腺癌模型中發(fā)現(xiàn)Wnt的胰腺激活，抑制胰腺癌細(xì)胞株的Wnt激活能明顯減少增殖，增加凋亡。Wang等[7]從Panc-1細(xì)胞株中分離出的SP細(xì)胞表達(dá)明顯高的Notch1 mRNA水平。Katoh等[18]發(fā)現(xiàn)wnt依賴(lài)的Notch信號(hào)激活因子JAG1在胰腺癌中表達(dá)，提示wnt、Notch等信號(hào)通路異常可能與胰腺癌干細(xì)胞的自穩(wěn)態(tài)有關(guān)，但胰腺癌干細(xì)胞與Wnt/β-catenin和Notch通路異常的關(guān)系尚需要進(jìn)一步的研究。

五、胰腺癌干細(xì)胞與胰腺癌的治療研究

胰腺癌干細(xì)胞的研究改變胰腺癌的臨床治療策略。胰腺癌干細(xì)胞比普通胰腺癌細(xì)胞更能耐受放療和化療，使治療失敗，這可能是目前臨床治療胰腺癌失敗的原因。因此，胰腺癌的治療應(yīng)是針對(duì)胰腺癌干細(xì)胞的治療。靶向性殺傷胰腺癌干細(xì)胞使根治胰腺癌和防止其復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移成為可能，至少針對(duì)胰腺癌干細(xì)胞的治療效果可能更持久，這對(duì)于胰腺癌的治療有深遠(yuǎn)的意義。Salnikov等[19]應(yīng)用針對(duì)腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物上皮黏附分子(EpCAM)的雙特異性抗體EpCAMxCD3能明顯地延緩胰腺癌細(xì)胞株BxPC-3移植瘤在SCID鼠上的生長(zhǎng)，Mueller等[20]最新研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合應(yīng)用針對(duì)Hedgehog和mTOR信號(hào)通路的抑制劑和化療能顯著清除體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中的胰腺癌干細(xì)胞，使用三聯(lián)療法的小鼠能顯著耐受人胰腺癌細(xì)胞的移植，生存期明顯延長(zhǎng)。上述研究提示針對(duì)胰腺癌干細(xì)胞的治療有重要的臨床意義。

六、小結(jié)和展望

胰腺癌干細(xì)胞的研究是目前胰腺癌研究的熱點(diǎn)和方向，主要集中在分離鑒定胰腺癌干細(xì)胞和其與侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥和信號(hào)通路等方面的研究。已在胰腺癌中證實(shí)胰腺癌干細(xì)胞的存在，并進(jìn)行了分離鑒定工作，但仍存在爭(zhēng)議。隨后研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌干細(xì)胞與胰腺癌的轉(zhuǎn)移及耐藥有關(guān)，有信號(hào)通路異常的表現(xiàn)，并對(duì)胰腺癌干細(xì)胞治療進(jìn)行了嘗試性研究。但目前的研究仍是冰山的一角，有太多的問(wèn)題需要研究解決：（1）胰腺癌干細(xì)胞有關(guān)的自我更新、分化等相關(guān)的機(jī)制問(wèn)題；（2）信號(hào)通路異常在胰腺癌干細(xì)胞中的作用問(wèn)題；（3）胰腺癌干細(xì)胞在胰腺癌發(fā)生、發(fā)展以及耐藥中的作用；（4）針對(duì)胰腺癌干細(xì)胞靶向治療的藥物的篩選等。隨著胰腺癌干細(xì)胞研究的深入，可能找到根本改變胰腺癌治療方式的措施。

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