陳倩倩，毋永娟

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 包頭醫(yī)學(xué)院 包頭腫瘤醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科, 內(nèi)蒙古 包頭 014030)

結(jié)直腸癌腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物的研究進(jìn)展

陳倩倩，毋永娟*

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 包頭醫(yī)學(xué)院 包頭腫瘤醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科, 內(nèi)蒙古 包頭 014030)

CD44+、CD24+、CD166+、CD29+等參與結(jié)直腸癌的發(fā)生、侵襲和復(fù)發(fā)，表達(dá)越高預(yù)后越差，可作為結(jié)直腸癌腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物，與其相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)通路和蛋白酶通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境也參與腫瘤的形成。通過(guò)研究腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物可以早期診斷結(jié)直腸癌，減少腫瘤的復(fù)發(fā)，尋找治療靶點(diǎn)，為結(jié)直腸癌的診治提供突破點(diǎn)。

結(jié)直腸癌；腫瘤干細(xì)胞(TSCs)；標(biāo)志物

腫瘤干細(xì)胞(tumor stem cells,TSCs)是存在于腫瘤組織中的一小部分具有自我更新和多向分化潛能的細(xì)胞群，能分化成表型不同的癌細(xì)胞,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮重要作用。結(jié)直腸癌是世界范圍內(nèi)的高發(fā)腫瘤，復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是治療失敗的主要原因，研究發(fā)現(xiàn)這些生物學(xué)行為與組織中的TSCs密切相關(guān)。TSCs能否作為結(jié)直腸癌早期篩查和判斷預(yù)后的表面標(biāo)志物備受關(guān)注，本文主要從結(jié)直腸癌TSCs的分子結(jié)構(gòu)、臨床預(yù)后和研究?jī)r(jià)值等方面進(jìn)行綜述。

1 結(jié)直腸癌腫瘤干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和臨床預(yù)后

1.1 CD44

人類CD44基因位于11號(hào)染色體短臂13區(qū)，全長(zhǎng)50 kb，由20個(gè)外顯子組成，每個(gè)外顯子的長(zhǎng)度從70～210 bp不等，被稱為透明質(zhì)酸酶受體。CD44是一種細(xì)胞跨膜蛋白，可以與小分子透明質(zhì)酸結(jié)合，參與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路，促進(jìn)腫瘤血管內(nèi)皮增殖，還可以介導(dǎo)淋巴細(xì)胞歸巢、向炎性部位和黏膜相關(guān)淋巴組織歸位；此外，CD44能使腫瘤細(xì)胞逃避宿主免疫系統(tǒng)的防御和監(jiān)視功能[1]。

研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌中每至少100個(gè)細(xì)胞中就會(huì)有一個(gè)CD44+的TSCs具有致瘤性[2-3]，取結(jié)直腸癌組織中一個(gè)CD44陽(yáng)性細(xì)胞，在體外可以培養(yǎng)成類似原發(fā)癌的腫瘤組織。研究者用RT-PCR和分子雜交技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，每毫升外周血中含有10個(gè)惡變細(xì)胞時(shí)可見異常表達(dá)的CD44基因條帶，將抗CD44v6單抗與腫瘤細(xì)胞同時(shí)注入裸鼠體內(nèi),可延緩甚至完全阻斷其淋巴結(jié)和肺轉(zhuǎn)移灶形成[4]。最近科學(xué)家在研究結(jié)直腸癌患者無(wú)病生存期和疾病特異性生存期時(shí)發(fā)現(xiàn)，CD44免疫表達(dá)僅與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，能獨(dú)立預(yù)測(cè)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

1.2 CD24

人類CD24基因定位于染色體6q21，它的cDNA包含一個(gè)短的開放讀碼框(231 bp)以及一個(gè)長(zhǎng)的3′非翻譯區(qū)(UTR區(qū))(1.5 Kb)，且UTR區(qū)的二核苷酸缺失能夠影響CD24的mRNA穩(wěn)定性。CD24是一種糖基化的磷脂酰肌醇細(xì)胞表面蛋白，介導(dǎo)癌細(xì)胞與吞噬細(xì)胞、活化血小板和血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合，隨著血液和淋巴系統(tǒng)循環(huán)遷移至遠(yuǎn)方，導(dǎo)致腫瘤的侵襲和遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移[5-6]。曾有研究者用流式細(xì)胞儀觀察到組織外周血中CD3+細(xì)胞CD24熒光強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)其表達(dá)量與結(jié)直腸癌有關(guān)。在結(jié)直腸癌動(dòng)物模型體內(nèi)注入隱匿HT29或Colo357細(xì)胞的siRNA，7～10 d內(nèi)可形成肉眼可見的腫瘤；在標(biāo)準(zhǔn)的化療方案中加入抗CD24抗體，則發(fā)現(xiàn)腫瘤生長(zhǎng)得到抑制[7]。因此推斷CD24可以作為治療結(jié)直腸癌的目標(biāo)靶點(diǎn)。

1.3 CD166

CD166位于人染色體3q13.1-q13.2，由583個(gè)氨基酸組成，含27個(gè)氨基酸信號(hào)肽，500個(gè)氨基酸胞外功能區(qū)，24個(gè)氨基酸跨膜功能區(qū)和32個(gè)氨基酸胞質(zhì)區(qū)。CD166是淋巴細(xì)胞抗原CD6的配體，屬于免疫球蛋白基因超家族，兩者相互作用介導(dǎo)免疫細(xì)胞的黏附，在結(jié)直腸癌上皮細(xì)胞分布呈異質(zhì)性。研究發(fā)現(xiàn)CD166在結(jié)直腸癌中的表達(dá)水平明顯比正常黏膜高，所有結(jié)腸腺瘤也有胞質(zhì)表達(dá)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)胞膜表達(dá)CD166的患者生存期更短，從而說(shuō)明CD166的過(guò)表達(dá)與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展及惡性轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。有人證實(shí)CD166表達(dá)與病理分級(jí)及侵襲深度有關(guān)，與結(jié)直腸癌患者的性別、年齡、直徑、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及Dukes分期無(wú)關(guān)[8]。

1.4 CD133

CD133的相對(duì)分子量為120 ku，5次跨膜糖蛋白，表達(dá)在正常造血系統(tǒng)、內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)上皮細(xì)胞[9]。它包括細(xì)胞膜外的氨基末端、2個(gè)短的細(xì)胞內(nèi)環(huán)、2 個(gè)長(zhǎng)的細(xì)胞外環(huán)以及細(xì)胞內(nèi)的羧基端。CD133是TSCs標(biāo)志物之一，通過(guò)結(jié)直腸癌干細(xì)胞上的抗原表位CD133識(shí)別腫瘤發(fā)生。AC133表位的隱藏性高，不易被抗體接近，可能是由于糖基化和折疊蛋白的差異[10]。把培養(yǎng)的原發(fā)和肝轉(zhuǎn)移結(jié)直腸細(xì)胞“癌球”植入NOD/SCID小鼠可見其導(dǎo)致腫瘤發(fā)生，約每16個(gè)CD133+細(xì)胞中有一個(gè)可以成球，每250個(gè)CD133-細(xì)胞有一個(gè)成球，提示CD133+較CD133-更有作為結(jié)直腸癌干細(xì)胞表面標(biāo)志物的說(shuō)服力[11]。學(xué)術(shù)界同時(shí)存在相反的觀點(diǎn)，研究者建立了小鼠CD133lacZ/+模型，即在小鼠的CD133基因啟動(dòng)區(qū)域敲進(jìn)通訊基因lacZ，發(fā)現(xiàn)CD133廣泛表達(dá)在成年鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞，不只局限于干細(xì)胞。使用Il10-/-CD133lacZ小鼠模型發(fā)現(xiàn)結(jié)腸的慢性炎癥也可致結(jié)腸癌發(fā)生。研究員又把體外培養(yǎng)的CD133+和CD133-轉(zhuǎn)移瘤亞群“癌球”植入NOD/SCID連續(xù)異種移植模型，發(fā)現(xiàn)可形成腫瘤，而且CD133-細(xì)胞形成的腫瘤更具侵襲性[12]。因此，CD133作為結(jié)直腸癌TSCs標(biāo)志物受到挑釁。

1.5 CD29

CD29即整合素亞基β1，整合素是由α和β兩個(gè)亞基組成的異二聚體，β亞基的胞質(zhì)區(qū)含有Asp-X-Sev-X-Sev序列，CD29與基質(zhì)蛋白結(jié)合，通過(guò)酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)提高FAK激酶活性，同時(shí)激活Ras-ERK信號(hào)途徑，保護(hù)細(xì)胞不發(fā)生凋亡，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖。研究者在結(jié)腸腫瘤干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了表達(dá)高水平的CD24和CD29，隨后，采用ASODN技術(shù)觀察發(fā)現(xiàn)，人細(xì)胞β1整合素表達(dá)下調(diào)能明顯抑制HT-29細(xì)胞的增殖，聯(lián)合應(yīng)用化療藥物，可降低化療藥劑量，減少其不良反應(yīng)，并增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)化療的敏感性[11,13]。

1.6 其他

人類的ALDH1基因位于9q21，由53×103個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成，包含13個(gè)外顯子，共編碼501個(gè)氨基酸,是表達(dá)在隱窩細(xì)胞基底部的干細(xì)胞，激活的ALDH1+細(xì)胞易觸發(fā)腫瘤。研究者把500個(gè)ALDH1+ESA+細(xì)胞置入NOD/SCID小鼠，30 d內(nèi)就能形成腫瘤，而10 000個(gè)ALDH1-ESA+細(xì)胞在50 d內(nèi)仍無(wú)法致瘤[14]，研究統(tǒng)計(jì)ALDH1表達(dá)與結(jié)腸癌患者年齡、性別、分化程度、侵襲深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及Duke’s分期無(wú)關(guān)，但與預(yù)后有關(guān)，表達(dá)越低預(yù)后越好。EpCAM即CD326，是GA-733-2基因編碼、相對(duì)分子質(zhì)量40 000的糖蛋白，表達(dá)在上皮細(xì)胞的基底側(cè)，其表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤邊緣侵襲、N分期有關(guān)，與T分期、G分級(jí)、腫瘤部位、局部復(fù)發(fā)、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移以及生存期無(wú)關(guān)[15]。研究者在結(jié)直腸癌中分離出CD26+細(xì)胞，將其注入小鼠盲腸壁后發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，在侵襲性和耐藥性方面都強(qiáng)于CD26-細(xì)胞[16]。同年，研究發(fā)現(xiàn)絲氨酸-蘇氨酸激酶在結(jié)腸干細(xì)胞中高表達(dá)，而且基因下調(diào)導(dǎo)致結(jié)腸癌干細(xì)胞成瘤及轉(zhuǎn)移能力下降[17]。研究者在建造的小鼠模型中還發(fā)現(xiàn)隱窩干細(xì)胞表達(dá)Wnt通路靶基因Lrg5可觸發(fā)腫瘤，且Wnt通路活性越高，其癌基因克隆致瘤能力越強(qiáng)[18]?，F(xiàn)在Lgr5識(shí)別結(jié)腸腫瘤干細(xì)胞的研究還不成熟，需等待用于分離Lgr5+腫瘤細(xì)胞的可靠抗體產(chǎn)生，用于今后結(jié)直腸癌的靶向治療[19]。

2 結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制

結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制主要有：機(jī)體內(nèi)抑癌基因的失活及致癌基因的激活；多種蛋白分子參與的信號(hào)傳導(dǎo)通路；腫瘤微環(huán)境的促進(jìn)作用；TSCs的增殖、分化和轉(zhuǎn)移。

3 結(jié)直腸癌腫瘤干細(xì)胞的研究?jī)r(jià)值

目前對(duì)于結(jié)直腸癌的藥物治療主要是常規(guī)和一些分子靶向藥。常規(guī)化療藥主要針對(duì)分化了的構(gòu)成腫瘤實(shí)體主要成分的腫瘤細(xì)胞，沒有顧及到TSCs，這也是經(jīng)過(guò)化放療，很多實(shí)體腫瘤僅得到部分緩解的原因。而結(jié)直腸癌TSCs較非腫瘤干細(xì)胞有更強(qiáng)的耐藥、抗凋亡和侵襲能力，經(jīng)過(guò)治療干預(yù)后處于近乎休眠狀態(tài)，容易逃避化療藥的殺傷，成為癌癥復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的根源。

隨著西妥昔、貝伐等單抗的應(yīng)用，結(jié)直腸癌患者的生命得到普遍延長(zhǎng)，但復(fù)發(fā)仍不可避免。究其原因，研究者認(rèn)為主要是由于結(jié)直腸癌TSCs通常能逃避常規(guī)化療藥而存活，誘發(fā)最微小的殘留性病變。因此TSCs的研究對(duì)腫瘤發(fā)展有決定意義，作為維持腫瘤生長(zhǎng)和侵襲的細(xì)胞群之一，是創(chuàng)新療法可選擇的靶點(diǎn)[20]之一。

4 展望

最近的數(shù)學(xué)模型提示：TSCs的致瘤性與其數(shù)量成正比[21],這與本綜述的結(jié)論相似，即結(jié)直腸癌TSCs表達(dá)陽(yáng)性，且陽(yáng)性程度越高患者預(yù)后越差，但學(xué)術(shù)界對(duì)結(jié)直腸癌TSCs的特異性仍有爭(zhēng)議，需要制定統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)得出最終結(jié)論，尋找到可以作為結(jié)直腸癌治療靶點(diǎn)的TSCs，結(jié)合藥物靶向，使之對(duì)正常干細(xì)胞沒有損傷，早日實(shí)現(xiàn)“消除腫瘤干細(xì)胞,阻止腫瘤進(jìn)展，治愈腫瘤”的目標(biāo)。

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Research progress in the study of biomaker of colorectal cancer stem cell

CHEN Qian-qian, WU Yong-juan*

(Dept. of Oncology, Baotou Cancer Hospital，Baotou Medical College，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014030, China)

CD44+,CD24+,CD166+andCD29+as colorectal cancer stem cell markers are related to colorectal cancer incidence, invasion and recurrence, the higher expression of the worse prognosis. At the same time, the associated signal transduction pathways and proteases can adjust internal environment and involve in tumor formation. Based on studies of colorectal cancer stem cell surface markers, the early presence of the tumor can be detected, tumor recurrence are reduced, and find targets and breakthrough in diagnosis and treatment of colorectal cancer.

colorectal cancer;tumor stem cells(TSCs); maker

2013-06-03

2013-09-26

內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金(2011MS1135)

*通信作者(correspondingauthor)： yongjuan1052@sina.com.cn

1001-6325(2014)03-0422-04

短篇綜述

R735.3+4

A