乳腺癌干細胞的研究進展

劉曉宇，王 琳，段思佳，袁春雷，金 梅

(南昌大學第二附屬醫(yī)院乳腺外科，南昌 330006)

乳腺癌干細胞的研究進展

劉曉宇，王 琳，段思佳，袁春雷，金 梅

(南昌大學第二附屬醫(yī)院乳腺外科，南昌 330006)

乳腺癌干細胞是具有自我更新、分化的能力以及很強的體內成瘤能力等特性的一類細胞。越來越多的證據表明，乳腺癌干細胞在乳腺癌生長、復發(fā)、轉移的過程中發(fā)揮重要作用。本文就近年有關乳腺癌干細胞的研究進展進行綜述。

乳腺癌； 干細胞； 微環(huán)境； 信號通路

乳腺癌是威脅婦女健康最常見的惡性腫瘤之一。根據全國腫瘤登記中心的數據資料顯示，近年我國女性乳腺癌年均發(fā)病人數約24.9萬，死亡人數約6.0萬[1]。且乳腺癌發(fā)病率呈升高的趨勢，嚴重威脅著廣大居民的健康。經過規(guī)范治療的乳腺癌患者，其中也有相當一部分發(fā)生復發(fā)及轉移[2]。越來越多的研究表明，乳腺癌干細胞是導致乳腺癌復發(fā)及侵襲轉移的重要原因，故引起業(yè)內學者的高度重視。現就乳腺癌干細胞的來源、分選及鑒別、信號傳導通路以及微環(huán)境等方面的研究進展作一簡要綜述。

1 乳腺癌干細胞的來源

一個多世紀前，Cohnheim和Durante就提出過腫瘤來自于干細胞的假說。后來Makino 等[3]與Hamburger等[4]先后在干細胞的理論基礎上提出了“腫瘤干細胞”的學說，引起了業(yè)內的廣泛關注。經過半個多世紀的研究，腫瘤干細胞學說得到了越來越多研究結果的支持。該學說認為腫瘤干細胞是具有自我更新、分化的能力，以及很強的體內成瘤能力等特性的一類細胞，是腫瘤生長、復發(fā)、轉移的重要原因。腫瘤干細胞的發(fā)現，為臨床的腫瘤研究和治療提供了新的思路。直到2003年，Al-Hajj等[5]借助異種乳腺癌細胞移植動物模型，首次在實體瘤中證實了乳腺癌干細胞的存在。此后，又有多個學者的研究分選與鑒別出了乳腺癌干細胞。

2 乳腺癌干細胞的分選及鑒定

2.1 根據細胞表面標志物分選法

2003年，Al Hajj等[5]借助乳腺癌細胞移植動物模型，從乳腺癌中分離出細胞表面分子標記為CD44+CD24-/LowESA+的乳腺癌細胞，然后將該類乳腺癌細胞接種到NOD/SCID小鼠,均可成瘤，而使用不表達CD44+CD24-/LowESA+分子標記的乳腺癌細胞接種 NOD/SCID小鼠，其不能成瘤，然后繼續(xù)從成瘤的小鼠中繼續(xù)分選出具有該分子標記的乳腺癌細胞接種到NOD/SCID小鼠，經過4次傳代后，該乳腺癌細胞成瘤能力幾乎沒有變化。這也為實體瘤中存在腫瘤干細胞提供了最直接的證據。但運用此種細胞表型篩選法也有不完美之處,其分離出來的并不全是乳腺癌干細胞[6]。因此，利用細胞表面標記來鑒定和分離完全的乳腺癌干細胞需要進一步的研究。

2.2 ALDH-1

Ginestier等[7]發(fā)現用乙醛脫氫酶-1(ALDH-1)可以作為分離和鑒定乳腺癌干細胞的標記。他們利用ALDH-1活性高的細胞可被熒光標記的特點，通過ALDH-1在細胞里的活性表達先篩選出被熒光標記的乳腺癌細胞與不被熒光標記乳腺癌細胞，然后將這兩類細胞分別接種到NOD/SCID小鼠，顯示較少ALDH-1活性高的乳腺癌細胞可形成腫瘤，而大量的不被熒光標記的乳腺癌細胞不能形成腫瘤。Liu等[8]研究發(fā)現此種方法標記的乳腺癌干細胞多位于侵襲性腫瘤的中心區(qū)域，具有很強的生長能力。近來，Tsukabe等[9]研究表明ALDH-1用來分選HER-2陽性且Ki67高表達的的乳腺癌干細胞效果更好。

2.3 側群細胞分選技術

側群細胞分選技術是乳腺癌干細胞分離鑒定的主要方法之一。其利用乳腺癌干細胞能夠將有毒的熒光染料排出細胞外的特性來將其與普通細胞分離鑒別。Patrawala 等[10]發(fā)現將從人乳腺癌細胞分離出來的側群細胞移植到NOD/SCID 小鼠中，移植的側群細胞數量越多，則形成腫瘤的小鼠越多，且腫瘤形成所需時間越短。需要注意的是，目前大多數染料的毒性可能會對乳腺癌干細胞的生物學特性造成一定影響。

3 乳腺癌干細胞的信號傳導通路

乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展，需要乳腺癌干細胞的不對稱分裂實現自我更新及分化來完成。而這個過程受到信號轉導通路等多種因素的調控。Pece等[11]認為乳腺癌干細胞的自我更新就是Wnt、Notch、Hedgehog等信號通路突變的結果。

3.1 Notch信號通路

Notch通過與鄰近細胞的受體相互作用，來調節(jié)細胞的生長分化。一些腫瘤如乳腺癌、宮頸癌都可出現異常的Notch信號[12]。而Notch1做為此信號傳導通路的主要受體，Zardawi 等[13]研究發(fā)現其在Her-2 陽性型中的表達率顯著比其他亞型高。表明Notch1的陽性表達率可能與乳腺癌Her-2 亞型有關。Peng等[14]研究發(fā)現使Notch1失活后，培養(yǎng)的球體中乳腺癌干細胞數量及所占比例都明顯減少。

3.2 Wnt信號通路

異常激活的Wnt信號通路能使干細胞的自我更新能力異常，最終導致腫瘤的發(fā)生。Li等[15]研究證實Wnt信號通路的異常激活能夠導致乳腺干細胞調控異常而生成腫瘤。在Wnt信號通路的下游，存在一靶基因β-catenin。HER2基因作為判斷乳腺癌預后的臨床指標，其可以刺激β-catenin 基因的活化，從而介導下游靶基因 LEF的轉錄增加[16]從而導致腫瘤的生成。Lamb 等[17]通過微球體培養(yǎng)技術將乳腺癌干細胞與其他細胞區(qū)分后，比較兩者β-catenin蛋白表達量與下游靶基因LEF1轉錄的多少，判斷了乳腺癌干細胞中Wnt信號被激活。

3.3 Hedgehog信號通路

Hedgehog信號通路在腫瘤干細胞中，Hedgehog 信號通路異?；罨?。Liu 等[18]通過細胞體外培養(yǎng)發(fā)現，Hedgehog 信號通路在CD44+/CD24-/Lin-的細胞中被激活。 而Tanaka 等[19]使用Hedgehog信號通路抑制劑能夠抑制CD44+/CD24-/Lin-細胞群的增殖，他認為Hedgehog信號通路的激活打破了乳腺癌干細胞的穩(wěn)態(tài)，促進干細胞進行自我更新與分化。

Collu等[20]與Mascaro等[21]認為，在腫瘤干細胞的自我更新與分化過程中，Notch、Wnt、Hedgehog 等這些信號通路相互之間存在復雜的關系，存在一定的相互作用，這些都需要進一步的研究。

4 乳腺癌干細胞的微環(huán)境

正常干細胞和腫瘤細胞均受其生長的微環(huán)境調控。間質細胞、腫瘤相關成纖維細胞、細胞外基質及血管、炎癥細胞等共同形成了腫瘤微環(huán)境，為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展提供了條件。腫瘤相關成纖維細胞(tumor-associated fibroblast，TAF)是被認為是活化的纖維細胞，在乳腺癌組織中，大多數成纖維細胞能分泌多種胞外基質蛋白和生長因子，參與腫瘤生長[22]。Liao 等[23]發(fā)現，抑制成纖維細胞的活化，可抑制腫瘤血管和淋巴管的生成。從而抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)對于腫瘤的浸潤性生長和遠處轉移發(fā)揮著重要的作用，Fan等[24]認為VEGF 是最強的能夠促進腫瘤血管生長的細胞因子。有研究[25]表明，貝伐珠單抗作為VEGF抑制劑，能夠抑制腫瘤內新生血管的生長，從而能夠延緩腫瘤的生長和轉移?；|金屬蛋白酶(MMP)能降解血管基底膜和細胞外基質，使腫瘤細胞能夠進入血管并向遠處轉移[26]。Bucan等[27]研究發(fā)現乳腺纖維腺瘤中MMP-2、MMP-9的活性顯著低于乳腺癌組織；Katunina等[28]研究發(fā)現乳腺非浸潤性癌中MMP-2、MMP-9的活性顯著低于浸潤性癌。表明MMP-2、MMP-9等高表達與乳腺癌的發(fā)生密切相關。

5 結語

全國17個腫瘤登記處的生存數據顯示，人群中乳腺癌患者的1、3和5年觀察生存率分別為90.5%、80.0%和72.7%，5年相對生存率為73.0%[29]。說明乳腺癌是一種治療效果較好的癌癥。但在當今的醫(yī)療水平下，相當一部分乳腺癌患者還是會出現復發(fā)及轉移。Patel等[30]認為癌癥復發(fā)的最重要原因就是腫瘤干細胞對化療藥物的耐藥及抵抗。目前，臨床上還沒有特異針對乳腺癌干細胞的藥物來治療乳腺癌。但經過多年對乳腺癌干細胞特性的研究，一些相關藥物也在不斷研究與試驗之中。例如，Qiu 等[31]使用的靶向Notch信號傳導通路的藥物Notch1 單克隆抗體證明了Notch1 單克隆抗體對乳腺癌干細胞強大的抑制作用和抗腫瘤作用，然而相關信號傳導通路對正常干細胞的增殖也發(fā)揮著不可替代的作用，這些藥物也會給機體帶來較大的副作用。目前乳腺癌干細胞的研究還處于探索階段，隨著乳腺癌干細胞生物學特性和信號傳導機制等研究的不斷深入。乳腺癌干細胞自我更新機制、微環(huán)境及信號傳導途徑可能成為今后乳腺癌治療的新方向。靶向乳腺癌干細胞的治療方法也有望解決乳腺癌的轉移復發(fā)等問題。

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(責任編輯：劉大仁)

Recent Advances in Breast Cancer Stem Cells

LIU Xiao-yu，WANG Lin，DUAN Si-jia ，YUAN Chun-lei，JIN Mei

(DepartmentofBreastSangery,TheSecondAffiliatedHospitalofNanchangUniversity,Nanchang330006,China)

Breast cancer stem cells(BCSC) are a population of differentiated cells with self-renewal,differentiation and tumorigenic abilities.More and more evidence shows that BCSC play an important role in the growth,recurrence and metastasis of breast cancer.This paper reviews the recent advances in BCSC.

breast cancer; stem cells; micro-environment; signaling pathway

2016-09-30

江西省科技應用基礎研究項目(20151BBG70178)

劉曉宇(1993—)，男，碩士研究生，主要從事乳腺腫瘤方面的研究。

R737.9

A

1009-8194(2016)12-0099-04

10.13764/j.cnki.lcsy.2016.12.040