膠質(zhì)瘤干細(xì)胞表面標(biāo)記物CD133及相關(guān)靶向治療的研究進(jìn)展

曾 敘，何海平綜述，彭里磊，陳禮剛審校

0 引 言

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的原發(fā)性腦腫瘤，其中膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）惡性程度最高，2007年至2011年間原發(fā)性腦腫瘤的發(fā)病率21.4/10萬(wàn)，膠質(zhì)瘤的發(fā)病率為6.6/10萬(wàn)，其中50%為GBM，盡管經(jīng)手術(shù)及術(shù)后放化療，但大多數(shù)患者在診斷后15-18個(gè)月內(nèi)死亡，5年內(nèi)生存率＜5%［1］。由此可見，GBM治愈難度大。目前膠質(zhì)瘤的靶向治療已成為神經(jīng)外科領(lǐng)域治療膠質(zhì)瘤的研究熱點(diǎn)。膠質(zhì)瘤干細(xì)胞（glioma stem cells，GSCs）具有使腫瘤發(fā)生、分化和自我更新的能力，其固有的化療、放療抗性使其具有強(qiáng)大的致瘤能力，也是其維持腫瘤生長(zhǎng)和使腫瘤復(fù)發(fā)的關(guān)鍵［2］。因此GSCs被認(rèn)為是治療膠質(zhì)瘤的一個(gè)靶點(diǎn)。消除或調(diào)節(jié)具有多功能的GSCs的表面標(biāo)記物是其中一種治療策略。GSCs可表達(dá)CD133、Sox2、Nestin、A2B5、CD44、Nanog、microRNA等表面標(biāo)記物，但目前尚無(wú)GSCs通用的標(biāo)記物［3-4］。迄今為止CD133是研究最多最受歡迎的標(biāo)記物之一，因此，本文主要對(duì)GSCs表面標(biāo)記物CD133及相關(guān)靶向治療的研究進(jìn)展作一綜述。

1 CD133概述

CD133是一種五次跨膜糖蛋白，最先從小鼠神經(jīng)上皮干細(xì)胞中分離，因其只位于細(xì)胞膜上突出的位置，故又稱Prominin-1。研究發(fā)現(xiàn)造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞以及其他如膠質(zhì)瘤、肝細(xì)胞癌、肺癌、結(jié)直腸癌、胰腺癌、乳腺癌、黑色素瘤等的腫瘤干細(xì)胞均可表達(dá)CD133。CD133在出生后的早期的腦組織和成人腦組織中表達(dá)，細(xì)胞分化期間CD133的表達(dá)迅速下降，該特性可用于鑒定和分離干細(xì)胞［5］。在GBM中的CD133+細(xì)胞分布于血管和有髓神經(jīng)纖維的基底膜及聚集于腫瘤中心的壞死組織周圍［6］。

CD133是目前使用最廣泛的腦腫瘤干細(xì)胞標(biāo)記物。雖然Singh等［7］將從具有干細(xì)胞特性的人腦腫瘤中分離出了CD133+細(xì)胞亞群，并移植到小鼠腦組織中，結(jié)果顯示只有CD133+細(xì)胞可導(dǎo)致小鼠腦組織中形成腫瘤，而移植CD133-細(xì)胞則不能形成腫瘤，但是關(guān)于CD133分子卻存在爭(zhēng)議。Gambelli等［8］對(duì)15個(gè)GBM患者細(xì)胞CD133的表達(dá)的檢測(cè)分析，指出GSCs CD133表達(dá)水平與其致瘤潛力并無(wú)直接關(guān)聯(lián)。更重要的是，從GBM中分離出的CD133-細(xì)胞也可在干細(xì)胞條件下穩(wěn)定培養(yǎng)，這些細(xì)胞與CD133+細(xì)胞類似還顯示出自我更新、分化的“干細(xì)胞”性質(zhì)，并且能在異種移植模型中形成腫瘤［9］。進(jìn)一步的表型分析顯示，CD133+細(xì)胞可在培養(yǎng)中形成漂浮的球狀體，而CD133-細(xì)胞傾向于以黏附球體的形式生長(zhǎng)。這一觀察結(jié)果假設(shè)CD133+和CD133-細(xì)胞可能來(lái)自不同的自我更新的GSCs［10］。隨著研究的深入，CD133+和-的狀態(tài)是可互換的，這實(shí)際取決于其在細(xì)胞質(zhì)和神經(jīng)球細(xì)胞的質(zhì)膜之間的亞細(xì)胞定位，且已被反復(fù)證明對(duì)于GSCs多項(xiàng)分化潛能的維持和神經(jīng)球形成是必不可少的［11］。故以CD133作為治療GBM的靶點(diǎn)的研究仍具有重要意義。

2 CD133的生物學(xué)意義及相關(guān)靶向治療

2.1 調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖和分化CD133+細(xì)胞不僅可單獨(dú)引發(fā)腫瘤形成，其表達(dá)水平又能影響膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和分化。MicroRNA-200b（miR-200b）是多種腫瘤類型的腫瘤抑制因子。Liu等［12］研究結(jié)果確定了miR-200b/CD133/PI3K/AKT信號(hào)軸，證明編碼CD133的基因（PROM1）是miR-200b的直接靶點(diǎn)，miR-200b與膠質(zhì)瘤組織中CD133的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，miR-200b的過表達(dá)可抑制CD133+細(xì)胞集落形成，miR-200b抑制劑則會(huì)增強(qiáng)CD133+細(xì)胞集落形成，從而調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和分化；Sun等［13］動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中將制備的DP-CLPs-PTX-siRNA納米復(fù)合物（載有survivin siRNA和紫杉醇的雙修飾陽(yáng)離子脂質(zhì)體）能將藥物（PTX/siRNA）傳遞給CD133+GSCs，誘導(dǎo)GSCs的選擇性凋亡，并促使CD133+細(xì)胞分化為非干細(xì)胞譜系，也顯著抑制了腫瘤生長(zhǎng)；另外，用米諾環(huán)素和STAT3抑制劑同時(shí)分別靶向作用于CD133-和CD133+GBM細(xì)胞亞群，該聯(lián)合用藥協(xié)同地降低了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞活力，抑制裸鼠中的腫瘤生長(zhǎng)，較單一用藥效果好［14］。

2.2 參與膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲和遷移可能是因?yàn)槲⒀茏甜B(yǎng)的關(guān)系，GSCs尤其是CD133+GSCs傾向于在微血管富集的交界區(qū)聚集，GSCs的分布可能與GBM的侵襲性有關(guān)［15］。CD133+和CD133-原發(fā)性腫瘤細(xì)胞均能促進(jìn)腫瘤形成，CD133+內(nèi)皮細(xì)胞能加速原發(fā)性腫瘤的生長(zhǎng)，與含有CD133-內(nèi)皮細(xì)胞的腫瘤相比，表達(dá)CD133+的內(nèi)皮細(xì)胞的腫瘤更大并且表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的微血管內(nèi)皮增殖，與此同時(shí)當(dāng)腫瘤組織缺氧時(shí)，缺氧不但能刺激血管生長(zhǎng)，還會(huì)增加CD133的表達(dá)，從而使CD133+膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲力增強(qiáng)［16］。腫瘤細(xì)胞在腦組織中侵襲遷移是膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)及其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)播散的主要根源，調(diào)控膠質(zhì)瘤侵襲遷移在膠質(zhì)瘤治療中就顯得尤其重要。磷酸核糖焦磷酸合成酶1（phosphoribosylpyrophosphate synthetase 1，PRPS1）對(duì)CD133+和CD133-細(xì)胞的增殖具有顯著影響［17］。研究發(fā)現(xiàn)PRPS1的過表達(dá)與CD133+GBM中miR-154的降低有著相似的效果，因此PRPS1是CD133+GBM細(xì)胞中的直接靶點(diǎn)，上調(diào)CD133+GBM細(xì)胞系中的miR-154能顯著抑制CD133+GBM 細(xì)胞的增殖和遷移［18］；Ouyang等［19］用Hinokitiol（一種天然生物活性化合物）處理GSCs，通過誘導(dǎo)Nrf2的減少使CD133表達(dá)受到抑制，減弱了GSCs自我更新、侵襲遷移能力，且Hinokitiol能夠抑制腫瘤細(xì)胞的基質(zhì)和血管形成網(wǎng)絡(luò)。

2.3 參與膠質(zhì)瘤的放化療抗性CD133+/ALDH1+

亞群的GBM干細(xì)胞對(duì)大多數(shù)化學(xué)療法和放射療法的都具有抗性，導(dǎo)致多形性GBM患者中的腫瘤復(fù)發(fā)［20］。在腦微環(huán)境中，CD133+較CD133-GBM干細(xì)胞具有更強(qiáng)的放射抗性［21］。CD133+/EGFRvⅢ+/EGFR-細(xì)胞比CD133-/EGFRvⅢ+/EGFR+細(xì)胞更具有引發(fā)腫瘤形成的能力，以及具有更強(qiáng)的化療藥物抗性［22］。這些研究結(jié)果說明了CD133分子與膠質(zhì)瘤的放化療抗性關(guān)系密切。針對(duì)CD133參與的放射抗性的靶向治療目前研究較少。但對(duì)于具有放射抗性的腫瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞的靶向治療，以及開發(fā)放射增敏劑研究時(shí)有必要考慮腦微環(huán)境情況［21］。Xi等［23］研究發(fā)現(xiàn)CD133通過PI3K-AKt-NF-KB信號(hào)通路調(diào)節(jié)多藥耐藥基因1水平，不僅在成人GBM中，且在小兒毛細(xì)胞星形細(xì)胞瘤中也產(chǎn)生多藥耐藥性。通過抑制CD133的表達(dá)可改善復(fù)發(fā)性小兒毛細(xì)胞星形細(xì)胞瘤患者對(duì)化療藥物的敏感性。另外，Ahmed等［24］發(fā)現(xiàn)是在缺氧條件下通過降低siRNA介導(dǎo)的HIF-1α或HIF-2α的表達(dá)可使CD133的表達(dá)降低，HIF-2α、HIF-1α、CD133其中一種表達(dá)的下調(diào)均會(huì)增加GBM對(duì)順鉑的敏感度，但以單獨(dú)降低CD133的表達(dá)最明顯，說明了缺氧誘導(dǎo)CD133降低介導(dǎo)的順鉑耐藥的機(jī)制可能有助于設(shè)計(jì)新的GBM治療方案。

2.4 CD133與膠質(zhì)瘤的復(fù)發(fā)Sun等［25］通過評(píng)估復(fù)發(fā)性和原發(fā)性人腦膠質(zhì)瘤標(biāo)本CD133的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤CD133表達(dá)水平異常升高，并評(píng)估了CD133啟動(dòng)子P2的甲基化狀態(tài)，認(rèn)為CD133表達(dá)增加和P2低甲基化與膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)的增加有關(guān)。與原發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)瘤相比，復(fù)發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)瘤CD133+細(xì)胞數(shù)顯著增加。CD133啟動(dòng)子低甲基化導(dǎo)致CD133表達(dá)增加；此外，Shibahara等［26］證明了CD133的表達(dá)可能是原發(fā)性GBM復(fù)發(fā)模式和時(shí)間的預(yù)測(cè)因子；Garg等［27］認(rèn)為CD133+腦腫瘤起始細(xì)胞依賴STAT3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)髓母細(xì)胞瘤復(fù)發(fā)。用STAT3抑制劑進(jìn)行治療可使體內(nèi)腫瘤體積減小。因此，髓母細(xì)胞瘤干細(xì)胞中STAT3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可能是治療復(fù)發(fā)性MB的潛在靶點(diǎn)。

2.5 CD133與膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后CD133是目前使用最廣泛的腫瘤干細(xì)胞標(biāo)記物，近年來(lái)也有許多CD133與膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后相關(guān)研究。Sibin等［28］分析新診斷的GBM患者CD133 mRNA、BMI1蛋白表達(dá)水平與TP53抑癌基因突變的關(guān)系，以及CD133 mRNA、BMI1蛋白的表達(dá)水平在預(yù)后中的作用，發(fā)現(xiàn)高水平的BMI1表達(dá)有利于患者存活，高水平的CD133 mRNA表達(dá)則不利于患者存活，TP53突變與CD133和BMI1的表達(dá)無(wú)相關(guān)性，認(rèn)為CD133 mRNA表達(dá)可作為GBM患者的存活率獨(dú)立的預(yù)測(cè)指標(biāo)。Abdelrahman等［29］也認(rèn)為CD133的過表達(dá)會(huì)給在當(dāng)前治療方案下的膠質(zhì)瘤患者帶來(lái)不良臨床反應(yīng)以及不良預(yù)后。Wu等［30］研究分析指出CD133啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)是不利于無(wú)進(jìn)展生存期和總生存期的顯著預(yù)后因素，與腫瘤分級(jí)，切除范圍或患者年齡無(wú)關(guān)，而CD133蛋白表達(dá)與患者存活之間缺乏相關(guān)性，CD133啟動(dòng)子甲基化模式可作為預(yù)測(cè)患者生存期的一個(gè)指標(biāo)。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前膠質(zhì)瘤發(fā)生的模式及機(jī)制尚不清楚，其發(fā)生模式可能由CD133+GSCs主導(dǎo)，可能由CD133-GSCs主導(dǎo)，也可能由具有多種表型的GSCs共同主導(dǎo)。其發(fā)生模式和機(jī)制的不確定性為尋找GSCs的靶向治療策略帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。但隨著對(duì)CD133分子表達(dá)、調(diào)控等機(jī)制的深入研究，有望了解到CD133分子與腦膠質(zhì)瘤的自我更新、增殖分化、侵襲遷移之間的具體作用機(jī)制，從而尋找到適合CD133+GSCs的靶向治療策略。