腫瘤干細(xì)胞與肝癌關(guān)系的相關(guān)研究進展

胡志偉，馬宇虹(綜述)，董寶珠(審校)

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院肝膽外科，呼和浩特 010017； 2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院老年病科，呼和浩特 010050)

傳統(tǒng)理論認(rèn)為腫瘤是由體細(xì)胞突變而成，但一些研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞和干細(xì)胞一樣具有自我更新和分裂增殖的能力，并相應(yīng)的提出腫瘤干細(xì)胞學(xué)說[1-2]，此學(xué)說認(rèn)為惡性腫瘤是一類起源于干細(xì)胞的疾病。近年來已從血液系統(tǒng)腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、消化系統(tǒng)腫瘤及泌尿系統(tǒng)腫瘤中分離出腫瘤干細(xì)胞[3-6]。原發(fā)性肝癌是常見惡性腫瘤之一，其病情進展迅速，預(yù)后較差，患者生存時間短，嚴(yán)重地威脅著人們的生命安全。

1 干細(xì)胞的概念與腫瘤干細(xì)胞學(xué)說的形成

干細(xì)胞是指同時具有自我更新能力、多向分化能力及無限增殖能力的未分化周期細(xì)胞，其基本特征是具有自我更新能力。干細(xì)胞是機體其他細(xì)胞的起源細(xì)胞，根據(jù)發(fā)生學(xué)來源分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞指從早期胚胎內(nèi)細(xì)胞團或原始生殖細(xì)胞分離而來的高度未分化細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育成任何類型的細(xì)胞或器官的能力。成體干細(xì)胞也是一類未分化細(xì)胞，它存在于已分化的組織中，能夠分化成特定功能的細(xì)胞，主要參與生理更新、修復(fù)損傷細(xì)胞等。

關(guān)于腫瘤形成學(xué)說，典型的有Stochastic學(xué)說和Hierarchy學(xué)說[2]。前者認(rèn)為所有腫瘤細(xì)胞在功能上具有同質(zhì)性，每個腫瘤細(xì)胞都有再形成腫瘤的能力，但其是否進入細(xì)胞周期進行增殖分裂由小概率事件控制；后者認(rèn)為，腫瘤細(xì)胞在功能上存在異質(zhì)性，只有腫瘤起源的細(xì)胞才具有成瘤能力，且成瘤率高。這種具有無限增殖潛能的腫瘤起源細(xì)胞極少量的存在于惡性腫瘤組織中，但卻在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中起著根本性的作用，而其余的大多數(shù)腫瘤細(xì)胞雖然也會分化，但是過程短暫并且最終凋亡。因腫瘤起源細(xì)胞的很多生物學(xué)特性與干細(xì)胞相同或相似，故腫瘤干細(xì)胞的概念逐步形成。為了證實腫瘤干細(xì)胞的存在，目前已從血液系統(tǒng)腫瘤、乳腺癌、腦膠質(zhì)瘤、前列腺癌、結(jié)腸癌、肝癌、胰腺癌及肺癌等諸多實體腫瘤中分離出相應(yīng)的腫瘤干細(xì)胞。腫瘤干細(xì)胞在文獻中名稱較多，如癌癥干細(xì)胞、致瘤細(xì)胞、腫瘤起始細(xì)胞等，目前基本統(tǒng)一稱之為腫瘤干細(xì)胞。美國癌癥研究協(xié)會對腫瘤干細(xì)胞的定義為：在腫瘤中具有自我更新能力，同時能夠生成異質(zhì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞[7]。

2 腫瘤干細(xì)胞的生物學(xué)特性

研究認(rèn)為，腫瘤干細(xì)胞之所以不能被有效消滅，就是因為其同時具有腫瘤細(xì)胞的特性和干細(xì)胞的一些特性[8]。

2.1腫瘤干細(xì)胞的增殖能力 腫瘤干細(xì)胞具有無限增殖能力和分化特性，它始終保持未分化狀態(tài)。腫瘤的形成是一個漫長的突變積累過程，腫瘤的生長增殖是由腫瘤干細(xì)胞引導(dǎo)的，有可能是干細(xì)胞的多次突變積累形成了腫瘤干細(xì)胞，且因腫瘤干細(xì)胞位于分化途徑的終端，最終導(dǎo)致腫瘤的形成[9]。

2.2腫瘤干細(xì)胞的分裂形式 腫瘤干細(xì)胞具有兩種分裂形式：對稱分裂和非對稱分裂，前者是形成兩個同質(zhì)的干細(xì)胞；后者由于細(xì)胞質(zhì)中分化調(diào)節(jié)蛋白分配不均，雖然也分裂形成兩個細(xì)胞，但其中的一個細(xì)胞向另一個分化的終端前進，從而形成了功能專一的分化細(xì)胞[10]。

2.3腫瘤干細(xì)胞的端粒酶活性 端粒酶活性和附加的基因突變是正常干細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的兩個重要條件。另外，因端粒酶活性能夠延長腫瘤干細(xì)胞的增殖時限，因而為腫瘤干細(xì)胞的分化及增殖提供了良好的基礎(chǔ)條件。

2.4腫瘤干細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 研究表明，許多與腫瘤細(xì)胞相關(guān)的經(jīng)典信號調(diào)節(jié)通路也調(diào)控正常干細(xì)胞的生長，而腫瘤干細(xì)胞用以調(diào)節(jié)生長的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與正常干細(xì)胞相似[11]。

2.5腫瘤干細(xì)胞具有強大的耐藥性 腫瘤干細(xì)胞的耐藥機制之一是表達一種或多種藥物運載蛋白，部分腫瘤干細(xì)胞的細(xì)胞膜上表達ATP結(jié)合盒(ATP-binding cassette，ABC)轉(zhuǎn)運蛋白，它能利用ATP把對細(xì)胞有毒的外來物質(zhì)泵出胞外，以達到保護細(xì)胞自身的目的，從而使之對多種化療藥物耐藥，ABC編碼基因中研究較多的是ABCB1、ABCC1和ABCG2[12-14]。目前可利用腫瘤的這種耐藥機制篩選出腫瘤細(xì)胞系中的側(cè)群(side population，SP)細(xì)胞，如陳雪松等[15]發(fā)現(xiàn)，肝癌細(xì)胞ABCG2基因的高表達與細(xì)胞SP表型的形成具有一定的相關(guān)性，并能影響細(xì)胞的基本形態(tài)。此外，由于細(xì)胞外基質(zhì)的包裹，導(dǎo)致腫瘤干細(xì)胞處于低氧環(huán)境中，這種低氧環(huán)境可起到屏障作用，極大地避免了腫瘤干細(xì)胞直接接觸化療藥物。由于射線需要氧氣才能引起DNA損傷，所以這種低氧環(huán)境能夠減輕放療對腫瘤干細(xì)胞的殺傷作用，這也導(dǎo)致了腫瘤干細(xì)胞對放化療的抗拒。

2.6腫瘤干細(xì)胞的致瘤性 與一般腫瘤細(xì)胞相比，腫瘤干細(xì)胞具有更高的致瘤潛能。一般需要大量的腫瘤細(xì)胞才能在動物體內(nèi)形成腫瘤，但只需要少量的腫瘤干細(xì)胞就能在實驗動物體內(nèi)形成相應(yīng)的腫瘤，如Beier等[16]報道，在裸鼠體內(nèi)接種惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞與惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞衍生細(xì)胞相比，含有腫瘤干細(xì)胞的細(xì)胞群成瘤性明顯提高。

2.7腫瘤干細(xì)胞的特異性表面標(biāo)志物 腫瘤干細(xì)胞具有特異的表面標(biāo)志物，如肺癌干細(xì)胞中的CD133和CD44，腦腫瘤干細(xì)胞中的CD133，胰腺癌干細(xì)胞中的CD44和CD24[17-19]。在腫瘤干細(xì)胞的增殖、分化及遷移等過程中，此類特異性的表面標(biāo)志物發(fā)揮較為重要的作用。目前對于腫瘤干細(xì)胞分離、培養(yǎng)及鑒定，正是利用這些特異性的表面標(biāo)志物做到的。

2.8腫瘤干細(xì)胞的生物學(xué)特性 腫瘤干細(xì)胞的特性并不是一成不變的，在腫瘤形成、生長和轉(zhuǎn)移的整個過程中，腫瘤干細(xì)胞的生物學(xué)特性在向著有利于腫瘤進展及抵抗治療的方向進行調(diào)整和改變。

3肝癌干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀

原發(fā)性肝癌也是一種由肝癌干細(xì)胞主導(dǎo)的干細(xì)胞疾病，已有研究從原發(fā)性肝癌中發(fā)現(xiàn)大量的腫瘤干細(xì)胞[20]。肝癌干細(xì)胞是近年來研究的熱點，隨著研究的深入，將對肝癌的診斷和治療產(chǎn)生重大影響。

3.1肝干細(xì)胞來源 研究發(fā)現(xiàn)，在成人肝臟中存在一類具有干細(xì)胞特征的細(xì)胞亞群[21]。無論是在肝臟的發(fā)育過程中還是在再生過程中，肝臟各種成熟細(xì)胞都是由肝臟干細(xì)胞增殖分化而來。肝臟干細(xì)胞具有多源性，也就是說肝臟干細(xì)胞并不止一種，肝臟干細(xì)胞按其來源可分為肝源性干細(xì)胞和非肝源性干細(xì)胞兩種。其中卵圓細(xì)胞、小肝細(xì)胞和肝上皮細(xì)胞是具有代表性的肝源性干細(xì)胞；典型的非肝源性干細(xì)胞包括骨髓干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞、臍帶血干細(xì)胞及脂肪間質(zhì)干細(xì)胞等[22-24]。

目前普遍認(rèn)為卵圓細(xì)胞是肝干細(xì)胞的代表，是具有雙向分化潛能的肝干細(xì)胞。正常成年人肝臟中卵圓細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，在肝組織受到酒精性肝炎、病毒性肝炎等所導(dǎo)致的嚴(yán)重?fù)p傷時，卵圓細(xì)胞就會增殖分化并逐步向肝實質(zhì)內(nèi)遷移，最終分化成為肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞[25-26]。

3.2肝癌干細(xì)胞來源 目前，關(guān)于肝癌的來源有兩種觀點[27]：一種認(rèn)為來源于分化成熟的肝細(xì)胞，通過去分化重新獲得自我更新能力和分化潛能，進而演變?yōu)楦伟涣硪环N是肝干細(xì)胞因“成熟受阻”而致異常分化而來。近年來越來越多的實驗提示，肝癌起源于肝干細(xì)胞的“成熟受阻”，研究證實肝癌細(xì)胞的生長及轉(zhuǎn)移是由EpCAM+細(xì)胞引導(dǎo)的，而這種EpCAM+細(xì)胞正是肝癌組織中具有干細(xì)胞特征的細(xì)胞，說明肝干細(xì)胞與肝癌的發(fā)生密切相關(guān)[28]。越來越多的證據(jù)支持肝癌干細(xì)胞來源于肝卵圓細(xì)胞、骨髓干細(xì)胞和SP細(xì)胞[29-30]。

3.3肝癌干細(xì)胞表面標(biāo)志物 腫瘤干細(xì)胞與其他干細(xì)胞一樣，具有特異性的表面標(biāo)志物，因目前尚不能從形態(tài)學(xué)上鑒定腫瘤干細(xì)胞，所以可利用其特異的表面標(biāo)志物對腫瘤干細(xì)胞進行鑒定分離。目前關(guān)于肝癌干細(xì)胞的表面標(biāo)志物尚未達成一致認(rèn)識，但常用的表面生物標(biāo)志有OV6、CD133、CD90、CD44、EpCAM及CD13等。

OV6是卵圓細(xì)胞的主要標(biāo)志物之一。研究發(fā)現(xiàn)，從肝癌細(xì)胞系SMMC7721和HuH7中分選出OV6+細(xì)胞植入小鼠體內(nèi)，其肝癌形成及轉(zhuǎn)移能力明顯增強，認(rèn)為OV6+肝癌細(xì)胞或許可代表肝癌干細(xì)胞中具有高侵襲力及轉(zhuǎn)移能力的亞群[31]。

CD133也是一個研究較多且較為明確的表面標(biāo)志物。有研究認(rèn)為，在肝癌細(xì)胞系中，CD133+細(xì)胞表現(xiàn)出較CD133-細(xì)胞更強的成瘤能力[32]；但Zhu等[33]認(rèn)為并不是所有的CD133+細(xì)胞都具有干細(xì)胞特性，CD133+CD44+細(xì)胞亞群在細(xì)胞增殖、分化和異體成瘤能力上強于其他細(xì)胞亞群，推測利用CD133和CD44作為細(xì)胞表面標(biāo)志物可更準(zhǔn)確分離肝癌干細(xì)胞，但目前尚無定論。另外有研究表明，CD133的表達與肝癌患者的預(yù)后及生存期相關(guān)[34]。

CD90也被認(rèn)為是肝癌干細(xì)胞的表面標(biāo)志物之一。張杏等[35]認(rèn)為，CD90在肝癌組織中的表達顯著高于癌旁肝硬化組織和正常肝組織，認(rèn)為CD90在肝癌組織的表達與肝癌的生物學(xué)行為密切相關(guān)，其可作為肝癌患者預(yù)后評估的有效指標(biāo)。劉麗麗等[36]也認(rèn)為，肝癌組織中CD90的陽性表達率顯著高于癌旁和肝硬化組織，且其表達與腫瘤大小有關(guān)，與生存期無關(guān)。

CD44已成為肝癌干細(xì)胞一個重要的表面標(biāo)志物。CD44+細(xì)胞較CD44-細(xì)胞更容易在免疫缺陷小鼠上形成肝癌[37]。另外，如果肝癌患者體內(nèi)CD44的亞型CD44v6呈高表達，那么患者的肝癌轉(zhuǎn)移率升高、生存期短，說明CD44v6與肝癌的復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，認(rèn)為CD44v6是評價肝癌預(yù)后的一個可靠指標(biāo)[38]。

EpCAM同樣也可用于分離鑒定肝癌干細(xì)胞，近年研究表明，與EpCAM-細(xì)胞相比EpCAM+細(xì)胞具有更高的成瘤能力[39]。有實驗聯(lián)合EpCAM和甲胎蛋白(alpha fetoprotein，AFP)作為肝干細(xì)胞標(biāo)志物，結(jié)果顯示，EpCAM+AFP+細(xì)胞明顯具有肝干細(xì)胞特性，而EpCAM-AFP-細(xì)胞表達的是成熟肝細(xì)胞特性，并且EpCAM+AFP+細(xì)胞的預(yù)后比EpCAM-AFP-細(xì)胞差[40-41]。目前以EpCAM為靶向的抗體治療已經(jīng)開始應(yīng)用于包括乳腺癌、結(jié)腸癌等在內(nèi)的臨床試驗[42]。

CD13是肝癌干細(xì)胞系中處于半靜止?fàn)顟B(tài)的一種標(biāo)志物，Haraguchi等[43]利用CD13對人肝癌細(xì)胞系進行細(xì)胞分選，發(fā)現(xiàn)CD13+的肝癌細(xì)胞具有更強的致瘤性，并且這種細(xì)胞具有很強的抗藥性，CD13阻斷劑聯(lián)合活性氧誘導(dǎo)放、化療治療可改善肝癌的療效。Christ等[44]研究發(fā)現(xiàn)，在鼠異種移植物模型中，CD13抑制劑與5-氟尿嘧啶聯(lián)合使用較單獨使用其中一種，能更顯著地減小腫瘤體積。 雖然肝癌干細(xì)胞的表面標(biāo)志物有多種，但到目前為止尚未有特異性標(biāo)志物得到國際廣泛認(rèn)可，所以尋找特異性更強的肝癌干細(xì)胞表面標(biāo)志物顯得尤為迫切和重要。

4 復(fù)發(fā)干細(xì)胞概念的提出

研究發(fā)現(xiàn)，與原發(fā)腫瘤相比，復(fù)發(fā)性肝癌在生長速度、惡性程度、侵襲能力及耐藥性等方面進一步提高[45]。故此，有學(xué)者提出了復(fù)發(fā)干細(xì)胞的概念，Dittmar等[46]認(rèn)為，復(fù)發(fā)干細(xì)胞產(chǎn)生于原發(fā)腫瘤治療之后，這種治療可以是放療、化療等方式，復(fù)發(fā)干細(xì)胞不但具有原始肝癌干細(xì)胞的生物學(xué)特性，而且由于在進程中可能存在細(xì)胞融合，復(fù)發(fā)干細(xì)胞進一步具有了躲避治療打擊的能力。

5 小 結(jié)

腫瘤干細(xì)胞學(xué)說把腫瘤歸為干細(xì)胞疾病，這為今后腫瘤的基礎(chǔ)研究和臨床治療提供了新的可能。肝癌干細(xì)胞也是近年來肝癌領(lǐng)域的一個較為重要的發(fā)現(xiàn)，隨著研究的深入，將會進一步了解肝癌干細(xì)胞的生物學(xué)特性，并篩選出特異性更強的表面標(biāo)志物，這將有助于發(fā)現(xiàn)具有針對性的肝癌干細(xì)胞診斷篩查方法以及特效的治療手段。

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