骨髓干細胞移植治療肝細胞癌的研究進展

周 彬1 陳志浩1 宮緒萌2 高 毅2

1.南方醫(yī)科大學第二臨床醫(yī)學院，廣東廣州510282；2.南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院肝膽二科，廣東廣州510282

骨髓干細胞移植治療肝細胞癌的研究進展

周 彬1 陳志浩1 宮緒萌2 高 毅2

1.南方醫(yī)科大學第二臨床醫(yī)學院，廣東廣州510282；2.南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院肝膽二科，廣東廣州510282

肝細胞癌（HCC）是指原發(fā)于肝細胞的惡性腫瘤，占原發(fā)性肝癌的91.5%。目前肝細胞癌的治療方法很多，其中骨髓干細胞（BMSCs））移植是肝細胞癌治療的熱點之一。BMSCs可促進肝組織再生，減緩肝硬化進程并誘導HCC凋亡。同時，BMSCs可以通過自分泌和旁分泌的方式改變HCC周圍的微環(huán)境，從而抑制HCC向肝外組織的轉移。隨著分子生物技術的不斷進步，BMSCs由于易于分離、體內(nèi)擴增及進行基因修飾，已成為基因治療的理想靶向細胞。然而，隨著研究的深入，BMSCs的致瘤性風險也受到研究者的重視。本研究從BMSCs對肝癌組織及其轉移的影響，BMSCs作為理想靶向細胞應用于基因治療及BMSCs致瘤性的可能風險等方面的研究進展做一綜述。

骨髓干細胞；移植；肝細胞癌；治療

肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是指原發(fā)于肝細胞的惡性腫瘤，占原發(fā)性肝癌的91.5%。肝切除術是目前治療HCC的主要手段。對于早期HCC，肝切除術后患者的預后往往較好。但由于早期發(fā)現(xiàn)HCC存在困難，該疾病在被診斷時往往已到了晚期。而對于晚期HCC，由于癌癥組織巨大，肝切除術需要切除大量肝臟組織。但這會給患者的肝功能產(chǎn)生極大的影響并最終導致肝臟衰竭，而此時肝移植成為了最終的選擇。但是供體來源的匱乏限制了目前肝移植的發(fā)展。近年來，隨著組織工程的不斷發(fā)展，越來越多的研究嘗試運用干細胞移植技術治療肝癌。其中骨髓干細胞（bonemarrow stem cells，BMSCs）因具有多分化潛能并能分泌多種細胞因子，已經(jīng)被廣泛地用于肝臟疾病如肝衰竭及脂肪肝的研究中[1-2]。而在HCC治療中，BMSCs移植也開始展現(xiàn)出較好的應用前景。本文將從BMSCs對肝癌組織及其轉移的影響，BMSCs作為理想靶向細胞應用于基因治療及BMSCs致瘤性的可能風險等方面的研究進展進行綜述，從而為BMSCs移植應用于臨床治療HCC奠定堅實的理論基礎，為HCC的治療提供新的方案。

1 BMSCs對肝癌組織的影響

肝切除術是目前治療HCC的重要手段，但由于術后大量肝臟組織被移除，患者往往出肝臟衰竭的表現(xiàn)。近年來新提出的BMSCs移植治療肝癌患者已經(jīng)成為研究的熱點。據(jù)當前的研究表明，BMSCs可通過以下三種途徑影響肝癌：①BMSCs可促進肝組織再生；②BMSCs減緩肝硬化進程；③BMSCs可誘導HCC凋亡。

1.1 BMSCs可促進肝組織再生

目前的研究已經(jīng)證明BMSCs移植可以促進肝功能衰竭患者體內(nèi)肝組織的再生。Kuo等[3]給口服四氯化碳構建肝癌模型的小鼠移植了BMSCs后發(fā)現(xiàn)小鼠的死亡率降低。同時研究表明肝組織內(nèi)細胞角蛋白、肝細胞核因子4、細胞色素P450和谷氨酰胺合成酶等蛋白表達量都上升，提示小鼠內(nèi)肝功能得到一定的改善。利用同樣的模型，Banas等[4]發(fā)現(xiàn)BMSCs可以高度表達肝細胞刺激因子如白介素-8、粒細胞集落刺激因子、肝細胞生長因子等。有學者[5]將BMSCs與肝細胞混合培養(yǎng)，結果顯示其肝組織內(nèi)BMSCs可以分化為肝樣細胞。綜合以往的研究，BMSCs移植促進肝臟再生的機制可能為：①BMSCs有分化成肝樣細胞的潛能；②BMSCs可以分泌多種成肝樣細胞因子，從而促進干細胞增殖。

1.2 BMSCs可減緩肝硬化進程

在肝炎的流行病區(qū)，HCC患者大多經(jīng)歷肝炎到肝硬化最后發(fā)展為肝癌的過程。而當疾病發(fā)展到肝硬化時往往已經(jīng)是不可逆的過程。最近有研究表明BMSCs可以抑制肝星狀細胞的活化，促進其凋亡，減少細胞外基質分泌，從而達到延緩肝纖維化的進程[6]。Wang等[7]則從分子層面驗證了BMSCs可以通過細胞間信號傳導和分泌肝樣生長因子，調(diào)控肝星狀細胞的TLR4/NF-kB通路，從而抑制肝星狀細胞的活性和增殖能力。但Peng等[2]在其臨床試驗中卻發(fā)現(xiàn)BMSCs移植只能在短期內(nèi)緩解肝衰竭的慢性乙肝患者癥狀，而無法真正地阻止其最終轉化為HCC的進程以及降低HCC的死亡率。

1.3 BMSCs可誘導HCC凋亡

近年來有研究提出BMSCs移植可以通過誘導癌細胞凋亡從而用于治療HCC。吳昌雄等[8]在其研究中發(fā)現(xiàn)：BMSCs不僅可以在肝臟中定植并分化為具有肝細胞功能的肝樣細胞，同時其可誘發(fā)肝癌細胞的壞死。Li等[9]則從分子層面研究BMSCs移植對肝癌組織的影響，研究表明細胞凋亡相關基因Bax和caspas-3的表達量明顯上升，且抗凋亡相關基因Bcl-2的表達量也下降。同時該研究也指出腫瘤轉移相關因子OPN、BSP和α-V基因的表達量都下降。

2 BMSCs對肝癌轉移的影響

晚期肝癌患者往往已經(jīng)出現(xiàn)了肝外的轉移，因此預防和治療肝癌轉移已經(jīng)成為研究HCC的熱點之一。Li等[10]在研究患HCC小鼠移植BMSCs的實驗中發(fā)現(xiàn)：移植BMSCs實驗組小鼠的肺轉移發(fā)生率低于對照組。同時Li等[11]還發(fā)現(xiàn)BMSCs通過下調(diào)TGF-β1和MMP的表達。其中由于TGF-β1可以通過調(diào)節(jié)致瘤性mRNA的表達，促進HCC細胞的生長、轉移和浸潤能力，從而促進HCC的發(fā)生和發(fā)展[12]。因此TGF-β1表達量的下降將能夠阻止HCC向肝外組織轉移，從而提高HCC患者的治療效果。Li等[9]也發(fā)現(xiàn)腫瘤轉移相關因子OPN、BSP和α-V基因的表達量都下降，并且證明BMSCs對HCC轉移的抑制作用大于BMSCs對HCC凋亡作用效果。綜合以往研究，目前普遍認為BMSCs可以通過自分泌和旁分泌的方式改變HCC周圍的微環(huán)境，從而抑制HCC向肝外組織的轉移。

3 BMSCs作為靶向細胞治療HCC

隨著分子生物技術的不斷進步，基因治療已經(jīng)成為治療HCC的研究熱點之一。而BMSCs由于易于分離、體內(nèi)擴增及進行基因修飾，因此成為基因治療的理想靶向細胞[13]。有研究運用基因轉錄的方法將組織特異性自殺基因：趨化因子CCL5和促血管生成素家族的Tie2基因分別導入BMSCs中，并將兩種細胞分別移植到肝癌組織中，實驗結果表明兩種基因轉載后的細胞都具有抑制腫瘤細胞增殖的能力，其中轉載CCL5的BMSCs對HCC的抑制作用強于轉載Tie2的BMSCs。Xie等[14]將干擾素-β（IFN-β）基因植入BMSCs中，并將修飾后的BMSCs移植至肝癌組織中，該研究發(fā)現(xiàn)BMSCs分泌大量IFN-β從而通過抑制AKT/ FOXO3a通路從而抑制HCC的增殖能力。類似的研究也發(fā)現(xiàn)IFN-γ、IL-2等腫瘤源性的外切體植入BMSCs細胞中都能夠一定程度上抑制HCC的活性和增殖能力[13-15]。Gao等[16]在其研究中將色素上皮源性生長因子轉載到BMSCs中并移植到HCC小鼠模型中，實驗結果表明轉載后的BMSCs不僅可以抑制腫瘤細胞的增殖，同時也能夠緩解HCC的轉移。

Knoop等[17]則將鈉/碘轉運體的基因導入BMSCs內(nèi)并將細胞移植至HCC中，這一方法不僅可以通過123I-閃爍掃描術或124I-PET監(jiān)測BMSCs在HCC中的活動情況。同時研究發(fā)現(xiàn)移植后肝組織內(nèi)HCC含量下降，其可能的機制是BMSCs胞內(nèi)聚集的131I放射出射線破壞了周圍的HCC。此方法將為生物治療聯(lián)合放射治療應用于靶向治療HCC奠定了初步基礎。

4 BMSCs的致瘤性分析

雖然目前運用BMSCs移植被廣泛應用于治療HCC的研究，但隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)BMSCs也具有一定潛在的致瘤性。目前已經(jīng)有研究猜測BMSCs可能是惡性纖維母細胞瘤和尤因骨腫瘤細胞的共同遠祖來源[18-19]。但Dawson等[20]在研究中發(fā)現(xiàn)只有髓系來源的BMSCs（CD45+CD11+bSca1-）具有促進腫瘤細胞增殖和分化而間充質來源的BMSCs（Sca1-Gr-1-F4/80-CD11b-CD31-CD45-）則無此特性。而Gong等[21]則研究發(fā)現(xiàn)，BMSCs可以通過分泌促血管生成素促進肝癌組織內(nèi)微血管的生成，從而有利于HCC在局部獲得更多養(yǎng)料來源并迅速增殖。

為了降低HCC患者BMSCs移植后出現(xiàn)BMSCs致瘤的發(fā)生率，有學者[22]提取了BMSCs中具有抗腫瘤活性的微囊泡（microvesicles，MV），并將其與HCC混合培養(yǎng)，觀察MV在小鼠體內(nèi)外對HCC的影響。實驗結果表明MV在小鼠體內(nèi)外都具有抑制腫瘤細胞增殖能力的作用。此方案將有可能解決BMSCs移植治療HCC過程中遇到的BMSCs向惡性腫瘤細胞增殖分化的問題。

5 展望

雖然近年來人類對BMSCs移植治療HCC的研究取得了很大的發(fā)展，但真正將BMSCs應用于臨床治療HCC仍然面臨著以下幾個問題[23-25]：①由于BMSCs具有一定的致瘤性，所以在BMSCs移植后對肝組織的監(jiān)控是十分重要的；但目前仍然缺乏較為精確監(jiān)控設備。②雖然BMSCs移植到人體肝臟組織能夠分化為特定的肝組織，但分化后的組織是否能夠正常發(fā)揮肝臟的功能仍然是需要進一步地研究。③雖然BMSCs可以作為基因靶向治療的細胞，但轉導的效率以及轉載基因的表達產(chǎn)物對HCC的抑制效果仍然不高。④目前大部分研究只停留在體外實驗或者動物模型，而真正用于臨床治療HCC仍需要進一步的人體體內(nèi)試驗驗證。面對現(xiàn)在存在的這些問題，人類必須進一步地了解BMSCs在分子層面的生物特性并且尋找更為有效的轉載基因。這不僅充分可以發(fā)揮BMSCs本身具有的向肝樣細胞分化和抑制HCC增殖和轉移的能力，同時也發(fā)揮轉載基因表達產(chǎn)物對HCC抑制的作用，從而為BMSCs移植應用于臨床治療HCC奠定了堅實的理論基礎。

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Research progress on the treatment of hepatocellular carcinoma by transplanting bonemarrow stem cells

ZHOU Bin1CHEN Zhihao1GONG Xumeng2GAO Yi2
1.The Second Clinical Medical College of Southern Medical University,Guangdong Province,Guangzhou 510282, China;2.Department of Hepatobiliary Second Surgery,Zhujiang Hospital of Southern Medical University,Guangdong Province,Guangzhou 510282,China

Hepatocellular carcinoma(HCC)refers to the primary liver cellmalignant tumor,which is 91.5%of primary liver cancer.Recurrently there aremanymethods of treating HCC and bonemarrow stem cells(BMSCs)transplantation is one of the hot spot on treating HCC.BMSCs can promote liver regeneration,slow down the process of cirrhosis and induce the apoptosis of HCC.At the same time,BMSCs can change the surroundingmicroenvironment of HCC by autocrine and paracrine,thus inhibiting HCCmetastasis.Along with the advance ofmolecular biotechnology,BMSCs has become the ideal target cells of gene therapy due to the fact that BMSCs are esay to be isolated,expanded in vivo and geneticallymodified,which has become the ideal target cells of gene therapy.However,with the deepening of research,the tumorigenicity risk of BMSCs is also brought to the attention of researchers.This study does a review from BMSCs in liver cancer tissue and its transfer,the influence of BMSCs as the ideal target cells used in gene therapy and possible risk of progression of tumorigenicity by BMSCs.

Bonemarrow stem cells;Transplantation;Hepatocellular carcinoma;Therapy

R735.7

A

1673-7210（2014）08（a）-0151-03

2014-05-03本文編輯：衛(wèi)軻）

國家863計劃生物和醫(yī)藥技術領域組織工程關鍵技術與系列產(chǎn)品研發(fā)主體項目立項課題（編號2012AA020505）；國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（編號201212121016）。

高毅（1961.4-），男，醫(yī)學博士，教授，主任醫(yī)師，博士生導師；研究方向：生物人工肝等。