崔宏偉，蘇秀蘭*

( 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050 )

近幾年，盡管在胃癌(gastric cancer，GC)的復(fù)雜癌變和分子異質(zhì)性機(jī)制方面取得了巨大的進(jìn)展，但對于胃癌患者的臨床結(jié)局改變甚微。雖然全世界胃癌的發(fā)病率有所下降，但死亡率仍然沒有降低，胃癌依然是一個世界性的健康問題[1]。探索新的治療途徑是世界范圍內(nèi)的熱點(diǎn)。胃癌干細(xì)胞(gastric cancer stem cells，GCSCs)即存在于胃癌內(nèi)部一小部分的，具有自我更新和無限增殖能力的細(xì)胞。從其假說的建立到目前研究的證實(shí)，極大地豐富了胃癌的發(fā)病機(jī)制[2]。大量研究提示，GCSCs與胃癌的侵襲、轉(zhuǎn)移和治療耐藥特性密切相關(guān)[3]。本文將基于GCSCs特性和功能及其在腫瘤進(jìn)程中涉及的自我更新信號通路、端粒酶活性與藥物抗性機(jī)制進(jìn)行闡述，以期為現(xiàn)有的胃癌治療方案聯(lián)合靶向GCSCs的治療提供新思路。

1 GCSCs的來源及其分離、特性鑒定

1.1 GCSCs的來源

GCSCs的來源尚無定論。部分研究認(rèn)為GCSCs是胃內(nèi)腫瘤的起始細(xì)胞，具有器官特異性，來源于胃腺體中正常干細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化或者發(fā)生致癌突變，隨后重新激活與干細(xì)胞相關(guān)特性的分化程度較高的祖細(xì)胞，其在胃癌進(jìn)程中產(chǎn)生多種不同類型的細(xì)胞，并促進(jìn)胃癌的侵襲、轉(zhuǎn)移和異質(zhì)性[4]。另一部分研究認(rèn)為GCSCs來源于骨髓源性細(xì)胞(bone marrow-derived cells，BMDCs)[5]。 當(dāng)慢性炎癥、感染或損傷發(fā)生，BMDCs被募集并產(chǎn)生血液元素和骨髓基質(zhì)及許多不同的細(xì)胞系[6]。Bjerkvig團(tuán)隊(duì)提出，累積的遺傳變異足以引起細(xì)胞增殖突變，促使局部或骨髓來源的成人干細(xì)胞與分化的細(xì)胞融合產(chǎn)生腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cell，CSC)[7]。此外，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)也可產(chǎn)生GCSCs。EMT是一個廣泛參與維持干細(xì)胞特性密切相關(guān)信號通路的復(fù)雜過程。期間，上皮細(xì)胞經(jīng)由喪失細(xì)胞間的接觸和細(xì)胞骨架重組機(jī)會而獲得成纖維細(xì)胞的表型。EMT有助于癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，被認(rèn)為是腫瘤傳播的關(guān)鍵步驟[8]。維持腫瘤生長的“靜止期干細(xì)胞”可能產(chǎn)生一種能夠經(jīng)歷瞬態(tài)EMT及除了干性之外的具有遷移表型的特殊類型細(xì)胞。而“遷移表型的特殊類型細(xì)胞”有助于解釋原發(fā)腫瘤易轉(zhuǎn)移的特性[9]。 Kurrey等[10]研究顯示，EMT與CSC表型的獲取，腫瘤的侵襲特性、遠(yuǎn)端傳播、化療藥物抗性與放射抵抗及治療后微小殘留灶的發(fā)生緊密相關(guān)。Yang等[11]研究表明，GC細(xì)胞轉(zhuǎn)移的傾向與間充質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換，E-cadherin表達(dá)降低及vimentin和基質(zhì)金屬蛋白酶2表達(dá)增加顯著相關(guān)。

1.2 GCSCs的識別和特性鑒定

基于GCSCs的分子特征，開發(fā)新的GC治療策略的關(guān)鍵步驟是對腫瘤啟動細(xì)胞的深入研究。隨著細(xì)胞生物及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)Ρ磉_(dá)特定表面標(biāo)記物的腫瘤細(xì)胞群實(shí)現(xiàn)快速分離。目前，鑒定GCSCs的方法有干細(xì)胞表面標(biāo)記物的檢測，DNA結(jié)合Hoechst染料的液流分析以及評價(jià)GCSCs潛在自我更新特性與體內(nèi)致瘤性的移植瘤動物模型[12]。由于缺乏GCSCs的特異性表面標(biāo)記物，導(dǎo)致GCSCs的鑒定和分離存在較大的困難。到目前為止，由于許多研究采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、材料和方法相似，而得到的結(jié)果卻不一致，甚至有的相互矛盾，這使得每一個已探明的GCSCs標(biāo)記物的特異性存在不確定性[13]。研究表明，CD44+及其變異體CD44v8-10、CD133+、ALDH1、EpCAM、CD90均可以作為GCSCs識別的表面標(biāo)志物。其中，CD44+[14]、CD133+[15]、 ALDH1[16]、 EpCAM[17]、 CD90[18]標(biāo)記的GCSCs分別與干性細(xì)胞的自我更新、多系分化、放化療藥物抗性及致瘤性的增強(qiáng)特性相關(guān)，而CD44+[19]的變異體CD44v8-10標(biāo)記的GCSCs與自我更新、多系分化特性相關(guān)。

此外，由DNA結(jié)合染料Hoechst 33342標(biāo)記的液流分析鑒定及分離所得的側(cè)群細(xì)胞(side population，SP)被認(rèn)為是干細(xì)胞，甚至是GCSCs的來源。Haraguchi等[20]研究發(fā)現(xiàn)，從人胃腸道腫瘤細(xì)胞系中分離出的SP細(xì)胞顯示了與藥物抗性相關(guān)的ATP結(jié)合盒(ATP- binding cassette，ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)體的過度表達(dá)以及與干性特征相關(guān)的上皮和間充質(zhì)標(biāo)志物的過度表達(dá)特性。Schmuck等[21]研究提示SP細(xì)胞群內(nèi)存在大量的藥物外排蛋白過表達(dá)，藥物抗性及體內(nèi)成移植瘤能力增強(qiáng)的GCSCs。

2 腫瘤干細(xì)胞與靶向治療

近年來，盡管藥理學(xué)研究及胃癌治療策略取得新進(jìn)展，但對于晚期胃癌患者的治療效果有限。此外，由于傳統(tǒng)藥物缺乏特異性而可能會對正常組織造成嚴(yán)重?fù)p害，進(jìn)一步降低了胃癌患者的生活質(zhì)量。靶向消除導(dǎo)致癌細(xì)胞生長并維持腫瘤生長的GCSCs，被認(rèn)為是治療胃癌最有希望的途徑之一[22]。目前對藥物療效的評估主要是其減小腫瘤大小的程度。然而，大多數(shù)癌組織的顯著收縮和消融并不能反映長期的治療效果。尤其是腫瘤起始細(xì)胞不受細(xì)胞靜態(tài)或細(xì)胞毒性因子的影響，在腫瘤治療明顯緩解后期引起腫瘤復(fù)發(fā)，而靶向GCSCs的治療能夠有效的預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。然而，當(dāng)前靶向GCSCs治療存在方法學(xué)的困境，包括缺乏相關(guān)的識別和分離腫瘤細(xì)胞中的腫瘤干細(xì)胞亞型的檢測方法。目前，靶向治療GCSCs集中于針對表面標(biāo)記物、自我更新特性相關(guān)信號通路及端粒酶的方法。

2.1 針對腫瘤干細(xì)胞表面標(biāo)記的靶向GCSCs治療

基于富含腫瘤干細(xì)胞的腫瘤細(xì)胞亞群的特異性表面標(biāo)志物的表達(dá)差異，結(jié)合新興的高通量測序技術(shù)并結(jié)合多種藥物和分子的納米載體而發(fā)展的新技術(shù)，使得針對腫瘤干細(xì)胞表面標(biāo)記的藥物和分子納米載體有選擇性和有效地靶向癌GCSCs。如適配體是一種無免疫的、無毒的，能穿透癌細(xì)胞膜并特異地結(jié)合到所需部位的小寡核苷酸分子[23]。 Shigdar等[24]于2011年成功分離、制備出與人胃癌、結(jié)直腸癌和乳腺癌干細(xì)胞標(biāo)志物EpCAM特異性結(jié)合的適配體，從而有效減少EpCAM標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)量。

用于標(biāo)記納米載體和共軛物的CD44配體能夠有效地減少胰腺癌、胃癌中CD44+標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)量。Smith等[25]體外實(shí)驗(yàn)表明CD133細(xì)胞毒偶聯(lián)物抑制胃癌干細(xì)胞的生長。Jiang等[26]報(bào)告CD90標(biāo)記的胃癌干細(xì)胞與HER2表達(dá)呈正相關(guān)。聯(lián)合給予化療與抗HER2靶向藥(曲妥單抗)則顯著減少CD90標(biāo)記的胃癌干細(xì)胞數(shù)量及抑制腫瘤生長。

2.2 針對GCSCs自我更新特性的靶向GCSCs治療

由于維持GCSCs的自我更新特性涉及Hedgehog (Hh)、Notch/Delta、Wnt/b-catenin、JAK/STAT和轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β等信號通路，因此，針對這些信號通路的抑制劑將成為一種重要的新型治療藥物。

2.2.1 Hedgehog信號通路 Hedgehog是一種在成人干細(xì)胞和組織的分化發(fā)育中起關(guān)鍵作用的重要信號蛋白分子。研究顯示，胃組織穩(wěn)態(tài)的失調(diào)與慢性萎縮性胃炎和腸上皮化生胃酸分泌腺中的Sonic Hedgehog(Shh)受損有關(guān)[27]。 Song等[28]的研究發(fā)現(xiàn)，在分離具有較強(qiáng)的自我更新能力與藥物抗性，表達(dá)GSC相關(guān)的標(biāo)記物(CD44、CD24和CD133)及較強(qiáng)體內(nèi)致瘤能力的GCSCs 球形克隆細(xì)胞過程中，Shh信號通路靶基因(Ptch和Gli1)的表達(dá)顯著升高。但經(jīng)Hh信號通路抑制劑環(huán)巴胺干預(yù)后，阻斷Shh通路，降低了GCSCs球形克隆細(xì)胞自我更新的特性，從而增強(qiáng)了化療藥物的敏感性。

由于Hh信號通路參與多種癌癥進(jìn)程，故靶向抑制Hh通路對于治療癌癥具有重要意義。Robotnikinin，一種能與細(xì)胞外Shh結(jié)合的小分子藥物，研究顯示其在體外能有效抑制Shh信號[29]。雖然大量研究表明，GC與Hh信號通路蛋白過表達(dá)相關(guān)聯(lián)，且臨床前實(shí)驗(yàn)中Hh抑制劑可抑制GC細(xì)胞生長，但目前抗Hh化合物尚未在胃癌患者中進(jìn)行試驗(yàn)。深入研究將展示出新型Hh拮抗劑良好的藥理性能，無疑會對GC的治療產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

2.2.2 Notch信號通路 Notch信號通路在干細(xì)胞自我更新中具有重要的意義，并參與了決定祖細(xì)胞的命運(yùn)過程。Notch信號通路在許多癌癥如肺癌、乳腺癌、卵巢癌以及白血病等的發(fā)生中發(fā)揮致癌作用[30]。 Piazzi等[31]研究表明，在GC中，Notch1活性是由Delta-like1配體的表觀遺傳沉默所控制的。Gamma-分泌酶抑制劑通過阻斷Notch受體裂解而拮抗Notch信號。糖皮質(zhì)激素與其聯(lián)合治療白血病可克服由Gamma-分泌酶抑制劑引起的嚴(yán)重胃腸道毒性副作用[32]。目前對Notch信號的蛋白酶活性抑制作用尚未在GC中發(fā)現(xiàn)顯著的抑制效果，需要進(jìn)一步研究提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

2.2.3 Wnt/β-catenin信號通路 Wnt信號通路被認(rèn)為是組織修復(fù)和干細(xì)胞更新的關(guān)鍵所在。在癌變過程中，經(jīng)典的Wnt通路與GCSCs的干性維持和增殖，EMT形成有關(guān)。因此，GCSCs的干性維持與獲得傳播所需的間充質(zhì)表型顯著相關(guān)[33]。Wnt異常激活也與胃腺癌的發(fā)展有關(guān)，而β-catenin基因突變在GCs很常見[34]。 Fan等[35]研究表明，miR-501-5p的上調(diào)激活Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)途徑并增強(qiáng)胃癌中的干細(xì)胞樣表型，提示W(wǎng)nt/β-catenin 通路對人類胃癌中干細(xì)胞樣細(xì)胞的自我更新具有重要意義。

目前，已有針對β-catenin依賴的Wnt信號級聯(lián)和抗Wnt抗體的小分子藥物開展臨床前實(shí)驗(yàn)?？股厣忱顾厥且环N基于對Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的抑制劑，目前廣泛應(yīng)用于家禽養(yǎng)殖，但研究顯示它是GCSCs的有效抑制劑。沙利霉素在乳腺癌中選擇性地消除了GCSCs，而在慢性淋巴細(xì)胞白血病中通過異常Wnt信號級聯(lián)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[36]。 Zhi等[37]研究提示，在GC中，與ALDH-low癌細(xì)胞相比，ALDH-high細(xì)胞顯示出包括Sox2、Nanog和Nestin的高表達(dá)，較強(qiáng)的克隆形成及耐藥性能的GSC特性，給予沙利霉素干預(yù)后，則顯著減少ALDH-high細(xì)胞數(shù)量。

2.3 針對端粒酶活性的靶向GCSCs治療

端?？s短會引起復(fù)制衰老或細(xì)胞凋亡。腫瘤細(xì)胞通過重新激活端粒酶(RNA模板依賴的DNA合成酶)實(shí)現(xiàn)增殖生長。因此，端粒酶活性的增加是GCSCs無限增殖的潛在原因[38]。端錨聚合酶1被認(rèn)為是有助于維持端粒酶長度的端粒特異性結(jié)合蛋白之一。Zhang等[39]研究發(fā)現(xiàn)在SGC-7901胃癌細(xì)胞系中，對端錨聚合酶1和端粒酶的聯(lián)合抑制能夠協(xié)同縮短端粒長度，因此，抑制端粒酶活性和端錨聚合酶1可以獲得良好的抗胃癌生長效果。

3 展 望

雖然關(guān)于GCSCs的研究取得一定的成就，但是仍有諸多問題需要深入探討。如目前還未建立一套可靠的GCSCs表面標(biāo)記物識別和分離的方法。此外，GCSCs表現(xiàn)出顯著的異質(zhì)性，即在單個癌癥類型中也含有不同的表型。同時，GCSCs與微環(huán)境保持著動態(tài)平衡，這使得GCSCs靶向治療更加復(fù)雜化。因此，需要對調(diào)控GCSCs狀態(tài)的途徑和分子有更全面的了解。高通量技術(shù)和生物信息學(xué)的快速發(fā)展使遺傳和表觀遺傳改變的分子標(biāo)記更容易被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而促進(jìn)胃癌生物標(biāo)志物的發(fā)展，更有利于靶向胃癌干細(xì)胞藥物的臨床前或臨床試驗(yàn)階段。雖然其療效還有待結(jié)論驗(yàn)證，但與傳統(tǒng)治療方法相比，靶向GCSCs治療分子或者藥物聯(lián)合當(dāng)前的胃癌治療方案能夠更精確地作用于目標(biāo)靶點(diǎn)，更精準(zhǔn)地抑制干細(xì)胞的特性和惡性生物學(xué)行為，這勢必為胃癌的治療帶來新的希望。