基于HSP27的乳腺癌干細胞靶向治療研究進展

李弘夏 謝智欽 杜立陽

(中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院中醫(yī)科，遼寧 沈陽 110001)

傳統(tǒng)的治療方法經(jīng)過不斷改進降低了乳腺癌的死亡率，但卻無法解決居高不下的發(fā)生率和復發(fā)率，也存在著癌癥轉(zhuǎn)移、復發(fā)、對放療不敏感及對化療藥物耐受性強的問題〔1〕。而癌干細胞理論的提出合理地解釋了乳腺癌的難以治愈，并提供了全新的治療方向。本文就熱休克蛋白(HSP)27靶向乳腺癌干細胞治療乳腺癌的研究進展做一概述。

1 基本概念

自1959年Makino等首次提出癌干細胞學說之后，有越來越多的癌干細胞自乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌等的實體腫瘤中成功分離出來〔2～4〕。癌干細胞學說認為,多數(shù)的癌細胞將生長分化最終停止分裂，僅有一小部分有干細胞性質(zhì)的細胞才擁有無限繁殖能力和高致瘤潛能，這些細胞可以引起抗治療和疾病的復發(fā)，即為癌干細胞。癌干細胞是具有特殊成瘤能力，多向分化潛能和表達特異性標志物的細胞〔5〕。癌干細胞與干細胞有很多共同特性〔6〕：①自我更新和無限繁殖能力，②保持相對未分化狀態(tài)并具有分化潛能，③有相似的信號傳導通路，④對放療、化療有耐受性，⑤具有顯著的轉(zhuǎn)移能力。這一概念的轉(zhuǎn)變對于癌癥發(fā)生發(fā)展機制的研究和抗癌治療的評估具有重要意義。

Al-Hajj等〔2〕首次發(fā)現(xiàn)CD44+CD24-標志的乳腺癌細胞具有強致瘤能力，證明了乳腺癌干細胞的存在。CD44+CD24-表型或乙醛脫氫酶(ALDH)陽性表型廣泛地用于乳腺癌干細胞的鑒別〔1〕。HSP是應(yīng)激條件下產(chǎn)生的高度保守的分子伴侶。HSP27是HSPs家族中一類非ATP依賴的分子伴侶，可聯(lián)系下游蛋白，并通過蛋白折疊、抑制蛋白聚集、選擇性地穩(wěn)定或降解蛋白以及蛋白轉(zhuǎn)運等方式維持正常情況下蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性并阻止應(yīng)激對細胞的損傷。相比正常細胞，HSP27于包括乳腺癌在內(nèi)的多種癌中高表達〔7〕，并且HSP27的異常表達與癌的多種生物學行為有關(guān)。

2 HSP27與乳腺癌干細胞靶向治療

Wei等〔8〕使用Western印跡法檢測ALDH陽性乳腺癌干細胞與ALDH-乳腺癌細胞的總HSP27蛋白水平，發(fā)現(xiàn)ALDH陽性乳腺癌干細胞HSP27蛋白水平更高，證明了HSP27在乳腺癌干細胞中的表達上調(diào)。通過小RNA介導的HSP27基因沉默，發(fā)現(xiàn)ALDH陽性乳腺癌干細胞水平明顯下降。敲除HSP27總體上并沒有瞬即引起明顯的細胞死亡及細胞生長速度的降低，但在96 h內(nèi)卻引起了明顯的細胞死亡。又通過小RNA和HSP27特異性小RNA分別轉(zhuǎn)染乳腺癌細胞48 h，再將一系列稀釋的細胞懸液注射到雌鼠乳腺脂肪墊中，發(fā)現(xiàn)這些小鼠80%形成腫瘤，而注入經(jīng)HSP27特異小RNA處理的HSP27敲除乳腺癌細胞的小鼠僅有40%形成了腫瘤。HSP27敲除的乳腺癌細胞株的癌干細胞比小RNA調(diào)控組明顯減少。除了使用RNA干擾技術(shù)，也使用了能夠抑制HSP27的櫟精來處理乳腺癌細胞株。證實一定劑量的櫟精可抑制HSP27蛋白的表達和降低ALDH陽性癌干細胞的數(shù)量。為了確認櫟精是通過下調(diào)HSP27起到降低作用的，Wei等〔8〕接著使乳腺癌細胞株過表達HSP27，并測量經(jīng)櫟精處理的ALDH陽性乳腺癌干細胞數(shù)量，發(fā)現(xiàn)櫟精的抑制作用可以被過表達的HSP27所翻轉(zhuǎn)。接著進一步研究櫟精是否能夠抑制乳腺癌干細胞的自我更新，發(fā)現(xiàn)原代和二代癌細胞團的范圍和數(shù)量均被一定量的櫟精所抑制。這些實驗證實了HSP27參與乳腺癌干細胞的維持。

2.1HSP27與乳腺癌干細胞的發(fā)生和增殖 乳腺癌干細胞的自我更新和無限繁殖能力是乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的重要因素。最近研究證實核因子(NF)-κB通路與乳腺癌的形成有關(guān)〔9〕。NF-κB通路可通過誘導或上調(diào)抗凋亡基因的表達發(fā)揮抗細胞凋亡的作用。Wei等〔8〕發(fā)現(xiàn)HSP27可以調(diào)節(jié)乳腺癌細胞的核轉(zhuǎn)錄并通過下調(diào)IκBα來激活A(yù)LDH陽性乳腺癌干細胞中的NF-κB通路，促進癌干細胞細胞的抗凋亡，進而加強乳腺癌干細胞的無限繁殖能力及乳腺癌的形成。

據(jù)報道，HSP27可降低被26 S蛋白酶降解的蛋白水平。在這些降解的蛋白中，磷酸化的IκBα可形成一個與HSP27、26 S蛋白酶的復合物，HSP27可通過蛋白酶介導的IκBα的降解來加強NF-κB的激活促進癌細胞抗凋亡〔10〕。經(jīng)RNA敲除HSP27的乳腺癌細胞株的IκBα表達增加且磷酸化水平降低。當敲除HSP27后乳腺癌細胞的NF-κB的核轉(zhuǎn)錄也被抑制。Wei等〔8〕又通過抑制NF-κB來研究對于乳腺癌干細胞的影響。抑制NF-κB核轉(zhuǎn)錄的JSH-23對乳腺癌干細胞株的抑制作用呈劑量相關(guān)。進而測試，增加NF-κB的激活可以抵除HSP27敲除對ALDH陽性乳腺癌干細胞中NF-κB的抑制作用。經(jīng)HSP27敲除后增加的IκBα可通過敲除IκBα消除，則NF-κB的激活可在HSP27敲除的乳腺癌細胞中儲存，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)敲除HSP27對ALDH陽性乳腺癌干細胞中NF-κB的抑制作用可被敲除IκBα所轉(zhuǎn)變。這些結(jié)果證實了HSP27通過IκBα的降解，激活NF-κB通路抑制癌干細胞凋亡促使癌干細胞細胞永生化，因而下調(diào)癌干細胞中表達增高的HSP27進而抑制NF-κB通路，可能是延緩乳腺癌發(fā)展的新思路。

2.2HSP27與乳腺癌干細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移 癌干細胞假說認為只有癌干細胞能發(fā)起并維持癌的生長，與癌的轉(zhuǎn)移相關(guān)。確實存在許多研究數(shù)據(jù)表明乳腺癌干細胞在癌癥的轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用〔11〕。Liu等〔12〕證明乳腺癌干細胞具有更強的運動度和侵襲力，并高表達促進轉(zhuǎn)移的基因。Theodoropoulos等〔13〕通過采集30例乳腺癌轉(zhuǎn)移女患者的血液樣品使用抗細胞角蛋白、抗CD24分子以及抗ALDH-1的小鼠單克隆抗體進行三重染色分析證實乳腺癌轉(zhuǎn)移患者高表達CD44+CD24-表型的乳腺癌干細胞。這些成果均支持乳腺癌中引起轉(zhuǎn)移的細胞存在于乳腺干細胞中。

磷脂酰肌醇-3-激酶/絲/蘇氨酸蛋白激酶(AkT)通路參與細胞的增殖、分化、黏附轉(zhuǎn)移及凋亡，近年來研究發(fā)現(xiàn)此通路分子活性異常與人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。HSP27是AKT通路的激活因子，且能與胞質(zhì)中的細胞色素C結(jié)合抑制其促凋亡活性〔14，15〕。Gayado-Gutiérrez等〔16〕使用2種抗體下調(diào)乳腺癌細胞的HSP27,發(fā)現(xiàn)均同時伴隨著張力蛋白同源的磷酸酯酶的上調(diào)。該磷酸酯酶是磷脂酰肌醇-3-激酶/絲/蘇氨酸蛋白激酶通路的負調(diào)控因子，實驗中觀察到該通路的表達明顯減少。最近也有研究發(fā)現(xiàn)HSP27可通過調(diào)節(jié)PEA調(diào)控AKT通路〔17〕，在細胞永生化和通過AKT、張力蛋白同源磷酸酯酶介導的Fas凋亡方面的雙重作用。這些項研究的數(shù)據(jù)有力的證實HSP27是AKT通路的重要調(diào)節(jié)因子，是促進乳腺癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移的重要因素。

Lombardo等〔18〕發(fā)現(xiàn)一種在乳腺癌中過表達的γ-分泌酶的組成蛋白nicastrin可以增加乳腺癌中ALDH陽性乳腺癌干細胞和CD44+CD24-乳腺癌干細胞的數(shù)量并促進轉(zhuǎn)移侵襲，并證實nicastrin的作用主要與AKT通路有關(guān)。因此AKT通路與乳腺癌干細胞的侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。HSP很可能通過AKT通路介導乳腺癌干細胞轉(zhuǎn)移和乳腺癌復發(fā)，尚有待更深入的研究。

2.3HSP27與乳腺癌干細胞的抗治療機制 臨床研究顯示，在108例乳腺癌晚期患者中，經(jīng)手術(shù)切除治療之后使用紫杉醇、5-氟尿嘧啶、阿霉素和環(huán)磷酰胺進行化療，結(jié)果乳腺癌干細胞比例明顯升高〔19〕。Lagadec等〔20〕收集乳腺癌患者癌細胞樣本，通過電離輻射發(fā)現(xiàn)乳腺癌細胞被誘導成為具有強致瘤能力的乳腺癌干細胞抵抗傳統(tǒng)放療。這些研究成果證實了傳統(tǒng)的通過殺傷快速增殖的癌細胞的方法無法殺傷處于相對休眠狀態(tài)的癌干細胞，進一步的深入研究將有可能從根本上解決乳腺癌的抗化療問題〔21，22〕。

P53基因突變積累可誘導乳腺癌細胞產(chǎn)生多重耐藥基因和依賴ATP藥物的外排。P糖蛋白是多重耐藥基因編碼產(chǎn)生的膜蛋白，它依賴ATP將藥物排出細胞外而參與耐藥機制的形成。Kanagasabai等〔23〕發(fā)現(xiàn)增加HSP27的表達可增加能夠降解P53的蛋白酶，可明顯抑制抵抗阿霉素的乳腺癌細胞株。HSP27的過量表達可明顯耗盡突變P53和NF-κB通路分子，通過降低乳腺癌細胞p糖蛋白的表達轉(zhuǎn)變耐藥性，重新對化療藥物敏感，并可誘導癌細胞凋亡。因此，通過改變HSP27水平可能是轉(zhuǎn)變?nèi)橄侔└杉毎鼓退幮缘男滤悸贰?/p>

3 結(jié) 語

通過NF-κB和AKT通路調(diào)HSP27水平為乳腺癌的治療提供新的選擇。隨著人們對于乳腺癌干細胞的調(diào)控機制的深入認識和生物技術(shù)的發(fā)展，通過乳腺癌干細胞靶向治療新手段進而推進乳腺癌個體化治療將有可能為徹底改善乳腺癌患者的預(yù)后帶來新希望。

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