趙旭,閆思琦,趙建國
(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學 研究生院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050;2.內(nèi)蒙古科技大學包頭醫(yī)學院,內(nèi)蒙古 包頭 014040;3.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院 肝膽胰脾外科,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)
胰腺癌是最致命的癌癥之一,發(fā)病隱匿,侵襲性強,預后差[1]。胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)占胰腺癌的80%~90%,在胰腺癌亞型中預后最差[2]。根據(jù)美國國家癌癥研究所2023年的估計[3],胰腺癌占所有新發(fā)癌癥病例的3.3%,占所有癌癥相關(guān)死亡的8.3%。胰腺癌的5年相對生存率為12.5%[3]。因此,早期發(fā)現(xiàn)胰腺癌是提高生存率的最有效方法[4]。
腫瘤干細胞(cancer stem cells,CSCs),也稱為腫瘤起始細胞(tumor initiating cells,TICs)參與腫瘤起始、維持及穩(wěn)定腫瘤異質(zhì)性等過程,在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用[5],被認為是腫瘤難以治愈和復發(fā)的根本原因[6]。目前,關(guān)于胰腺CSCs的研究頗多。Notch信號通路、Wnt/β-catenin通路、Hippo通路、sonic hedgehog(Shh)通路、PI3K/Akt/mTOR通路、JAK/STAT3通路等可能參與了胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展和胰腺CSCs的生物學過程[7-8]。胰腺CSCs的識別和特征將有助于為胰腺癌患者提供早期診斷和更成功的治療[9]。然而,由于缺乏特異性的標記物,導致胰腺CSCs分離和鑒定非常困難,故尋找可靠有效的胰腺CSCs標記物尤為重要。筆者對胰腺CSCs的標記物在胰腺癌的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲、耐藥及預后等方面的作用進行總結(jié)。
胰腺CSCs可表達多種分子,包括CD44、CD24、CD133、上皮細胞黏附分子(Epithelial cell adhesion molecule,EpCAM)、細胞間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)換因子(cellular-mesenchymal epithelial transition factor,c-Met)、醛脫氫酶1(aldehyde dehydrogenas 1,ALDH1)、C-X-C基序趨化因子受體4(C-X-C motif chemokine receptor 4,CXCR4)、腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白G2(ATP binding cassette subfamily G member 2,ABCG2)、雙皮質(zhì)激素樣激酶1(doublecortin-like kinase 1,DCLK-1)、谷氧還蛋白3(glutaredoxin 3,GLRX3)、富含亮氨酸重復序列的G蛋白偶聯(lián)受體5(eucine-rich-repeat-containing G-protein-coupled receptor 5,Lgr5)、Nanog、Oct4、Sox2、CD9、α6β4、巢蛋白(nestin)等[8-9]。這些分子的表達將細胞重新編程為胰腺CSCs并促進可塑性,從而使腫瘤細胞適應環(huán)境的變化并存活,是與腫瘤臨床進展和復發(fā)相關(guān)的不良預后指標[8]。然而,胰腺CSCs上只有少數(shù)已知的表面標記物表達,并且沒有鑒定出獨特的標記物來分離來自不同腫瘤類型的CSCs。因此,通常使用幾種標記物的組合來提高分離的CSCs的純度。同時表達CD44、CD24和上皮特異性抗原(epithelial specific antigen,ESA)的腫瘤細胞首先被Li等[10]定義為胰腺CSCs。研究[10]發(fā)現(xiàn),CD44+CD24+ESA+表型在體外和體內(nèi)的腫瘤起始能力(tumor-initiating capacity)比其他癌細胞增加了100倍。此外,臨床研究[11]結(jié)果發(fā)現(xiàn),CXCR4+CD133+細胞和CD24+細胞是胰腺癌病死率的獨立預測因子,患者較低的生存率與CD133、CD24和CXCR4的表達之間存在明顯關(guān)系。
CD44是透明質(zhì)酸(hyaluronic acid)和骨橋蛋白(osteopontin)的跨膜糖蛋白和細胞表面黏附受體,是胰腺癌中重要的CSCs標記物之一[12]。最近研究[13]發(fā)現(xiàn),僅存在CD44并不足以檢測CSCs,需要與另一種CSCs標記物,如CD24或CD133的雙重反應。Nallasamy等[14]研究發(fā)現(xiàn),骨橋蛋白/分泌型磷蛋白1(secreted phosphoprotein 1)可以通過調(diào)節(jié)CD44介導的干細胞標記物Nanog,ABCG2來促進胰腺癌細胞中的干性特征,沉默骨橋蛋白/分泌型磷蛋白1或CD44可能導致干性特征降低。此外,CD44還可以增加c-Met的活性,抑制Hippo信號通路[15]。CD44變異的改變在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中起著重要作用[16]。在胰腺癌中研究最廣泛的CD44變異形式是CD44v6,CD44v6表達升高在胰腺癌轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用[17]。研究[18]發(fā)現(xiàn),變異體CD44v3敲低抑制胰腺癌細胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和干性,CD44v3可作為胰腺癌干預治療的潛在候選者。此外,CD44+細胞也在胰腺癌遠處轉(zhuǎn)移和侵襲性行為及吉西他濱耐藥中發(fā)揮重要作用[19]。Kuo等[12]證明,CD44的過表達與胰腺癌患者術(shù)后5年總生存率降低相關(guān)。
CD133是一種糖基化的五跨蛋白,已作為胰腺癌的CSCs標記物[20]。CD133參與了與轉(zhuǎn)移和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)相關(guān)的多個信號通路。Liou等[21]揭示,CD133通過Wnt/β-catenin通路增強EMT,促進腫瘤侵襲性。Safa[22]發(fā)現(xiàn)CD133激活白介素1β(interleukin 1β,IL-1β)-核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)通路導致侵襲和轉(zhuǎn)移。此外,CD133+胰腺癌細胞表現(xiàn)出吉西他濱耐藥[9],有逃避放射線損傷的作用[23],從另一個角度說明胰腺癌細胞中CD133+干細胞亞群對化療及放療耐受。既往研究[24]提示CD133過表達與臨床TNM分期、分化差、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及胰腺癌患者生存率較低有關(guān)。通過多變量分析,CD44與CD133在胰腺CSCs中的高共表達被確定為患者無病生存的獨立預后因素。
CXCR4是一種G蛋白偶聯(lián)趨化因子受體,在CSCs,尤其是遷移性CSCs中上調(diào)。在胰腺CSCs中,CD133和CXCR4的聯(lián)合表達與侵襲和轉(zhuǎn)移能力的增強相關(guān),而這可通過阻斷CXCR4預防[13]。源自胰腺星狀細胞(pancreatic stellate cells,PSCs)的CXC趨化因子配體12(CXC chemokine ligand 12,CXCL12)介導胰腺癌細胞和PSCs之間的串擾以促進胰腺癌干性。ETS同源因子(ETS homology factor)通過負調(diào)節(jié)腫瘤CXCR4降低了胰腺癌對PSC衍生的CSCs支持生態(tài)位刺激的敏感度[25]。研究[26]發(fā)現(xiàn)CXCL12/CXCR4軸可能在胰腺癌的結(jié)締增生反應中發(fā)揮重要作用。CXCR4的激活通過增加Shh的產(chǎn)生來促進胰腺癌的化療耐藥特征,Shh以自分泌的方式促進EMT和胰腺癌細胞更類似干細胞的狀態(tài)[24]。曹威等[27]通過Meta分析發(fā)現(xiàn),CXCR4高表達是胰腺癌發(fā)病、淋巴轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移、高TNM分期、血管侵犯的危險因素,提示患者預后差。這些都提示CXCR4高表達可用于胰腺癌的早期診斷,其表達水平可能是胰腺癌的潛在預后分子標記物。
c-Met是肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor,HGF)的酪氨酸激酶受體,是胰腺CSCs的另一個標志記物[13]。胰腺癌細胞中c-Met的高表達與CSCs行為相關(guān):與c-Met-細胞無法形成球狀體相反,c-Met+細胞具有更高的形成腫瘤球和引發(fā)腫瘤的能力[13]。敲除c-Met或抑制c-Met在胰腺癌中的活性可以減少腫瘤微環(huán)境的形成,抑制腫瘤移植的生長,減少腫瘤的轉(zhuǎn)移[28]。在胰腺癌中,有證據(jù)[24]也強調(diào)了HGF/c-Met信號在維持胰腺祖細胞和干細胞中的重要作用,HGF/c-Met軸參與了復雜的腫瘤間質(zhì)串擾、體內(nèi)吉西他濱耐藥和耐藥腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。同時靶向配體和受體并結(jié)合化療,為有效減緩胰腺癌的進展提供了最有效的方法[29]。在臨床上,c-Met過表達是胰腺癌患者的一種不良預后標記物,與腫瘤分級、腫瘤結(jié)節(jié)抑制期增加和生存較差直接相關(guān)[24]。
ALDH1是酶的超家族成員之一,已用作胰腺癌實驗研究中的CSCs標記物[20]。ALDH1已被證明可以調(diào)節(jié)胰腺癌的增殖,并為其提供吉西他濱和環(huán)磷酰胺抗性[30]。無論體外和體內(nèi),ALDH1+胰腺癌細胞的致瘤性均高于未分選的胰腺癌細胞和ALDH1-細胞[15]。有研究[31]認為ALDH1B1本身不致癌,而卻是K-ras誘導胰腺癌的先決條件。ALDH1A3通過激活PI3K/Akt/mTOR信號通路增加胰腺癌細胞的糖酵解,從而促進腫瘤轉(zhuǎn)移[32]。此外,ALDH1的過表達與胰腺癌預后不良有關(guān)[33]。ALDH1A1水平越高,患者的預后越差,尤其是消化系統(tǒng)腫瘤[32]。
EpCAM雖然被視為CSCs標記物之一,但關(guān)于其與CSCs特異性是否相關(guān)的信息有限[24]。據(jù)報道[16],與EpCAM-細胞相比,EpCAM+胰腺癌已被證明具有增強的致瘤潛能。Dzobo等[34]通過生物信息學分析發(fā)現(xiàn),與鄰近正常組織相比,EpCAM在胰腺癌腫瘤樣本中的表達顯著上調(diào)。目前EpCAM的臨床意義及其對臨床預后的影響仍有爭議,一些臨床報道認為EpCAM高表達與預后良好相關(guān),而其他研究則認為EpCAM高表達是一個預后不良的因素[24]。
DCLK-1已被鑒定為胃腸道、胰腺和人類結(jié)腸癌細胞中的CSCs標記物[35]。DCLK-1陽性腫瘤細胞連續(xù)為胰腺上皮內(nèi)瘤變(pancreatic intraepithelial neoplasia)、原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性胰腺癌以及胰腺癌衍生的體內(nèi)和體外微球提供子代細胞[36]。還有研究[37]發(fā)現(xiàn)胰腺癌早期(I期和Ⅱ期)血清DCLK-1水平高于正常對照組,但在晚期迅速下降至正常水平。這些都提示DCLK-1可以作為胰腺癌診斷的潛在生物標記物。表達DCLK-1的胰腺癌細胞不僅顯示出腫瘤起始特征并形成類器官,還有證據(jù)[13]表明DCLK-1參與EMT的調(diào)節(jié),抑制DCLK-1表達導致EMT轉(zhuǎn)錄因子的下調(diào)。并且DCLK-1的抑制增加了胰腺癌對吉西他濱的敏感度[35]。賴氨酸特異性脫甲基酶3A(lysine specific demethylase 3A)可能通過調(diào)控DCLK-1在胰腺癌的腫瘤形成的進程中起關(guān)鍵作用,可通過賴氨酸特異性脫甲基酶3A靶向治療胰腺癌[38]。DCLK-1過表達與胰腺癌的腫瘤分期、轉(zhuǎn)移和低生存率密切相關(guān)。研究[37]發(fā)現(xiàn)DCLK-1水平高的患者TNM分期較高,淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率較高,同時DCLK-1陽性表達與胰腺癌患者更高的組織學分級、更高的術(shù)前CA19-9水平、更短的總生存時間和無復發(fā)生存期有關(guān)。
CSCs通過過表達標記物,如Sox、Nanog、Oct4,增強自我更新特征和多能性[39]。在胰腺癌中,Nanog和Oct4在胰腺癌癥組織中的過度表達導致不良后果,并且它們的敲低降低了體外和體內(nèi)胰腺CSCs的侵襲、遷移、化療耐藥性和增殖[40]。在胰腺CSCs中,ABCG2過表達[9]。ABCG2通過增強藥物外排能力介導對5-氟尿嘧啶和伊立替康的耐藥性[41]。洪樂等[42]揭示,轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子FOXO1(forkhead box 1)陰性細胞具有干細胞樣的高致瘤性,且FOXO1作為一種胰腺CSCs標記的特異性可能比胰腺癌細胞中的CD133與ALDH1更好,microRNA-21可通過調(diào)節(jié)FOXO1實現(xiàn)對胰腺癌細胞的促進作用,可見,胰腺癌中陰性表達的分子也能成為CSCs表面標記物。Wang等[43]表明,CD9為胰腺CSCs的功能標記物。相關(guān)生物信息學數(shù)據(jù)集的分析表明,CD9豐度是胰腺癌患者預后不良的獨立標記物[44]。一項功能研究[45]顯示,GLRX3參與癌細胞增殖,遷移,侵襲,腫瘤發(fā)生和維持CSCs特性,GLRX3似乎通過c-Met和Wnt信號調(diào)節(jié)CSCs表型。以上結(jié)果表明,GLRX3是胰腺CSCs的新潛在生物標記物,也可能是其治療靶點。最近,在胰腺癌中發(fā)現(xiàn)了一個以高水平的層粘連蛋白亞基γ2(laminin subunit gamma 2,LAMC2)為特征的CSCs,它經(jīng)歷自我更新和向鱗狀表型分化。用新型轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β,TGF-β)信號抑制劑vactosertib靶向表達LAMC2的細胞,可用于抑制胰腺癌患者的CSCs相關(guān)轉(zhuǎn)移[46]。由此可見,LAMC2可能是胰腺CSCs的潛在標記物。
CSCs是一種有前景的癌癥治療靶點,任何針對CSCs的治療都具有改善癌癥治療和預后的巨大潛力。本文總結(jié)了幾種當前已知的胰腺CSCs標記物在胰腺癌細胞的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲、耐藥及預后方面的作用。盡管CSCs標記物在腫瘤間或物種間的相對重疊較小,目前仍然無法確定哪些亞群細胞是CSCs,并且一些標記物的使用尚存在爭議。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷更新,越來越多的胰腺CSCs標記物將會被鑒定出來,對于胰腺CSCs在胰腺癌中的作用機制和相關(guān)信號通路的研究也日趨深入,胰腺CSCs標記物將在胰腺癌的早期診斷、靶向治療及預后評估中發(fā)揮更重要的作用。
利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。
作者貢獻聲明:趙旭直接參與文獻選題,負責文獻資料解讀分析和文章初稿撰寫;閆思琦負責文獻檢索及內(nèi)容審閱;趙建國負責文獻總體選題和設(shè)計、文獻稿件最終審閱定稿,對學術(shù)問題進行解答,并最終同意論文發(fā)表。