乳腺癌腫瘤干細胞及表面標志物的研究進展

周 飛，喬 娜，馬 爽 ，齊天源，張 靜，李 銳

(1.齊齊哈爾市第一醫(yī)院乳腺科二病區(qū)，黑龍江 齊齊哈爾 161005； 2.哈爾濱醫(yī)科大附屬第二醫(yī)院臨床醫(yī)學系，哈爾濱 150081)

在全球女性惡性腫瘤中，乳腺癌的發(fā)病率居首位，約占女性新發(fā)惡性腫瘤的29%，病死率居惡性腫瘤致死率的第2位，是嚴重危害婦女生命健康的疾病之一[1]。截止到2016年，我國乳腺癌的患病人數(shù)已超過50萬，并呈現(xiàn)低齡化態(tài)勢，發(fā)病年齡逐年下降，而發(fā)病率和致死率卻逐年升高，發(fā)病率最高的年齡段為35～49歲[2-3]。乳腺癌目前仍首選手術治療，術后輔以化療、放療或內分泌治療等,術后復發(fā)和轉移是乳腺癌治療失敗的主要原因。Reya等[4]于2001年第1次提出腫瘤干細胞這一說法，認為在惡性腫瘤組織中存在一種數(shù)量極少、保留有干細胞特性的一類細胞，這類細胞被稱為腫瘤干細胞，亦稱作癌干細胞或腫瘤干細胞樣細胞，它們具有自我更新、無限增殖以及多方向分化的能力，是腫瘤發(fā)生以及復發(fā)的原始細胞。對乳腺癌腫瘤干細胞的特點以及表面標志物進行研究，有助于從根本上認識乳腺癌的發(fā)病機制，為消滅乳腺癌腫瘤干細胞，抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展提供依據(jù)和指導。

1 腫瘤干細胞的概念

腫瘤干細胞理論認為，腫瘤干細胞是造成惡性腫瘤治療失敗最主要的原因，其不僅導致了腫瘤的發(fā)生，還具有形成不同分化表型子代腫瘤細胞的特性[5]。在實體瘤如乳腺癌、前列腺癌、結腸癌等中已經鑒定和分離出來很多腫瘤干細胞或腫瘤干細胞樣細胞[6-8]。腫瘤干細胞可作為腫瘤遺傳進化中的重要組成部分，尋找能有效識別和分離這些數(shù)量極少的細胞群的標志物，可為進一步研究腫瘤的發(fā)生機制打下良好的基礎。腫瘤干細胞在遺傳上是不穩(wěn)定的，細胞具有明顯的表型可塑性。腫瘤干細胞在惡性腫瘤疾病的復發(fā)中起主要作用，其具有極強的成瘤能力，能表達相對特異性的腫瘤干細胞表面標志物[9]。惡性腫瘤可能是一種具有腫瘤干細胞活性的一類疾病,是干細胞在長期自我更新和完善過程中基因突變導致的細胞生長失控，且不受接觸性抑制等的負反饋調節(jié)，最終導致腫瘤組織形成。腫瘤的發(fā)病與轉移是腫瘤干細胞挑選適宜自己生存和發(fā)展的組織器官微環(huán)境以繼續(xù)增殖擴增的結果。惡性腫瘤治療后的復發(fā)是腫瘤干細胞在一系列常規(guī)治療后未被徹底消滅而得以存活的后果。因此，腫瘤干細胞是惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展以及復發(fā)的根本原因,只有徹底殺死腫瘤干細胞才有可能完全地消除腫瘤，治愈疾病。

2 腫瘤干細胞和正常干細胞之間的同與異

腫瘤干細胞和正常干細胞均具有不可控制的繁殖能力與不斷自我更新完善的能力，具有保持相對未分化狀態(tài)并可繼續(xù)分化的潛能，具有相似的細胞信號轉導通路，對目前的常規(guī)治療如放療、化療有一定的耐受性，而且在適宜的生存環(huán)境下可穿透局部組織的血管或淋巴管壁進行遷徙[10]。腫瘤干細胞亦擁有獨特特征，如自我更新、分裂以及增殖的信號轉導方式的負反饋調節(jié)機制完全被消除，這使腫瘤干細胞無限增殖的能力被放大，細胞生長過程中的接觸性抑制功能也消失殆盡；腫瘤干細胞分化及成熟能力極弱，因此分裂、增殖形成的腫瘤細胞大多表現(xiàn)為低分化或完全不分化狀態(tài)；腫瘤干細胞擁有疊加復制的錯誤傾向，導致基因錯配和突變；腫瘤干細胞與腫瘤細胞細胞膜的耐藥基因相關，導致腫瘤細胞對化學藥物出現(xiàn)耐藥性[11]；不同于組織干細胞的周圍微環(huán)境，腫瘤干細胞通常具有異常的微環(huán)境，如嚴重癥，缺氧和(或)低營養(yǎng)狀況等[12]。

3 乳腺癌腫瘤干細胞表面標志物

3.1CD44 CD44是一個跨膜糖蛋白，可與細胞外基質蛋白透明質酸相結合。透明質酸是細胞黏附、運動、遷移、增殖、侵襲以及血管生成的關鍵物質[13]，與骨橋蛋白相互作用才能導致腫瘤進展[14]。在基底細胞樣乳腺癌中可檢測到CD44在基因和蛋白水平的高表達，且這類患者的臨床治療效果相對較差[15]。如果患者腫瘤組織有CD44過度表達，患者的總體生存期也會縮短?；蚪M學分析顯示，CD44在基底型乳腺癌中豐富表達，并與腫瘤細胞上皮-間充質轉化和腫瘤干細胞的基因圖譜相關[15]。研究也證實，在腫瘤的啟動細胞中CD44明顯高表達[16]。因而CD44可作為腫瘤干細胞的一個相對特異的表面標志物，其不僅在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用[17-18],在其他惡性腫瘤如結腸癌[19]、膀胱癌[20]、胃癌[21]中也發(fā)現(xiàn)了CD44的高表達。

3.2CD133 CD133也被稱為prominin 1，是一個5-跨膜糖蛋白，首次是在造血干細胞中被描述[22]，在乳腺癌、結直腸癌、腦腫瘤、前列腺癌、胰腺癌以及胃癌中也有表達[23]。CD133在乳腺癌形成過程中所起的作用還未被人們完全了解，其可能參與了乳腺癌的發(fā)生、細胞遷移以及血管生成[24]。CD133在三陰性乳腺癌及轉移淋巴結組織中過度表達，預示著乳腺癌患者預后不良，這對于醫(yī)師及時給予恰當?shù)母深A治療非常重要[23]。Zhao等[25]研究顯示，CD133的表達特點與三陰性乳腺癌腫瘤的大小、淋巴結狀態(tài)、臨床分期以及患者的總生存期和無疾病進展期有關。但Ieni等[26]的研究卻認為，CD133的表達特點可作為淋巴結轉移陰性乳腺癌的一個獨立的預后因素，但其表達特點與患者的臨床病理參數(shù)并無必然聯(lián)系。

3.3八聚體結合轉錄因子4 (octamer binding transcription factor 4， Oct4) Oct4屬于干細胞多功能調節(jié)基因，是一類可以在全能性胚胎細胞中表達的轉錄因子[27]，亦是可以指導胚胎干細胞自我更新并保持全能性的一類最為關鍵的轉錄因子[28]。Oct4陽性表達的細胞具有多能性，這些細胞可引起多種腫瘤的發(fā)生[29-30]。研究證實,Oct4主要在胚胎干細胞、生殖細胞以及未分化的胚胎癌中表達，這對于維持胚胎干細胞的多能性以及自我更新完善有極為關鍵的作用，而在已經完全分化好的體細胞中Oct4的表達明顯下調[31]。Oct4在多種惡性腫瘤組織中具有高表達的特點，并與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和預后呈高度正相關[32-33]。

3.4CD55 CD55是以一種糖基的磷脂酰肌醇錨定蛋白,既可存在于細胞膜,亦可表達于細胞周圍微環(huán)境,通過指導補體活化的方式發(fā)揮作用[34]。CD55在肝、肺、胃腸、乳腺等正常組織器官中表達很少,而在大部分癌組織中高表達,但其表達水平即使是在同一病理類型的腫瘤組織中也不完全相同[35]。有研究報道，CD55的陽性表達與乳腺癌的侵襲性及患者預后有關[36]。也有研究證實,CD55高表達與乳腺癌患者的腫瘤復發(fā)明顯相關,但與腫瘤的主要生物學特征(如組織學分級和類型等)無關,其評價標準為強陽性表達的細胞>5%[37]。但是也有學者的研究結果與此相反[38]，因此未來仍需要多中心、大樣本的研究去證實。

3.5乙醛脫氫酶1(aldehyde dehydrogenase 1，ALDH1) ALDH1是負責細胞內醛氧化的解毒酶，可以解毒細胞內氧化的醛，使氧化醛獲得抵抗烷化劑的能力[39-40]。ALDH1是腫瘤干細胞中一種比較特異的表面標志物。ALDH1的表達水平在乳腺癌、肺癌、結直腸癌等惡性腫瘤中較高，而在正常組織中的表達很低，尤其是在正常乳腺組織中，ALDH1幾乎不表達[41]。因此，ALDH1具有極高的特異性，有利于篩查和分離腫瘤干細胞。Balicki[42]于2007年利用ALDH1成功鑒別和分離出人乳腺癌腫瘤干細胞。研究顯示，ALDH1在正常干細胞和乳腺癌的腫瘤干細胞中均有表達，提示腫瘤干細胞起源于正常干細胞[42]。Charafe-Jaufferet等[43]于2009年進行了一項異種動物移植成瘤實驗，證實了極少量的ALDH1標記的腫瘤干細胞就具有明顯的成瘤能力，從另一個角度驗證了腫瘤干細胞超強的致瘤能力。在乳腺癌的腫瘤組織中，活性較高的ALDH1能夠自我更新并產生新的腫瘤，體現(xiàn)了腫瘤的異質性。這些發(fā)現(xiàn)為“腫瘤干細胞假說”提供了支持，并為研究乳腺癌腫瘤干細胞及其在乳腺發(fā)育和惡變中的作用提出了新的可能性。ALDH1的表達可作為預測乳腺惡性腫瘤預后的一個有力的因素，其與已知的乳腺惡性腫瘤相關的免疫組化臨床參數(shù)如腫瘤分級、雌激素受體、孕激素受體狀態(tài)、原癌基因人類表皮生長因子受體2過表達等相關[44]。這些發(fā)現(xiàn)為研究正常干細胞和乳腺癌干細胞提供了新的思路，為靶向腫瘤干細胞指明方向。

4 乳腺癌腫瘤干細胞的治療應用

腫瘤干細胞的概念是對腫瘤異質性的一種復雜的解釋。腫瘤干細胞被認為是具有腫瘤原始活性的細胞，呈侵襲性生長，具有耐藥性的特點，是腫瘤轉移和復發(fā)的主要原因，也是導致惡性腫瘤患者死亡的主要原因，而且腫瘤干細胞的形成和發(fā)展與腫瘤微環(huán)境也相關。腫瘤干細胞具有自我更新的能力和無限增殖的能力，這會引起腫瘤形成，也是導致腫瘤復發(fā)和轉移的主要原因[45]。未來針對乳腺癌腫瘤干細胞的治療可歸納為如下幾個方面:①基于腫瘤干細胞表面標志物給予目標性治療，通過相對特異標志物殺死腫瘤干細胞；②針對腫瘤干細胞主要信號通路治療，使通路失效，導致下游靶基因、靶蛋白的合成受影響；③針對腫瘤形成的微環(huán)境給予治療，使微環(huán)境不適于腫瘤干細胞的生存，從而抑制其分裂、增殖；④誘導并分化腫瘤干細胞，使其分化形成成熟的腫瘤細胞，進而增加對常規(guī)治療手段的敏感性；⑤利用腫瘤干細胞來源于正常組織干細胞的理論，對特定增殖的健康的干細胞施以適宜的靶向治療，以降低其轉變?yōu)槟[瘤干細胞的概率[46-47]。針對以上方向進行研究，可為乳腺癌惡性腫瘤的個體化治療開辟新的思路與方向。

5 展 望

腫瘤干細胞具有腫瘤異質性，也是一種具有原始活性的細胞，具有侵襲性生長和藥物抵抗性的特點，是腫瘤轉移和復發(fā)的原因之一，也是導致惡性腫瘤患者死亡的主要原因。腫瘤干細胞的基本特征包括自我更新和成瘤能力，自我更新對于維持其干細胞特性至關重要，這是細胞增殖和分化的基礎，通過自我更新，腫瘤干細胞可產生活躍的增殖細胞，并且這些增殖的腫瘤干細胞在無血清培養(yǎng)基中具有懸浮不貼壁生長和極強的成瘤能力。腫瘤干細胞觀點認為，腫瘤干細胞對于腫瘤的發(fā)生、發(fā)展起著極為關鍵的作用，采用相對特異的腫瘤干細胞表面標志物將腫瘤干細胞分離提純出來，研究其形成腫瘤的機制，給予針對性治療，有助于實現(xiàn)個體化治療和精準醫(yī)療[48]。目前對于乳腺癌腫瘤干細胞進行研究的最終目的是為惡性腫瘤的治療提供一個新的思路和方法。當然針對乳腺癌腫瘤干細胞的研究也面臨著分離和提純方法是否合理，實驗室條件是否符合要求，操作是否標準和正規(guī)，篩查出的細胞是否具有腫瘤干細胞活性，阻斷的細胞通路是否是起作用的主要通路，免疫介導是否對腫瘤干細胞的生長有所影響等一系列難題。隨著研究的深入、科學工作者的不斷努力，相信未來針對腫瘤干細胞的治療必然成為治療乳腺癌的強有力的手段之一。這對于乳腺癌患者的臨床預后以及化療耐藥性的改善、生存期的延長必然起到重要作用。