乳腺癌干細(xì)胞的研究進(jìn)展

劉曉宇，王 琳，段思佳，袁春雷，金 梅

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院乳腺外科，南昌 330006)

乳腺癌干細(xì)胞的研究進(jìn)展

劉曉宇，王 琳，段思佳，袁春雷，金 梅

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院乳腺外科，南昌 330006)

乳腺癌干細(xì)胞是具有自我更新、分化的能力以及很強(qiáng)的體內(nèi)成瘤能力等特性的一類細(xì)胞。越來越多的證據(jù)表明，乳腺癌干細(xì)胞在乳腺癌生長、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮重要作用。本文就近年有關(guān)乳腺癌干細(xì)胞的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

乳腺癌； 干細(xì)胞； 微環(huán)境； 信號通路

乳腺癌是威脅婦女健康最常見的惡性腫瘤之一。根據(jù)全國腫瘤登記中心的數(shù)據(jù)資料顯示，近年我國女性乳腺癌年均發(fā)病人數(shù)約24.9萬，死亡人數(shù)約6.0萬[1]。且乳腺癌發(fā)病率呈升高的趨勢，嚴(yán)重威脅著廣大居民的健康。經(jīng)過規(guī)范治療的乳腺癌患者，其中也有相當(dāng)一部分發(fā)生復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移[2]。越來越多的研究表明，乳腺癌干細(xì)胞是導(dǎo)致乳腺癌復(fù)發(fā)及侵襲轉(zhuǎn)移的重要原因，故引起業(yè)內(nèi)學(xué)者的高度重視。現(xiàn)就乳腺癌干細(xì)胞的來源、分選及鑒別、信號傳導(dǎo)通路以及微環(huán)境等方面的研究進(jìn)展作一簡要綜述。

1 乳腺癌干細(xì)胞的來源

一個(gè)多世紀(jì)前，Cohnheim和Durante就提出過腫瘤來自于干細(xì)胞的假說。后來Makino 等[3]與Hamburger等[4]先后在干細(xì)胞的理論基礎(chǔ)上提出了“腫瘤干細(xì)胞”的學(xué)說，引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的研究，腫瘤干細(xì)胞學(xué)說得到了越來越多研究結(jié)果的支持。該學(xué)說認(rèn)為腫瘤干細(xì)胞是具有自我更新、分化的能力，以及很強(qiáng)的體內(nèi)成瘤能力等特性的一類細(xì)胞，是腫瘤生長、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移的重要原因。腫瘤干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)，為臨床的腫瘤研究和治療提供了新的思路。直到2003年，Al-Hajj等[5]借助異種乳腺癌細(xì)胞移植動(dòng)物模型，首次在實(shí)體瘤中證實(shí)了乳腺癌干細(xì)胞的存在。此后，又有多個(gè)學(xué)者的研究分選與鑒別出了乳腺癌干細(xì)胞。

2 乳腺癌干細(xì)胞的分選及鑒定

2.1 根據(jù)細(xì)胞表面標(biāo)志物分選法

2003年，Al Hajj等[5]借助乳腺癌細(xì)胞移植動(dòng)物模型，從乳腺癌中分離出細(xì)胞表面分子標(biāo)記為CD44+CD24-/LowESA+的乳腺癌細(xì)胞，然后將該類乳腺癌細(xì)胞接種到NOD/SCID小鼠,均可成瘤，而使用不表達(dá)CD44+CD24-/LowESA+分子標(biāo)記的乳腺癌細(xì)胞接種 NOD/SCID小鼠，其不能成瘤，然后繼續(xù)從成瘤的小鼠中繼續(xù)分選出具有該分子標(biāo)記的乳腺癌細(xì)胞接種到NOD/SCID小鼠，經(jīng)過4次傳代后，該乳腺癌細(xì)胞成瘤能力幾乎沒有變化。這也為實(shí)體瘤中存在腫瘤干細(xì)胞提供了最直接的證據(jù)。但運(yùn)用此種細(xì)胞表型篩選法也有不完美之處,其分離出來的并不全是乳腺癌干細(xì)胞[6]。因此，利用細(xì)胞表面標(biāo)記來鑒定和分離完全的乳腺癌干細(xì)胞需要進(jìn)一步的研究。

2.2 ALDH-1

Ginestier等[7]發(fā)現(xiàn)用乙醛脫氫酶-1(ALDH-1)可以作為分離和鑒定乳腺癌干細(xì)胞的標(biāo)記。他們利用ALDH-1活性高的細(xì)胞可被熒光標(biāo)記的特點(diǎn)，通過ALDH-1在細(xì)胞里的活性表達(dá)先篩選出被熒光標(biāo)記的乳腺癌細(xì)胞與不被熒光標(biāo)記乳腺癌細(xì)胞，然后將這兩類細(xì)胞分別接種到NOD/SCID小鼠，顯示較少ALDH-1活性高的乳腺癌細(xì)胞可形成腫瘤，而大量的不被熒光標(biāo)記的乳腺癌細(xì)胞不能形成腫瘤。Liu等[8]研究發(fā)現(xiàn)此種方法標(biāo)記的乳腺癌干細(xì)胞多位于侵襲性腫瘤的中心區(qū)域，具有很強(qiáng)的生長能力。近來，Tsukabe等[9]研究表明ALDH-1用來分選HER-2陽性且Ki67高表達(dá)的的乳腺癌干細(xì)胞效果更好。

2.3 側(cè)群細(xì)胞分選技術(shù)

側(cè)群細(xì)胞分選技術(shù)是乳腺癌干細(xì)胞分離鑒定的主要方法之一。其利用乳腺癌干細(xì)胞能夠?qū)⒂卸镜臒晒馊玖吓懦黾?xì)胞外的特性來將其與普通細(xì)胞分離鑒別。Patrawala 等[10]發(fā)現(xiàn)將從人乳腺癌細(xì)胞分離出來的側(cè)群細(xì)胞移植到NOD/SCID 小鼠中，移植的側(cè)群細(xì)胞數(shù)量越多，則形成腫瘤的小鼠越多，且腫瘤形成所需時(shí)間越短。需要注意的是，目前大多數(shù)染料的毒性可能會(huì)對乳腺癌干細(xì)胞的生物學(xué)特性造成一定影響。

3 乳腺癌干細(xì)胞的信號傳導(dǎo)通路

乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展，需要乳腺癌干細(xì)胞的不對稱分裂實(shí)現(xiàn)自我更新及分化來完成。而這個(gè)過程受到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等多種因素的調(diào)控。Pece等[11]認(rèn)為乳腺癌干細(xì)胞的自我更新就是Wnt、Notch、Hedgehog等信號通路突變的結(jié)果。

3.1 Notch信號通路

Notch通過與鄰近細(xì)胞的受體相互作用，來調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長分化。一些腫瘤如乳腺癌、宮頸癌都可出現(xiàn)異常的Notch信號[12]。而Notch1做為此信號傳導(dǎo)通路的主要受體，Zardawi 等[13]研究發(fā)現(xiàn)其在Her-2 陽性型中的表達(dá)率顯著比其他亞型高。表明Notch1的陽性表達(dá)率可能與乳腺癌Her-2 亞型有關(guān)。Peng等[14]研究發(fā)現(xiàn)使Notch1失活后，培養(yǎng)的球體中乳腺癌干細(xì)胞數(shù)量及所占比例都明顯減少。

3.2 Wnt信號通路

異常激活的Wnt信號通路能使干細(xì)胞的自我更新能力異常，最終導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。Li等[15]研究證實(shí)Wnt信號通路的異常激活能夠?qū)е氯橄俑杉?xì)胞調(diào)控異常而生成腫瘤。在Wnt信號通路的下游，存在一靶基因β-catenin。HER2基因作為判斷乳腺癌預(yù)后的臨床指標(biāo)，其可以刺激β-catenin 基因的活化，從而介導(dǎo)下游靶基因 LEF的轉(zhuǎn)錄增加[16]從而導(dǎo)致腫瘤的生成。Lamb 等[17]通過微球體培養(yǎng)技術(shù)將乳腺癌干細(xì)胞與其他細(xì)胞區(qū)分后，比較兩者β-catenin蛋白表達(dá)量與下游靶基因LEF1轉(zhuǎn)錄的多少，判斷了乳腺癌干細(xì)胞中Wnt信號被激活。

3.3 Hedgehog信號通路

Hedgehog信號通路在腫瘤干細(xì)胞中，Hedgehog 信號通路異常活化。Liu 等[18]通過細(xì)胞體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，Hedgehog 信號通路在CD44+/CD24-/Lin-的細(xì)胞中被激活。 而Tanaka 等[19]使用Hedgehog信號通路抑制劑能夠抑制CD44+/CD24-/Lin-細(xì)胞群的增殖，他認(rèn)為Hedgehog信號通路的激活打破了乳腺癌干細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)干細(xì)胞進(jìn)行自我更新與分化。

Collu等[20]與Mascaro等[21]認(rèn)為，在腫瘤干細(xì)胞的自我更新與分化過程中，Notch、Wnt、Hedgehog 等這些信號通路相互之間存在復(fù)雜的關(guān)系，存在一定的相互作用，這些都需要進(jìn)一步的研究。

4 乳腺癌干細(xì)胞的微環(huán)境

正常干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞均受其生長的微環(huán)境調(diào)控。間質(zhì)細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)及血管、炎癥細(xì)胞等共同形成了腫瘤微環(huán)境，為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展提供了條件。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(tumor-associated fibroblast，TAF)是被認(rèn)為是活化的纖維細(xì)胞，在乳腺癌組織中，大多數(shù)成纖維細(xì)胞能分泌多種胞外基質(zhì)蛋白和生長因子，參與腫瘤生長[22]。Liao 等[23]發(fā)現(xiàn)，抑制成纖維細(xì)胞的活化，可抑制腫瘤血管和淋巴管的生成。從而抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展。血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)對于腫瘤的浸潤性生長和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移發(fā)揮著重要的作用，F(xiàn)an等[24]認(rèn)為VEGF 是最強(qiáng)的能夠促進(jìn)腫瘤血管生長的細(xì)胞因子。有研究[25]表明，貝伐珠單抗作為VEGF抑制劑，能夠抑制腫瘤內(nèi)新生血管的生長，從而能夠延緩腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)能降解血管基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)，使腫瘤細(xì)胞能夠進(jìn)入血管并向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[26]。Bucan等[27]研究發(fā)現(xiàn)乳腺纖維腺瘤中MMP-2、MMP-9的活性顯著低于乳腺癌組織；Katunina等[28]研究發(fā)現(xiàn)乳腺非浸潤性癌中MMP-2、MMP-9的活性顯著低于浸潤性癌。表明MMP-2、MMP-9等高表達(dá)與乳腺癌的發(fā)生密切相關(guān)。

5 結(jié)語

全國17個(gè)腫瘤登記處的生存數(shù)據(jù)顯示，人群中乳腺癌患者的1、3和5年觀察生存率分別為90.5%、80.0%和72.7%，5年相對生存率為73.0%[29]。說明乳腺癌是一種治療效果較好的癌癥。但在當(dāng)今的醫(yī)療水平下，相當(dāng)一部分乳腺癌患者還是會(huì)出現(xiàn)復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移。Patel等[30]認(rèn)為癌癥復(fù)發(fā)的最重要原因就是腫瘤干細(xì)胞對化療藥物的耐藥及抵抗。目前，臨床上還沒有特異針對乳腺癌干細(xì)胞的藥物來治療乳腺癌。但經(jīng)過多年對乳腺癌干細(xì)胞特性的研究，一些相關(guān)藥物也在不斷研究與試驗(yàn)之中。例如，Qiu 等[31]使用的靶向Notch信號傳導(dǎo)通路的藥物Notch1 單克隆抗體證明了Notch1 單克隆抗體對乳腺癌干細(xì)胞強(qiáng)大的抑制作用和抗腫瘤作用，然而相關(guān)信號傳導(dǎo)通路對正常干細(xì)胞的增殖也發(fā)揮著不可替代的作用，這些藥物也會(huì)給機(jī)體帶來較大的副作用。目前乳腺癌干細(xì)胞的研究還處于探索階段，隨著乳腺癌干細(xì)胞生物學(xué)特性和信號傳導(dǎo)機(jī)制等研究的不斷深入。乳腺癌干細(xì)胞自我更新機(jī)制、微環(huán)境及信號傳導(dǎo)途徑可能成為今后乳腺癌治療的新方向。靶向乳腺癌干細(xì)胞的治療方法也有望解決乳腺癌的轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)等問題。

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(責(zé)任編輯：劉大仁)

Recent Advances in Breast Cancer Stem Cells

LIU Xiao-yu，WANG Lin，DUAN Si-jia ，YUAN Chun-lei，JIN Mei

(DepartmentofBreastSangery,TheSecondAffiliatedHospitalofNanchangUniversity,Nanchang330006,China)

Breast cancer stem cells(BCSC) are a population of differentiated cells with self-renewal,differentiation and tumorigenic abilities.More and more evidence shows that BCSC play an important role in the growth,recurrence and metastasis of breast cancer.This paper reviews the recent advances in BCSC.

breast cancer; stem cells; micro-environment; signaling pathway

2016-09-30

江西省科技應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(20151BBG70178)

劉曉宇(1993—)，男，碩士研究生，主要從事乳腺腫瘤方面的研究。

R737.9

A

1009-8194(2016)12-0099-04

10.13764/j.cnki.lcsy.2016.12.040