結(jié)直腸癌腫瘤干細胞標志物的研究進展

陳倩倩，毋永娟

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 包頭醫(yī)學(xué)院 包頭腫瘤醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科, 內(nèi)蒙古 包頭 014030)

結(jié)直腸癌腫瘤干細胞標志物的研究進展

陳倩倩，毋永娟*

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 包頭醫(yī)學(xué)院 包頭腫瘤醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科, 內(nèi)蒙古 包頭 014030)

CD44+、CD24+、CD166+、CD29+等參與結(jié)直腸癌的發(fā)生、侵襲和復(fù)發(fā)，表達越高預(yù)后越差，可作為結(jié)直腸癌腫瘤干細胞標志物，與其相關(guān)的信號傳導(dǎo)通路和蛋白酶通過調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境也參與腫瘤的形成。通過研究腫瘤干細胞標志物可以早期診斷結(jié)直腸癌，減少腫瘤的復(fù)發(fā)，尋找治療靶點，為結(jié)直腸癌的診治提供突破點。

結(jié)直腸癌；腫瘤干細胞(TSCs)；標志物

腫瘤干細胞(tumor stem cells,TSCs)是存在于腫瘤組織中的一小部分具有自我更新和多向分化潛能的細胞群，能分化成表型不同的癌細胞,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮重要作用。結(jié)直腸癌是世界范圍內(nèi)的高發(fā)腫瘤，復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是治療失敗的主要原因，研究發(fā)現(xiàn)這些生物學(xué)行為與組織中的TSCs密切相關(guān)。TSCs能否作為結(jié)直腸癌早期篩查和判斷預(yù)后的表面標志物備受關(guān)注，本文主要從結(jié)直腸癌TSCs的分子結(jié)構(gòu)、臨床預(yù)后和研究價值等方面進行綜述。

1 結(jié)直腸癌腫瘤干細胞的發(fā)現(xiàn)和臨床預(yù)后

1.1 CD44

人類CD44基因位于11號染色體短臂13區(qū)，全長50 kb，由20個外顯子組成，每個外顯子的長度從70～210 bp不等，被稱為透明質(zhì)酸酶受體。CD44是一種細胞跨膜蛋白，可以與小分子透明質(zhì)酸結(jié)合，參與細胞信號傳導(dǎo)通路，促進腫瘤血管內(nèi)皮增殖，還可以介導(dǎo)淋巴細胞歸巢、向炎性部位和黏膜相關(guān)淋巴組織歸位；此外，CD44能使腫瘤細胞逃避宿主免疫系統(tǒng)的防御和監(jiān)視功能[1]。

研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌中每至少100個細胞中就會有一個CD44+的TSCs具有致瘤性[2-3]，取結(jié)直腸癌組織中一個CD44陽性細胞，在體外可以培養(yǎng)成類似原發(fā)癌的腫瘤組織。研究者用RT-PCR和分子雜交技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，每毫升外周血中含有10個惡變細胞時可見異常表達的CD44基因條帶，將抗CD44v6單抗與腫瘤細胞同時注入裸鼠體內(nèi),可延緩甚至完全阻斷其淋巴結(jié)和肺轉(zhuǎn)移灶形成[4]。最近科學(xué)家在研究結(jié)直腸癌患者無病生存期和疾病特異性生存期時發(fā)現(xiàn)，CD44免疫表達僅與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，能獨立預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

1.2 CD24

人類CD24基因定位于染色體6q21，它的cDNA包含一個短的開放讀碼框(231 bp)以及一個長的3′非翻譯區(qū)(UTR區(qū))(1.5 Kb)，且UTR區(qū)的二核苷酸缺失能夠影響CD24的mRNA穩(wěn)定性。CD24是一種糖基化的磷脂酰肌醇細胞表面蛋白，介導(dǎo)癌細胞與吞噬細胞、活化血小板和血管內(nèi)皮細胞結(jié)合，隨著血液和淋巴系統(tǒng)循環(huán)遷移至遠方，導(dǎo)致腫瘤的侵襲和遠端轉(zhuǎn)移[5-6]。曾有研究者用流式細胞儀觀察到組織外周血中CD3+細胞CD24熒光強度，發(fā)現(xiàn)其表達量與結(jié)直腸癌有關(guān)。在結(jié)直腸癌動物模型體內(nèi)注入隱匿HT29或Colo357細胞的siRNA，7～10 d內(nèi)可形成肉眼可見的腫瘤；在標準的化療方案中加入抗CD24抗體，則發(fā)現(xiàn)腫瘤生長得到抑制[7]。因此推斷CD24可以作為治療結(jié)直腸癌的目標靶點。

1.3 CD166

CD166位于人染色體3q13.1-q13.2，由583個氨基酸組成，含27個氨基酸信號肽，500個氨基酸胞外功能區(qū)，24個氨基酸跨膜功能區(qū)和32個氨基酸胞質(zhì)區(qū)。CD166是淋巴細胞抗原CD6的配體，屬于免疫球蛋白基因超家族，兩者相互作用介導(dǎo)免疫細胞的黏附，在結(jié)直腸癌上皮細胞分布呈異質(zhì)性。研究發(fā)現(xiàn)CD166在結(jié)直腸癌中的表達水平明顯比正常黏膜高，所有結(jié)腸腺瘤也有胞質(zhì)表達，同時發(fā)現(xiàn)胞膜表達CD166的患者生存期更短，從而說明CD166的過表達與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展及惡性轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。有人證實CD166表達與病理分級及侵襲深度有關(guān)，與結(jié)直腸癌患者的性別、年齡、直徑、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及Dukes分期無關(guān)[8]。

1.4 CD133

CD133的相對分子量為120 ku，5次跨膜糖蛋白，表達在正常造血系統(tǒng)、內(nèi)皮細胞、神經(jīng)上皮細胞[9]。它包括細胞膜外的氨基末端、2個短的細胞內(nèi)環(huán)、2 個長的細胞外環(huán)以及細胞內(nèi)的羧基端。CD133是TSCs標志物之一，通過結(jié)直腸癌干細胞上的抗原表位CD133識別腫瘤發(fā)生。AC133表位的隱藏性高，不易被抗體接近，可能是由于糖基化和折疊蛋白的差異[10]。把培養(yǎng)的原發(fā)和肝轉(zhuǎn)移結(jié)直腸細胞“癌球”植入NOD/SCID小鼠可見其導(dǎo)致腫瘤發(fā)生，約每16個CD133+細胞中有一個可以成球，每250個CD133-細胞有一個成球，提示CD133+較CD133-更有作為結(jié)直腸癌干細胞表面標志物的說服力[11]。學(xué)術(shù)界同時存在相反的觀點，研究者建立了小鼠CD133lacZ/+模型，即在小鼠的CD133基因啟動區(qū)域敲進通訊基因lacZ，發(fā)現(xiàn)CD133廣泛表達在成年鼠結(jié)腸上皮細胞，不只局限于干細胞。使用Il10-/-CD133lacZ小鼠模型發(fā)現(xiàn)結(jié)腸的慢性炎癥也可致結(jié)腸癌發(fā)生。研究員又把體外培養(yǎng)的CD133+和CD133-轉(zhuǎn)移瘤亞群“癌球”植入NOD/SCID連續(xù)異種移植模型，發(fā)現(xiàn)可形成腫瘤，而且CD133-細胞形成的腫瘤更具侵襲性[12]。因此，CD133作為結(jié)直腸癌TSCs標志物受到挑釁。

1.5 CD29

CD29即整合素亞基β1，整合素是由α和β兩個亞基組成的異二聚體，β亞基的胞質(zhì)區(qū)含有Asp-X-Sev-X-Sev序列，CD29與基質(zhì)蛋白結(jié)合，通過酶促級聯(lián)反應(yīng)提高FAK激酶活性，同時激活Ras-ERK信號途徑，保護細胞不發(fā)生凋亡，從而調(diào)節(jié)細胞增殖。研究者在結(jié)腸腫瘤干細胞中發(fā)現(xiàn)了表達高水平的CD24和CD29，隨后，采用ASODN技術(shù)觀察發(fā)現(xiàn)，人細胞β1整合素表達下調(diào)能明顯抑制HT-29細胞的增殖，聯(lián)合應(yīng)用化療藥物，可降低化療藥劑量，減少其不良反應(yīng)，并增強癌細胞對化療的敏感性[11,13]。

1.6 其他

人類的ALDH1基因位于9q21，由53×103個堿基對構(gòu)成，包含13個外顯子，共編碼501個氨基酸,是表達在隱窩細胞基底部的干細胞，激活的ALDH1+細胞易觸發(fā)腫瘤。研究者把500個ALDH1+ESA+細胞置入NOD/SCID小鼠，30 d內(nèi)就能形成腫瘤，而10 000個ALDH1-ESA+細胞在50 d內(nèi)仍無法致瘤[14]，研究統(tǒng)計ALDH1表達與結(jié)腸癌患者年齡、性別、分化程度、侵襲深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及Duke’s分期無關(guān)，但與預(yù)后有關(guān)，表達越低預(yù)后越好。EpCAM即CD326，是GA-733-2基因編碼、相對分子質(zhì)量40 000的糖蛋白，表達在上皮細胞的基底側(cè)，其表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤邊緣侵襲、N分期有關(guān)，與T分期、G分級、腫瘤部位、局部復(fù)發(fā)、遠處轉(zhuǎn)移以及生存期無關(guān)[15]。研究者在結(jié)直腸癌中分離出CD26+細胞，將其注入小鼠盲腸壁后發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移，在侵襲性和耐藥性方面都強于CD26-細胞[16]。同年，研究發(fā)現(xiàn)絲氨酸-蘇氨酸激酶在結(jié)腸干細胞中高表達，而且基因下調(diào)導(dǎo)致結(jié)腸癌干細胞成瘤及轉(zhuǎn)移能力下降[17]。研究者在建造的小鼠模型中還發(fā)現(xiàn)隱窩干細胞表達Wnt通路靶基因Lrg5可觸發(fā)腫瘤，且Wnt通路活性越高，其癌基因克隆致瘤能力越強[18]?，F(xiàn)在Lgr5識別結(jié)腸腫瘤干細胞的研究還不成熟，需等待用于分離Lgr5+腫瘤細胞的可靠抗體產(chǎn)生，用于今后結(jié)直腸癌的靶向治療[19]。

2 結(jié)直腸癌的發(fā)病機制

結(jié)直腸癌的發(fā)病機制主要有：機體內(nèi)抑癌基因的失活及致癌基因的激活；多種蛋白分子參與的信號傳導(dǎo)通路；腫瘤微環(huán)境的促進作用；TSCs的增殖、分化和轉(zhuǎn)移。

3 結(jié)直腸癌腫瘤干細胞的研究價值

目前對于結(jié)直腸癌的藥物治療主要是常規(guī)和一些分子靶向藥。常規(guī)化療藥主要針對分化了的構(gòu)成腫瘤實體主要成分的腫瘤細胞，沒有顧及到TSCs，這也是經(jīng)過化放療，很多實體腫瘤僅得到部分緩解的原因。而結(jié)直腸癌TSCs較非腫瘤干細胞有更強的耐藥、抗凋亡和侵襲能力，經(jīng)過治療干預(yù)后處于近乎休眠狀態(tài)，容易逃避化療藥的殺傷，成為癌癥復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的根源。

隨著西妥昔、貝伐等單抗的應(yīng)用，結(jié)直腸癌患者的生命得到普遍延長，但復(fù)發(fā)仍不可避免。究其原因，研究者認為主要是由于結(jié)直腸癌TSCs通常能逃避常規(guī)化療藥而存活，誘發(fā)最微小的殘留性病變。因此TSCs的研究對腫瘤發(fā)展有決定意義，作為維持腫瘤生長和侵襲的細胞群之一，是創(chuàng)新療法可選擇的靶點[20]之一。

4 展望

最近的數(shù)學(xué)模型提示：TSCs的致瘤性與其數(shù)量成正比[21],這與本綜述的結(jié)論相似，即結(jié)直腸癌TSCs表達陽性，且陽性程度越高患者預(yù)后越差，但學(xué)術(shù)界對結(jié)直腸癌TSCs的特異性仍有爭議，需要制定統(tǒng)一的判斷標準進行大規(guī)模的實驗得出最終結(jié)論，尋找到可以作為結(jié)直腸癌治療靶點的TSCs，結(jié)合藥物靶向，使之對正常干細胞沒有損傷，早日實現(xiàn)“消除腫瘤干細胞,阻止腫瘤進展，治愈腫瘤”的目標。

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Research progress in the study of biomaker of colorectal cancer stem cell

CHEN Qian-qian, WU Yong-juan*

(Dept. of Oncology, Baotou Cancer Hospital，Baotou Medical College，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014030, China)

CD44+,CD24+,CD166+andCD29+as colorectal cancer stem cell markers are related to colorectal cancer incidence, invasion and recurrence, the higher expression of the worse prognosis. At the same time, the associated signal transduction pathways and proteases can adjust internal environment and involve in tumor formation. Based on studies of colorectal cancer stem cell surface markers, the early presence of the tumor can be detected, tumor recurrence are reduced, and find targets and breakthrough in diagnosis and treatment of colorectal cancer.

colorectal cancer;tumor stem cells(TSCs); maker

2013-06-03

2013-09-26

內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金(2011MS1135)

*通信作者(correspondingauthor)： yongjuan1052@sina.com.cn

1001-6325(2014)03-0422-04

短篇綜述

R735.3+4

A