田梅， 高靜， 黃金秋， 王藝錦， 曹進(jìn)， 戚雪勇

(江蘇大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

乳腺癌是發(fā)生在乳腺腺上皮組織的惡性腫瘤，由于其侵略性和對(duì)傳統(tǒng)療法的反應(yīng)不足，引發(fā)了極高的發(fā)病率和病死率[1]。據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)，乳腺癌全球新增病例數(shù)及其發(fā)病率正逐年上升，預(yù)計(jì)到2040年將增至3 020萬(wàn)[2]。目前，通常采用手術(shù)、放療和化療等傳統(tǒng)方法治療乳腺癌，但是存在各種問(wèn)題，如手術(shù)切除不徹底易復(fù)發(fā)，放療和化療特異性差、引發(fā)耐藥性和治療副作用較大等，致患者治療及預(yù)后效果不佳。細(xì)胞療法作為一種獨(dú)特的治療策略，已廣泛用于各種疾病，其中，間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)因其獨(dú)特的生物學(xué)功能，如向組織損傷和腫瘤部位遷移的趨向性和作為藥物遞送載體的特性，在癌癥治療方面具有很大的潛力。目前MSCs已作為一種新型治療策略廣泛用于乳腺癌的治療，且有望進(jìn)一步改善乳腺癌患者的預(yù)后?；诖?，本文針對(duì)脂肪、臍帶、胎盤和骨髓來(lái)源的MSCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞的生物學(xué)影響及MSCs在乳腺癌治療策略方面的主要研究進(jìn)展作一綜述。

1 MSCs特性與潛能

MSCs是一種具有多向分化和自身更新能力的多能細(xì)胞，來(lái)自胚胎發(fā)育最早期的中胚層，分布范圍廣，可從多種組織中分離培養(yǎng)，包括骨髓、脂肪、臍帶和胎盤等[3]。由不同組織分離培養(yǎng)的MSCs雖在蛋白質(zhì)譜系表達(dá)和功能特性方面有差異性，但均符合國(guó)際細(xì)胞治療學(xué)會(huì)制定的干細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)：具有黏附性；表達(dá)CD73、CD90及CD105細(xì)胞表面標(biāo)志物，且不表達(dá)CD34、CD45、CD14或CD11b、CD19或CD79α及人類組織相容性抗原-DR(HLA-DR)等表面分子；具備三系分化(成骨、成脂、成軟骨)潛能[4]。MSCs具有向組織損傷或炎癥部位遷移的能力，通常在各種細(xì)胞因子、生物活性分子、趨化因子和生長(zhǎng)因子的作用下參與免疫調(diào)節(jié)和動(dòng)態(tài)平衡。研究表明，腫瘤的形成與機(jī)體損傷相似，通過(guò)不斷沉積生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和基質(zhì)重塑蛋白，并伴隨一系列的促纖維化反應(yīng)，從而使腫瘤部位成為“一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)愈合的傷口”；在此過(guò)程中，產(chǎn)生的內(nèi)分泌和旁分泌信號(hào)可在腫瘤微環(huán)境中招募MSCs[5]，即MSCs的腫瘤趨向性，也稱之為MSCs對(duì)腫瘤細(xì)胞的遷移行為。目前已證實(shí)多種來(lái)源的MSCs均對(duì)腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出固有的趨向性。

MSCs參與免疫調(diào)節(jié)，通過(guò)細(xì)胞間相互作用和產(chǎn)生細(xì)胞因子進(jìn)而抑制T細(xì)胞增殖和免疫反應(yīng)；MSCs具有分泌趨化因子、細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子的能力，并能影響周圍組織的生物活性因子的分泌。除此之外，MSCs還具有強(qiáng)大的增殖能力和多向分化潛能，可分化成多種不同類型的細(xì)胞，修復(fù)體內(nèi)各種組織和細(xì)胞損傷，并作為替代受損組織或病理?yè)p傷的主要細(xì)胞來(lái)源[6]。MSCs由于自我更新能力、多能性、腫瘤趨向性和免疫調(diào)節(jié)等特性，在腫瘤治療領(lǐng)域得到了廣泛的研究及應(yīng)用。

2 MSCs對(duì)腫瘤的雙重作用

用MSCs治療癌癥是一把雙刃劍，因其具有抗腫瘤和促腫瘤雙重特性，其促腫瘤特性主要如下。研究表明，在腫瘤微環(huán)境中癌細(xì)胞產(chǎn)生多種生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和趨化因子誘導(dǎo)MSCs向腫瘤部位募集；MSCs可能通過(guò)分泌生長(zhǎng)因子、促進(jìn)血管形成、創(chuàng)造生態(tài)位等抑制機(jī)體對(duì)癌細(xì)胞的免疫反應(yīng)，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移[7]。同時(shí)，MSCs可能通過(guò)影響腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移以及血管生成、癌癥干細(xì)胞生成和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化等促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，其機(jī)制主要包括促進(jìn)腫瘤基質(zhì)細(xì)胞功能增強(qiáng)和數(shù)量增加，促進(jìn)血管生成，抑制對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞存活、侵襲、轉(zhuǎn)移以及耐藥性等[8]。

除促腫瘤外，MSCs也具有抗腫瘤作用。體內(nèi)外研究表明，MSCs可通過(guò)多種機(jī)制抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，如調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)通路和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制血管生成和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等[9]。He等[10]研究發(fā)現(xiàn)，MSCs的條件培養(yǎng)基在體內(nèi)外均能下調(diào)信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)基因表達(dá)水平，抑制腫瘤生長(zhǎng)，并減弱腫瘤細(xì)胞遷移。由于MSCs對(duì)腫瘤細(xì)胞的反應(yīng)復(fù)雜，涉及多種機(jī)制，因此臨床使用應(yīng)了解MSCs對(duì)腫瘤的具體作用。

3 不同來(lái)源MSCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

MSCs對(duì)腫瘤生物學(xué)的影響可能因其來(lái)源和腫瘤類型而異，因此本文針對(duì)不同來(lái)源的MSCs如骨髓、臍帶、脂肪和胎盤等對(duì)乳腺癌的作用機(jī)制及影響效果進(jìn)行分析，并評(píng)估其促瘤或抗瘤作用，并對(duì)乳腺癌治療潛力進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng)析。見(jiàn)表1。

3.1 脂肪干細(xì)胞對(duì)乳腺癌細(xì)胞的作用

脂肪干細(xì)胞(adipose-derived stem cells，ASCs)來(lái)源于白色脂肪組織，具有分泌活性、多向分化潛能、易獲取和產(chǎn)量高等特點(diǎn)[10]。ASCs越來(lái)越多地用于乳腺癌手術(shù)后的重建手術(shù)，如乳房切除術(shù)后的軟組織重建。

研究表明，ASCs分泌的多種因子與乳腺癌的發(fā)展相關(guān)，且ASCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞的作用主要由細(xì)胞外信號(hào)介導(dǎo)[21]。ASCs與乳腺癌系4T1細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，ASCs及其分泌因子顯著刺激腫瘤上皮細(xì)胞增殖、遷移和侵襲；并且在三陰性乳腺癌的小鼠乳腺癌移植模型中，ASCs促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[11]。

與上述報(bào)道相反，部分體外研究表明，ASCs的細(xì)胞外信號(hào)在乳腺癌的進(jìn)展中表現(xiàn)出抑制作用。ASCs與乳腺癌SKBR3細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，ASCs明顯抑制SKBR3細(xì)胞增殖，可能與基質(zhì)衍生因子-1α(stromal-derived factor-1a,SDF-1α)/CXCR4信號(hào)軸相關(guān)；同時(shí)，ASCs改變腫瘤細(xì)胞的形態(tài)，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，增加乳腺球的形成、細(xì)胞融合和增強(qiáng)SKBR3細(xì)胞遷移，可能與乳腺癌細(xì)胞中MSCs分泌的細(xì)胞因子和趨化因子的誘導(dǎo)相關(guān)[12]。由此表明，ASCs與乳腺癌細(xì)胞之間存在多層次且復(fù)雜的關(guān)系。

3.2 臍帶MSCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞的作用

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(umbilical cord-derived mesenchymal stem cells，UCMSCs)是一種從臍帶組織華通氏膠中分離出來(lái)的細(xì)胞，具有取材方便、來(lái)源廣泛、無(wú)倫理學(xué)爭(zhēng)議、細(xì)胞量大、易于分離和純化等特點(diǎn)。研究表明，UCMSCs通過(guò)多種復(fù)雜的機(jī)制及信號(hào)通路影響腫瘤的進(jìn)展；一方面，UCMSCs在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中起抗腫瘤作用，具體表現(xiàn)為① UCMCSs通過(guò)分泌因子誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡，從而抑制腫瘤進(jìn)展[22]；② UCMSCs通過(guò)增加腫瘤細(xì)胞凋亡蛋白酶表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，從而抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移；另一方面，UCMSCs可通過(guò)抑制血管生成從而抑制乳腺癌細(xì)胞的進(jìn)展[19]。目前關(guān)于UCMSCs抑制腫瘤生長(zhǎng)的具體機(jī)制尚未完全清楚，但部分研究指出一些潛在的機(jī)制：UCMSCs通過(guò)產(chǎn)生因子導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期停滯，并以此激活荷瘤動(dòng)物的抗腫瘤免疫反應(yīng)[23]；另有研究認(rèn)為，UCMSCs通過(guò)細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的化學(xué)信號(hào)與鄰近的癌細(xì)胞進(jìn)行通信[16]。

3.3 胎盤MSCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞的作用

胎盤含有豐富的MSCs，具有采集方便、易于擴(kuò)增培養(yǎng)，非侵入式手段獲取不會(huì)引起倫理問(wèn)題，移植免疫排斥反應(yīng)小及表達(dá)多種造血相關(guān)因子等特點(diǎn)，成為MSCs的極好來(lái)源。胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞(placental mesenchymal stem cells，PMSCs)來(lái)源于胚外中胚層，具有免疫調(diào)節(jié)、抗炎、促血管生成、細(xì)胞保護(hù)和再生特性[24]。研究表明，未經(jīng)修飾的PMSCs通過(guò)分泌細(xì)胞因子和與腫瘤細(xì)胞相互作用進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞增殖[17]。與此同時(shí)，研究證實(shí)PMSCs可顯著降低乳腺癌MDA-MB231細(xì)胞系增殖和遷移，并抑制相關(guān)血管生成[18]。研究表明，無(wú)論是皮下注射還是靜脈注射PMSCs都不會(huì)形成腫瘤，從一定程度上證實(shí)了PMSCs的安全性[25]。由此表明，PMSCs在乳腺癌治療中具有一定的潛能。

3.4 骨髓MSCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞的作用

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)來(lái)源于骨髓基質(zhì)，是一種多能細(xì)胞，具有自我更新、多譜系分化、遷移、抗炎和免疫調(diào)節(jié)等能力[26]。研究表明，將BMSCs與乳腺癌細(xì)胞4T1共培養(yǎng)，BMSCs可促進(jìn)體外腫瘤細(xì)胞的增殖和體內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)，其促進(jìn)作用可能歸因于腫瘤微環(huán)境中促血管生成因子的表達(dá)增加以及血管生成[19]。但是，另有研究顯示，BMSCs同樣具有抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，這可能與神經(jīng)激肽受體-1(neurokinin receptor-1,NK1R-Tr)表達(dá)水平下調(diào)有關(guān)；NK1R-Tr是維持骨髓基質(zhì)中乳腺癌細(xì)胞靜止表型的關(guān)鍵因素，BMSCs分泌的SDF-1α可能通過(guò)下調(diào)NK1R-Tr表達(dá)進(jìn)而維持乳腺癌細(xì)胞的靜止表型[20]。在乳腺癌進(jìn)展中BMSCs表現(xiàn)出抑制或促進(jìn)的雙重作用，兩者之間明確的作用關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

4 MSCs的乳腺癌治療策略

目前結(jié)合干細(xì)胞治療乳腺癌的方法很多，如采用基因編輯、干細(xì)胞外泌體修飾、納米藥物遞送等；已有大量研究采用基于基因改造MSCs的腫瘤治療策略，并且也顯示出有效的抗腫瘤活性；與此同時(shí)，MSCs在腫瘤靶向治療藥物遞送載體方面也表現(xiàn)出較大的發(fā)展?jié)撃躘13]，如表2所示。

4.1 MSCs作為藥物遞送載體

具有癌癥歸巢能力的納米工程細(xì)胞的靶向藥物遞送已成為一種有用的治療策略，而MSCs作為抗癌藥物遞送載體，開(kāi)辟了治療藥物直接靶向遞送至腫瘤部位的新途徑，這得益于MSCs對(duì)腫瘤部位的趨向性和對(duì)細(xì)胞毒性藥物的相對(duì)耐藥性等特點(diǎn)[40]。

研究表明，利用納米顆粒裝載化療藥物可有效保護(hù)MSCs免受與有毒藥物的直接相互作用，并在MSCs上形成外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如轉(zhuǎn)鐵蛋白納米粒；此外，MSCs作為生物治療平臺(tái)，遞送免疫基因質(zhì)粒IL-12和光敏劑亞甲藍(lán)，實(shí)現(xiàn)了治療劑的腫瘤歸巢遞送和光免疫治療效果的增強(qiáng)[28]。同時(shí)MSCs作為一種新型納米工程MSCs遞送系統(tǒng)，通過(guò)負(fù)載多柔比星聚合物偶聯(lián)物用于乳腺癌肺轉(zhuǎn)移的全身治療，采用內(nèi)吞和膜結(jié)合雙重載藥模式進(jìn)而實(shí)現(xiàn)MSCs中多柔比星偶聯(lián)物的最大量，展現(xiàn)了出色的載藥穩(wěn)定性并保留了MSCs的干性和抗腫瘤潛力[29]。由此表明，納米工程MSCs可視為將納米顆粒遞送至轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞的載體。

4.2 基因改造MSCs

對(duì)MSCs進(jìn)行基因工程改造可使其過(guò)表達(dá)某些所需的元件和可溶性因子，如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、趨化因子、轉(zhuǎn)錄因子、酶和微小RNA等，還可通過(guò)遺傳修飾改善各種細(xì)胞特性如存活、歸巢和免疫調(diào)節(jié)等，進(jìn)一步增強(qiáng)其治療潛力[41]。

研究表明，UCMSCs可用作抗腫瘤基因載體，以減緩腫瘤生長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)半衰期并降低目的基因在體內(nèi)的細(xì)胞毒性，Shen等[42]研究證實(shí)經(jīng)基因轉(zhuǎn)染的UCMSCs通過(guò)產(chǎn)生IFN-β抑制乳腺癌細(xì)胞增殖并進(jìn)一步引發(fā)其死亡。此外，可通過(guò)慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)基因改造，使MSCs分泌相關(guān)蛋白或表達(dá)目的基因，從而破壞鄰近腫瘤細(xì)胞的旁觀者效應(yīng)或抑制腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移[43]。

表2 MSCs對(duì)乳腺癌的治療策略

4.3 MSCs外泌體

MSCs衍生的細(xì)胞外囊泡在腫瘤微環(huán)境中起重要作用，是腫瘤微環(huán)境內(nèi)腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的通訊方式。細(xì)胞外囊泡包括外泌體、由細(xì)胞內(nèi)體產(chǎn)生的最小囊泡部分以及由質(zhì)膜出芽產(chǎn)生的微泡[44]。外泌體通常為多泡體的小腔內(nèi)囊泡，直徑一般為20～200 nm，由多種類型細(xì)胞分泌，來(lái)源豐富且分布廣泛，通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)、mRNA和miRNA等在細(xì)胞間通訊中發(fā)揮作用[45]。MSCs外泌體富含mRNA、miRNA和可溶性因子(包括細(xì)胞因子和趨化因子)等，并能進(jìn)一步轉(zhuǎn)移至腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，或靶向腫瘤細(xì)胞內(nèi)的某個(gè)特定分子進(jìn)而發(fā)揮激活或沉默其表達(dá)的作用[46]。MSCs外泌體已成為靶向腫瘤的潛在治療方法。

外泌體具有低免疫原性、毒性、高生物相容性和循環(huán)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，可有效地將治療藥物靶向至腫瘤部位并抑制腫瘤進(jìn)展。而MSCs外泌體可運(yùn)載某些分子進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移、免疫以及新生血管形成。如表2所示，MSCs外泌體可將各種RNA、mRNA、小分子活性物質(zhì)等轉(zhuǎn)運(yùn)至乳腺癌細(xì)胞中，通過(guò)抑制mTOR/HIF-1α/VEGF信號(hào)軸，顯著降低相關(guān)因子的表達(dá)，抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移及增殖，或抑制乳腺癌細(xì)胞的活性使其處于休眠狀態(tài)，進(jìn)而抑制乳腺癌細(xì)胞的遷移和增殖[32-36]。

但是，MSCs外泌體也可通過(guò)相關(guān)信號(hào)通路增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞活性，并促進(jìn)細(xì)胞增殖進(jìn)而影響腫瘤進(jìn)展。有研究表明，ASCs外泌體可增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的增殖能力和遷移速率，甚至可以在體外保護(hù)乳腺癌細(xì)胞免受血清衍生物或化療藥物誘導(dǎo)所致的細(xì)胞凋亡[37]。另有研究表明，ASCs外泌體通過(guò)激活Wnt信號(hào)通路促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞遷移和增殖[38]。此外，UCMSCs可通過(guò)激活ERK通路顯著增強(qiáng)人乳腺癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲[39]。這種差異一定程度上可能與腫瘤類型和所處微環(huán)境有關(guān)，很大程度上可能取決于MSCs來(lái)源的組織類型，但是具體原因有待于進(jìn)一步研究。

5 總結(jié)和展望

不同來(lái)源的MSCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞的生物學(xué)作用不同，其中ASCs和BMSCs對(duì)乳腺癌細(xì)胞的影響呈抗腫瘤和促腫瘤雙重作用，而UCMSCs與PMSCs更多表現(xiàn)為抑制作用，抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力。MSCs與乳腺癌細(xì)胞的相互作用涉及多種復(fù)雜機(jī)制，可能包括細(xì)胞融合、旁分泌效應(yīng)、細(xì)胞外信號(hào)介導(dǎo)或免疫調(diào)節(jié)等方式，利用MSCs自身分泌調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)激活或抑制靶信號(hào)通路和分泌相關(guān)細(xì)胞因子進(jìn)而影響腫瘤生長(zhǎng)。

總之，MSCs在乳腺癌治療方面展現(xiàn)出了一定的治療潛能。然而MSCs對(duì)乳腺癌的發(fā)展具有抑制和促進(jìn)雙重作用，因此有待深入研究MSCs與乳腺癌進(jìn)展的作用機(jī)制，闡明各信號(hào)通路的作用及影響，明確MSCs用于乳腺癌治療的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)，并制定出相應(yīng)的解決方案。