胰腺癌干細(xì)胞作為胰腺癌治療靶點(diǎn)的研究進(jìn)展 *

劉 旭,董 勤 綜述，王震俠,趙建國 審校

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院肝膽胰脾外科，呼和浩特 010050)

胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)是胰腺癌(pancreatic cancer,PC)最常見的類型，并且PDAC的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，預(yù)計(jì)到2030年，它將成為癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，PDAC預(yù)后非常差，5年生存率低于7%[1]。該病的低生存率主要是由于高侵襲性，固有的化療耐藥性，以及缺乏有效的靶向治療途徑。大多數(shù)PDAC患者確診時(shí)已是晚期，只有不到20%的患者有條件行手術(shù)治療[2]，所以,大多數(shù)患者必須接受化學(xué)藥物治療，但常用的化療藥物延長PDAC患者的生存期的效果并不理想。近年來，隨著人們對(duì)PDAC的認(rèn)識(shí)不斷加深，越來越多的證據(jù)表明，PDAC的耐藥和轉(zhuǎn)移主要受腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)的影響。CSCs不僅在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要作用，在腫瘤的抗藥性和轉(zhuǎn)移中也起著至關(guān)重要的作用，對(duì)PDAC患者而言，CSCs可能是有效的新的治療靶點(diǎn)。本文就近年來國內(nèi)外對(duì)胰腺癌干細(xì)胞(pancreatic cancer stem cells,PCSC)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,并分析和討論針對(duì)PCSC的治療方案。

1 CSCs

干細(xì)胞是一種未分化的細(xì)胞，其主要特征是具有無限的增殖能力，使自我更新和分化為不同類型的細(xì)胞。無限的增殖潛能、自我更新和對(duì)凋亡的抵抗是癌細(xì)胞反映的干細(xì)胞特性。對(duì)于CSCs的來源有一種假設(shè)，即腫瘤內(nèi)部存在一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，有一個(gè)獨(dú)特的CSCs群維持著癌癥進(jìn)展[3]。自從人類第一次在體外分離出CSCs細(xì)胞后，CSCs幾乎在所有實(shí)體腫瘤中被發(fā)現(xiàn)，包括PDAC[4]。目前CSCs的確切來源尚不清楚，但由于其功能與干細(xì)胞相似,許多學(xué)者認(rèn)為其可能來自轉(zhuǎn)化的干細(xì)胞或祖細(xì)胞，或通過存在于成人組織中的分化細(xì)胞的去分化而產(chǎn)生。在成人胰腺細(xì)胞中，即使是終末分化的細(xì)胞也表現(xiàn)出高度的可塑性。另外還有一種假說，認(rèn)為癌細(xì)胞的可塑性在CSCs和非CSCs狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，是癌癥維持和發(fā)展的原因，同時(shí)認(rèn)為癌細(xì)胞的“干細(xì)胞性”可能是一種狀態(tài)，而不是一個(gè)實(shí)體[5]，即非CSCs可補(bǔ)充CSCs池，使PDAC患者體內(nèi)的腫瘤細(xì)胞很難徹底清除，不能得到較好的治療效果。

CSCs的典型特征是他們的致瘤能力，雖然CSCs在腫瘤內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量有限，但它們會(huì)促進(jìn)腫瘤的生長，具有自我更新和產(chǎn)生異種癌細(xì)胞系的潛力。CSCs不僅具有自我更新能力還有多分化能力，還具有緩慢的細(xì)胞周期動(dòng)力學(xué)、通過藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)化療藥物的有效處理、增加醛脫氫酶-1活性和改變線粒體的代謝等特點(diǎn)[6]。

目前，在PDAC中，鑒定PCSC的方法主要有表面標(biāo)記物檢測，成球生長實(shí)驗(yàn)，側(cè)群細(xì)胞檢測。識(shí)別PCSC的最佳方法之一是在PC中使用流式細(xì)胞術(shù)檢測CD44、CD24、ESA、CD133和c-met等細(xì)胞表面標(biāo)記物。HEIDT等[4]在2007年首次使用流式細(xì)胞術(shù)分離出PCSC,認(rèn)為CD44+CD24+ESA+是PCSC表面標(biāo)記物，并認(rèn)為其具有侵襲性和致瘤能力。為了更方便地在臨床早期識(shí)別PCSC,可以通過血液標(biāo)本進(jìn)行檢測，目前有一種方法可使用微流控平臺(tái)對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞和CSCs進(jìn)行分離，該平臺(tái)依舊使用針對(duì)PCSC表面標(biāo)記物進(jìn)行分離，可以可靠地分離CSCs，并評(píng)估腫瘤的進(jìn)展，以及進(jìn)行復(fù)發(fā)檢測[7]。

2 PCSC的表面標(biāo)記物

缺乏可靠的細(xì)胞表面標(biāo)記物阻礙了PDAC患者的早期診斷，并且越來越多的證據(jù)表明，細(xì)胞表面標(biāo)記物與PC的耐藥、轉(zhuǎn)移相關(guān)。最常見的鑒別方式是使用流式細(xì)胞術(shù)分離他們，包括CD24、CD44、CD133、c-met、乙醛脫氫酶1(acetaldehyde dehydrogenase 1，ALDH1)等。HEIDT等[4]的研究提示CD24+CD44+ESA+干細(xì)胞亞群與自我更新能力及信號(hào)通路上調(diào)有關(guān)，同時(shí)他們還增加了腫瘤的生長潛力和侵襲性。盡管目前認(rèn)為CD133+細(xì)胞比CD44+和CD24+細(xì)胞具有更多的致瘤和轉(zhuǎn)移潛能，但更多的觀點(diǎn)認(rèn)為CD133表達(dá)對(duì)PDAC患者總生存期無明顯影響。c-met是一種參與腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的新標(biāo)記物。筆者發(fā)現(xiàn)，ALDH1在正常和惡性的干細(xì)胞中活性明顯增加，其可作為不良預(yù)后的一個(gè)預(yù)測指標(biāo)。其他的PCSC表面標(biāo)記物還有微管調(diào)節(jié)器DCLK1、oct4、EpCAM等。但到目前為止并未有PC的100%特異性標(biāo)記物，加上CSCs的異質(zhì)性，使得早期檢測PCSC變得異常困難。

然而，PCSC中并不是某一特性標(biāo)記物單獨(dú)存在，往往都是幾種標(biāo)記物共表達(dá)。尤其是CD22、CD44、ESA三聯(lián)體陽性在PC中的作用。最近的研究表明，其他CSCs標(biāo)志物如DCLK1和CD133的表達(dá)可能與CD24、CD44、EpCAM陽性有關(guān)，這一觀察結(jié)果表明PC中大多數(shù)CSCs標(biāo)志物之間存在著較強(qiáng)的相關(guān)性[8]。此外，SKODA等[9]發(fā)現(xiàn)，在生存期最短的患者腫瘤來源的細(xì)胞系中，CD24+CD44+EpCAM+CD133+細(xì)胞比例最高。這些研究表明在PC中，CSCs表面標(biāo)記物之間存在著廣泛復(fù)雜的相關(guān)作用和關(guān)系，并且他們的相互作用可能會(huì)對(duì)PDAC的發(fā)展和治療產(chǎn)生較大影響。

3 PCSC的信號(hào)通路

已有研究表明，多種信號(hào)通路參與PCSC的進(jìn)展，對(duì)這些信號(hào)通路的進(jìn)一步了解有助于設(shè)計(jì)和開發(fā)新的治療靶點(diǎn)。

3.1 Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與許多組織和器官的體細(xì)胞和干細(xì)胞的維持，并通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程、凋亡、EMT、血管生成、干性、腫瘤免疫微環(huán)境等參與PC的發(fā)生，并且Wnt失調(diào)已顯示出引起PC的耐藥性[10]。以Wnt/β-catenin信號(hào)通路為靶點(diǎn)可以增強(qiáng)PDAC化療藥物的敏感性，并且有研究表明，天然化合物樺木酸苷可能通過抑制β-catenin蛋白的表達(dá),從而影響腫瘤的生長[11]。

3.2 Hedgehog(HH)信號(hào)通路

HH信號(hào)通路在胚胎發(fā)育和成體組織的維持中起著至關(guān)重要的作用。它的失調(diào)與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，在70%的PDAC中發(fā)現(xiàn)了它的過度表達(dá)[12],在PDAC中它能促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移[13]。有趣的是，健康胰腺中不存在HH配體的過度表達(dá)，但從胰腺腺管內(nèi)上皮瘤到浸潤性腺癌，這種表達(dá)顯著增加[12]。最近的研究表明，天然化合物雷公藤內(nèi)酯醇和綠磷脂二酮哌嗪-NT1721通過抑制HH信號(hào)抑制PC細(xì)胞增殖，和吉西他濱等化療藥物聯(lián)合使用可增加PDAC患者藥物敏感性，延長生存期[14-15]。

3.3 Notch信號(hào)通路

Notch信號(hào)通路在多細(xì)胞的增殖、干細(xì)胞維持、細(xì)胞調(diào)控、分化和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用，并參與血管生成[16]。CUI等[17]的研究表明，長鏈非編碼RNA-SNHG1通過激活PC的Notch-1信號(hào)通路促進(jìn)PC細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。Notch信號(hào)通路也有助于EMT的調(diào)節(jié)，利用siRNA抑制Notch信號(hào)傳導(dǎo)部分逆轉(zhuǎn)EMT表型，這表明Notch通路參與PCSC的自我更新和EMT過程。

3.4 PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路

PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路是癌癥的主要調(diào)節(jié)因子，在腫瘤的發(fā)生過程中，他在生長、增殖、運(yùn)動(dòng)、存活和血管生成中起著重要作用。最近的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，mTOR抑制劑雷帕霉素聯(lián)合順鉑可抑制PC細(xì)胞PI3K、AKT、磷酸mTOR的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡率明顯升高，從而增加化療敏感性[18]。但一項(xiàng)使用吉西他濱和雷帕霉素聯(lián)合治療PC局部晚期和轉(zhuǎn)移性晚期患者的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)顯示，這種聯(lián)合治療的結(jié)果是可行的，不良反應(yīng)可控，但沒有顯示出任何顯著的臨床療效[19]。

在PCSC的調(diào)控中，除了上面已經(jīng)闡述的幾種信號(hào)通路外，還有HIPPO、JAK-STAT、MAPK-ERK、FOXM1、IL-8/CXCR1等信號(hào)通路也都參與了PCSC活性的調(diào)節(jié)。天然化合物在阻斷PCSC的上述信號(hào)通路上均顯示出比較好的效果，并且已獲得較多實(shí)驗(yàn)證實(shí)，但其具體臨床效果及臨床意義并不是很明確，需要更多的臨床試驗(yàn)進(jìn)行證明。

4 PCSC參與的化學(xué)耐藥性及針對(duì)PCSC為靶點(diǎn)的治療

目前PDAC的理想治療標(biāo)準(zhǔn)是先行手術(shù)后輔助化療，但由于缺乏早期檢測和篩查方法，對(duì)化療的耐藥及轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致PDAC患者整體治療效果比較差。其中化療耐藥是腫瘤治療成功的主要障礙。許多藥物不能消除PDAC，是腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的主要原因。CSCs的未分裂狀態(tài)G0期可保護(hù)他們免受化學(xué)藥物的細(xì)胞毒性，并代表治療后期腫瘤復(fù)發(fā)的生物學(xué)基礎(chǔ)[20]。CSCs介導(dǎo)的化療藥物的耐藥機(jī)制還不清楚，很可能是由ATP結(jié)合盒(ABC)藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，解毒酶，DNA修復(fù)能力和抗凋亡蛋白過表達(dá)介導(dǎo)的耐藥性。并且，CSCs在逃避免疫檢測和免疫消除方面具有優(yōu)勢，有證據(jù)表明CSCs表達(dá)低水平的T細(xì)胞激活共刺激分子和高水平的T細(xì)胞抑制分子，包括PD-L1[21]。此外，即使CSCs與腫瘤轉(zhuǎn)移的確切關(guān)系尚不清楚，但腫瘤仍具有轉(zhuǎn)移能力，這可能是繼發(fā)于CSCs與癌細(xì)胞EMT之間的密切關(guān)系，這是由于存在共同的信號(hào)通路，如Wnt/β-catenin和Notch信號(hào)通路。

除了上述的細(xì)胞表面標(biāo)記物和信號(hào)通路參與PCSC發(fā)生、發(fā)展，研究人員還發(fā)現(xiàn)，CSCs中的多個(gè)生物活性過程可以通過miRNAs來調(diào)控，miRNAs是一種內(nèi)源性非編碼RNA,它能通過影響多種細(xì)胞和分子途徑和靶點(diǎn)發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，如血管生成、生長、分化、轉(zhuǎn)移、穩(wěn)態(tài)等[22]。miRNA-21與吉西他濱耐藥有關(guān)，還有其他與PCSC相關(guān)的miRNA，如miR-221、miR-19、miR-155等，被證明可促進(jìn)腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和侵襲。因此，抑制這些miRNA功能可以提高化療效果。然而，miR-30b的上調(diào)會(huì)抑制EMT過程，特別是在CD24+CD44+EpCAM+患者，可以對(duì)PDAC患者進(jìn)行治療[23]。這說明不同的miRNA對(duì)PCSC分別起不同的作用，并且都將參與到PCSC的調(diào)節(jié)中，故對(duì)miRNA的研究將有助于清除PCSC，提高PDAC患者的生存期。

上述信號(hào)通路中已講到，某些天然化合物也可能有助于PCSC的根除，并通過多種信號(hào)通路途徑治療PDAC患者。姜黃素和表兒茶素沒食子酸酯(EGCG)通過下調(diào)STAT3信號(hào)抑制CD44+干細(xì)胞中被證明有效，而EGCG在人PC裸鼠體內(nèi)的研究表明，EGCG通過調(diào)節(jié)FOXO3轉(zhuǎn)錄因子和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡而抑制生長[24]。還有槲皮素和白藜蘆醇，他們都通過抑制EMT過程來影響PCSC,HOCA等[25]的研究證實(shí)了這一點(diǎn)，并且還認(rèn)為槲皮素對(duì)PCSC的EMT的阻止作用大于白藜蘆醇，比白藜蘆醇更能有效地抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。

同時(shí)，一些非癌癥相關(guān)藥物對(duì)不同的人CSCs顯示出抗癌作用，他們通過抑制一些重要的PCSC通路，對(duì)PDAC患者起到輔助治療的作用。其中抗生素類藥物最為繁多。鹽霉素已被證實(shí)通過靶向CD133+途徑可以有效地殺滅CSCs；Gramicidin是一種離子載體抗生素，通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的相互作用而發(fā)揮作用，并且發(fā)現(xiàn)它可以通過下調(diào)CD47，發(fā)揮對(duì)PCSC的抑制作用[26]；還包括其他的抗生素，如阿奇霉素、替加環(huán)素、氯霉素等都相繼被證實(shí)可對(duì)PCSC有影響。二甲雙胍通過抑制CSCs利用的線粒體氧化代謝途徑和mTOR途徑，減少PCSC的數(shù)量，靶向治療PDAC患者；他汀類藥物不僅能降低膽固醇，還能抑制癌細(xì)胞的生長、蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞周期進(jìn)程，從而降低PCSC的生存能力；阿司匹林使CSCs對(duì)吉西他濱敏感，已被證明可以阻止PDAC進(jìn)展，并有助于防止復(fù)發(fā)[27]。目前越來越多的非癌相關(guān)藥物被發(fā)現(xiàn)可以靶向針對(duì)PCSC進(jìn)行治療，抑制PDAC的進(jìn)展、耐藥、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，但其對(duì)正常細(xì)胞的影響及具體臨床療效尚不明確，需要更多的臨床試驗(yàn)去證明。

為了提高化療藥物的生物利用度，納米顆粒(nanoparticles,NPs)被開發(fā)用于靶向CSCs，降低細(xì)胞毒性，提高治療效果[28]。有研究表明，金納米顆?？梢栽鰪?qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)吉西他濱的敏感性，并且逆轉(zhuǎn)PC細(xì)胞的EMT過程，從而降低PC細(xì)胞的致瘤性，抑制PCSC生長，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的潛在信號(hào)通路[29]。姜黃素納米顆粒顯示出比較大的生物利用度，在大鼠模型中，與傳統(tǒng)姜黃素相比，吉西他濱的血液濃度-時(shí)間曲線下的面積增加了40倍以上，在人體試驗(yàn)中增加了27倍[30]。利用NPs靶向CSCs，進(jìn)行治療PDAC不斷被重視，并且取得了越來越多的研究成果。雖然NPs可以輔助各種靶向藥物治療PDAC，但目前NPs仍存在載藥量低、效率低的問題，已知的NPs負(fù)載雙藥模式可以暫時(shí)解決這一問題，但其仍存在雙藥選擇和配比問題，所以需要進(jìn)一步開發(fā)更加有效的以PCSC為靶點(diǎn)的藥物遞送的NPs去徹底解決這一問題。

5 小 結(jié)

目前，大多數(shù)針對(duì)PDAC的藥物因?yàn)槟退幎荒芎芎玫厍宄[瘤細(xì)胞，導(dǎo)致患者預(yù)后不良，急需尋找新的靶向藥物。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)PCSC在PDAC發(fā)生、發(fā)展中的作用越來越大，它們是PDAC患者手術(shù)和化療后復(fù)發(fā)的原因之一。CSCs通過有限數(shù)量的關(guān)鍵途徑發(fā)揮作用，但這些細(xì)胞維持和操縱腫瘤環(huán)境的詳細(xì)機(jī)制尚不清楚。筆者認(rèn)為，以PCSC的表面標(biāo)記物和關(guān)鍵信號(hào)通路為靶點(diǎn)進(jìn)行治療是延長PDAC患者術(shù)后生存期的關(guān)鍵，但以PCSC為靶點(diǎn)進(jìn)行治療的同時(shí)，藥物對(duì)人體正常干細(xì)胞產(chǎn)生的影響不可忽視，因?yàn)镻CSC與正常干細(xì)胞有相似的特征，如果能找到特異性的靶向藥物或找到完美的NPs去精準(zhǔn)遞送化療藥物，那么這將成為治療PDAC患者的一個(gè)突破，但以上假設(shè)依賴于能夠精準(zhǔn)識(shí)別PCSC，這就需要更多的實(shí)驗(yàn)去探索PCSC完美的細(xì)胞表面標(biāo)記物，以及更多的臨床實(shí)驗(yàn)去證明相關(guān)靶向藥物的有效性，以提高PDAC患者早期診斷和總體治療效果。