間充質(zhì)干細(xì)胞在腫瘤靶向治療中的應(yīng)用

朱天怡 徐俊楠 田 軍 張星星 童林榮 鄧常文 白 沖

隨著腫瘤診斷學(xué)、治療學(xué)的不斷發(fā)展，在降低腫瘤發(fā)生率、提高患者生存治療、改善患者預(yù)后中，預(yù)防、早期診斷和靶向治療成為十分重要的3個(gè)環(huán)節(jié)，圍繞這些環(huán)節(jié)各類(lèi)的研究在不斷進(jìn)行著。其中，間充質(zhì)干細(xì)胞，這類(lèi)存在于成體且具有多項(xiàng)分化潛能的非造血干細(xì)胞進(jìn)入科學(xué)工作者的視野。在針對(duì)這一細(xì)胞的不斷研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞所具有的低免疫原性和追蹤腫瘤細(xì)胞的特性在對(duì)于腫瘤的靶向治療中具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用前景，本文也就近年來(lái)這一細(xì)胞在腫瘤靶向治療中的研究做一綜述。

一、間充質(zhì)干細(xì)胞的概述

間充質(zhì)干細(xì)胞于19世紀(jì)60年代由Cohnheim在骨髓中發(fā)現(xiàn)，初步認(rèn)為這是一種基質(zhì)細(xì)胞，隨后人們逐漸發(fā)現(xiàn)這類(lèi)細(xì)胞在維護(hù)造血器官微環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用。20世紀(jì)60～70年代，F(xiàn)riedenstein、Owen、Caplan等采用梯度離心的方式有骨髓中提取了這一細(xì)胞，并證實(shí)這一細(xì)胞具有黏附和增殖的能力，其表面表達(dá)有CD105、CD73抗原，并正式將這一細(xì)胞命名為間充質(zhì)干細(xì)胞。

間充質(zhì)干細(xì)胞是一類(lèi)來(lái)源于中胚層的具有多向分化潛能的非造血干細(xì)胞，其具有低免疫原性，能夠不斷的增殖更新，也能夠在一定的條件下向脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、骨細(xì)胞等多種細(xì)胞分化。流式分析發(fā)現(xiàn)其表面表達(dá)有 CD105、CD73、CD44等分子，MHCⅡ類(lèi)分子的表達(dá)水平較低，而造血干細(xì)胞常表達(dá)的CD45和CD31在間充質(zhì)干細(xì)胞的表面則是缺失的［1］。該細(xì)胞可由多種組織獲得，包括骨髓、脂肪、臍帶血等，目前較多的研究采用骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞，但由于其在獲取時(shí)具有一定的創(chuàng)傷、數(shù)量有限、年長(zhǎng)者骨髓獲取的細(xì)胞活性較低等缺點(diǎn)，近年來(lái)脂肪與臍帶血來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

而由于這種具有多向分化潛能的細(xì)胞免疫原性低、具有腫瘤趨向性、并且能夠分泌多種免疫因子，間充質(zhì)干細(xì)胞成為損傷組織修復(fù)、自身免疫疾病和腫瘤的診斷治療研究的熱點(diǎn)。

二、間充質(zhì)干細(xì)胞在腫瘤靶向治療中的研究與應(yīng)用

在早期的研究中人們發(fā)現(xiàn)，輸注間充質(zhì)干細(xì)胞后，其能夠通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt信號(hào)途徑抑制腫瘤的增殖和腫瘤克隆的形成，也能夠通過(guò)PI3K/AKT旁路抑制Kaposi's肉瘤的生長(zhǎng)［2，3］。這一通過(guò)細(xì)胞接觸或者分泌途徑發(fā)揮有抗腫瘤作用的特性，使間充質(zhì)干細(xì)胞的研究領(lǐng)域中多了一個(gè)新的方向，也使其在腫瘤治療領(lǐng)域占有了一席之地。

在隨后的研究中人們發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞具有低免疫原性，異體的細(xì)胞也其能夠逃過(guò)機(jī)體的免疫監(jiān)視系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)體存在損傷、缺血、腫瘤等情況時(shí)，該細(xì)胞能夠迅速跨過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞屏障遷移聚集至受損部位，雖然其詳細(xì)的機(jī)制尚不清楚，但很多研究提示其遷移的發(fā)生有賴(lài)于不同的細(xì)胞因子/受體的相互作用，如SDF－1和其受體CXCR4的相互作用就在間充質(zhì)干細(xì)胞的腫瘤趨向性中發(fā)揮著重要的作用，上調(diào)CXCR4的水平能夠明顯促進(jìn)的腫瘤的遷移的能力，而抑制其水平后腫瘤的遷移能力則明顯的下降［4］。而其他細(xì)胞因子/受體如SCF －c－Kit、HGF/c－Met、VEGF/VEGFR、PDGF/PDGFR、MCP －1/CCR2、HMGB1/RAGE 等也同樣參與在這一過(guò)程當(dāng)中，不同的細(xì)胞因子及受體水平的改變，調(diào)節(jié)著間充質(zhì)干細(xì)胞的遷移速率和方向，使其能夠追蹤腫瘤細(xì)胞的足跡，遷移聚集至腫瘤的原發(fā)及轉(zhuǎn)移部位［5］。

一直以來(lái)，在腫瘤靶向治療的研究中，抗腫瘤藥物載體的選擇都是研究中的重點(diǎn)，良好的載體在攜帶抗腫瘤的藥物進(jìn)入機(jī)體后能夠逃過(guò)機(jī)體的免疫監(jiān)控系統(tǒng)、特異的聚集于腫瘤部位釋放抗癌藥物，而間充質(zhì)干細(xì)胞所具有的低免疫原性和腫瘤趨向性正應(yīng)和了靶向治療藥物載體的這些需要。人們通過(guò)細(xì)胞工程技術(shù)將其改造成為各種抗瘤成分的載體，使其攜帶抗癌因子、溶瘤病毒、抗瘤藥物納米微粒、抗癌藥物前體轉(zhuǎn)化因子等成分，在其注入實(shí)驗(yàn)體后遷移至腫瘤原發(fā)灶或者轉(zhuǎn)移灶釋放目的成分，進(jìn)而干擾腫瘤的生長(zhǎng)。

作為抗癌細(xì)胞因子的載體，通過(guò)過(guò)表達(dá)增加間充質(zhì)干細(xì)胞IL－12的分泌，不但能夠有效地抑制黑色素瘤、乳腺癌和肝癌等腫瘤細(xì)胞向淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移，也能夠明顯的增加腫瘤細(xì)胞的凋亡［6］。增加間充質(zhì)干細(xì)胞IL－18的分泌，能夠增加T細(xì)胞的浸潤(rùn)并且增強(qiáng)機(jī)體的長(zhǎng)時(shí)程抗腫瘤免疫［7］。CX3CL1是一種作用較強(qiáng)的T細(xì)胞趨化因子，在肺部轉(zhuǎn)移癌的研究中，增加間充質(zhì)干細(xì)胞CX3CL1的分泌，能夠明顯控制小鼠轉(zhuǎn)移癌的病情，增加小鼠的存活率［8］。在其他的類(lèi)似的研究中，增加間充質(zhì)干細(xì)胞分泌抗瘤因子，如IL－2、TSP－1、IFN －α、IFN －β、IFN －γ 等，均發(fā)現(xiàn)能有效地抑制腫瘤增殖、促進(jìn)腫瘤凋亡、增加實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的存活率，也有實(shí)驗(yàn)將幾種抗瘤方式結(jié)合，更進(jìn)一步地促進(jìn)了抗瘤的作用［9～11］。

在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一些病毒能有一定選擇性地殺傷腫瘤細(xì)胞，但是由于機(jī)體免疫防御系統(tǒng)的清除作用使其很難在瘤體內(nèi)達(dá)到有效的濃度從而發(fā)揮有效的抗瘤作用，而單純通過(guò)增大病毒的劑量提高治療濃度則又可能導(dǎo)致病毒對(duì)于機(jī)體正常組織的錯(cuò)誤攻擊［12］。研究人員通過(guò)細(xì)胞工程技術(shù)將間充質(zhì)干細(xì)胞作為條件復(fù)制溶瘤腺病毒、Delta24－RGD等病毒的載體注入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)，攜帶有少量病毒的細(xì)胞逃過(guò)免疫監(jiān)控系統(tǒng)后聚集于原發(fā)及轉(zhuǎn)移腫瘤部位釋放溶瘤病毒，順利達(dá)到了對(duì)機(jī)體較小損害下的有效的抗瘤作用［13］。

化學(xué)治療作為目前腫瘤治療的一線(xiàn)療法成為醫(yī)學(xué)工作者的研究重點(diǎn)，大部分的抗腫瘤藥物在作用于腫瘤細(xì)胞的同時(shí)對(duì)于正常細(xì)胞也具有殺傷作用，提高化療藥物的靶向性，不但可以減小化療藥物的用量，也可以減少其對(duì)正常組織的殺傷。將包裹了化療藥物的微粒通過(guò)細(xì)胞內(nèi)吞等方式植入間充質(zhì)干細(xì)胞內(nèi)，在其幫助下逃過(guò)機(jī)體的免疫防御系統(tǒng)到達(dá)腫瘤組織后逐漸釋放，使其在腫瘤局部達(dá)到一定的濃度進(jìn)而發(fā)揮作用，這一直是科學(xué)工作者希望達(dá)到的理想狀態(tài)。由于間充質(zhì)干細(xì)胞所具有的特性，也使其成為化療藥物的候選載體。一些研究通改變抗腫瘤藥物微粒的大小、攜帶電荷情況、表面分子等來(lái)影響藥物微粒進(jìn)出間充質(zhì)干細(xì)胞的效率和時(shí)機(jī)，控制這一載體攜帶藥物的數(shù)量以及釋放的時(shí)機(jī)，進(jìn)而調(diào)控化療藥物的局部達(dá)峰時(shí)間和治療濃度［14］。但由于臨床一線(xiàn)的抗腫瘤藥物普遍具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性，在細(xì)胞內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)對(duì)于間充質(zhì)干細(xì)胞本身也具有殺傷作用，如何提高其對(duì)化療藥物的耐受性也成為該領(lǐng)域科學(xué)工作者關(guān)注的問(wèn)題，一些研究通過(guò)分離不同的細(xì)胞亞群或者轉(zhuǎn)入耐藥基因來(lái)提高間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)腫瘤藥物的耐受性，也有一些研究通過(guò)轉(zhuǎn)換載藥的思路來(lái)進(jìn)一步發(fā)展間充質(zhì)干細(xì)胞作為藥物載體的潛能。近年來(lái)，有研究通過(guò)細(xì)胞工程技術(shù)使間充質(zhì)干細(xì)胞過(guò)表達(dá)一些酶，配合無(wú)毒的抗腫瘤藥物前體達(dá)到局部的抗腫瘤作用。胞嘧啶脫氨酶能夠使無(wú)毒的5－FU轉(zhuǎn)變成具有抗癌作用5－FU，表達(dá)有胞嘧啶脫氨酶的間充質(zhì)干細(xì)胞聚集到腫瘤部位后，能夠通過(guò)這一酶的轉(zhuǎn)化作用使注入體內(nèi)無(wú)毒的5－FU發(fā)生轉(zhuǎn)變進(jìn)而在腫瘤部位產(chǎn)生抗癌作用［15］。單純皰疹病毒胸苷激酶能夠增加更昔洛韋的敏感度，表達(dá)這一酶的間充質(zhì)干細(xì)胞在注入腫瘤或者腫瘤附近后，能夠有效地減小膠質(zhì)瘤的體積，使藥物的療效更佳明顯［16］。通過(guò)對(duì)以上這些途徑的不斷探索，給腫瘤的靶向治療帶來(lái)了新希望。

三、間充質(zhì)干細(xì)胞靶向治療存在的風(fēng)險(xiǎn)

與其他治療方式具有不良反應(yīng)一樣，間充質(zhì)干細(xì)胞在發(fā)揮抗癌作用的同時(shí)也存在對(duì)機(jī)體產(chǎn)生負(fù)向作用的風(fēng)險(xiǎn)，其中異位的分化、免疫的抑制以及一定的促瘤轉(zhuǎn)移的特性成為人們擔(dān)憂(yōu)的重點(diǎn)。間充質(zhì)干細(xì)胞具有多向分化的潛能，在對(duì)注入這一細(xì)胞的動(dòng)物進(jìn)行長(zhǎng)期觀察后發(fā)現(xiàn)，定植于腎臟的細(xì)胞可能分化為脂肪細(xì)胞使腎小球出現(xiàn)脂肪化，定植于肺部的細(xì)胞也可能在后期出現(xiàn)骨樣的病灶［17，18］。雖然目前的研究尚未發(fā)現(xiàn)這些異位的分化對(duì)實(shí)驗(yàn)體產(chǎn)生更進(jìn)一步的影響，但仍需更遠(yuǎn)期的觀察和研究。絕大部分的腫瘤患者其免疫系統(tǒng)的功能存在損傷，間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫抑制作用可能導(dǎo)致機(jī)體免疫功能的進(jìn)一步下降進(jìn)而增加嚴(yán)重感染的概率。除了異位的分化、免疫抑制風(fēng)險(xiǎn)外，間充質(zhì)干細(xì)胞也可能通過(guò)自身的變異、促瘤因子的分泌，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的能力。有研究發(fā)現(xiàn)這一細(xì)胞在多代以后可能發(fā)生變異成為腫瘤干細(xì)胞發(fā)生致瘤作用，并能大大提高乳腺癌癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，研究人員也發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)這一細(xì)胞遷移能力的SDF－1/CXCR4與多種血液腫瘤的耐藥與復(fù)發(fā)相關(guān)，其產(chǎn)生的天冬酰胺合酶也會(huì)導(dǎo)致急性淋巴細(xì)胞白血病對(duì)治療耐受［19～21］。

利用間充質(zhì)干細(xì)胞所具有的低免疫原性、腫瘤趨向性等特點(diǎn)，通過(guò)細(xì)胞工程學(xué)等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，使這一細(xì)胞在腫瘤的靶向治療中產(chǎn)生不可估量的應(yīng)用潛力。然而這一細(xì)胞的靶向治療也是一把雙刃劍，間充質(zhì)干細(xì)胞所具有的多向分化潛能是否在遠(yuǎn)期造成異位的組織分化甚至癌變，其免疫抑制作用是否會(huì)加重腫瘤等本身具有免疫缺陷患者的病情，其分泌的具有促癌生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移的因子是否會(huì)惡化腫瘤的情況，這些都是我們?cè)谄谠S這一細(xì)胞帶來(lái)診斷、治療價(jià)值的同時(shí)所不能忽視的問(wèn)題。如何控制這一細(xì)胞潛在風(fēng)險(xiǎn)，趨利避害，甚至轉(zhuǎn)換思路變劣勢(shì)為優(yōu)勢(shì)，使其在腫瘤等疾病的診治中進(jìn)一步發(fā)揮功效，仍有待于科學(xué)工作者進(jìn)一步的研究探討，我們也期待對(duì)于這一細(xì)胞的不斷研究為腫瘤等疾病的診治帶來(lái)新的前景。

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