胰腺癌干細胞作為胰腺癌治療靶點的研究進展 *

劉 旭,董 勤 綜述，王震俠,趙建國 審校

(內蒙古醫科大學附屬醫院肝膽胰脾外科，呼和浩特 010050)

胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)是胰腺癌(pancreatic cancer,PC)最常見的類型，并且PDAC的發病率呈逐年上升趨勢，預計到2030年，它將成為癌癥相關死亡的第二大原因，PDAC預后非常差，5年生存率低于7%[1]。該病的低生存率主要是由于高侵襲性，固有的化療耐藥性，以及缺乏有效的靶向治療途徑。大多數PDAC患者確診時已是晚期，只有不到20%的患者有條件行手術治療[2]，所以,大多數患者必須接受化學藥物治療，但常用的化療藥物延長PDAC患者的生存期的效果并不理想。近年來，隨著人們對PDAC的認識不斷加深，越來越多的證據表明，PDAC的耐藥和轉移主要受腫瘤干細胞(cancer stem cells,CSCs)的影響。CSCs不僅在腫瘤的發生、發展過程中起著重要作用，在腫瘤的抗藥性和轉移中也起著至關重要的作用，對PDAC患者而言，CSCs可能是有效的新的治療靶點。本文就近年來國內外對胰腺癌干細胞(pancreatic cancer stem cells,PCSC)的研究進展進行綜述,并分析和討論針對PCSC的治療方案。

1 CSCs

干細胞是一種未分化的細胞，其主要特征是具有無限的增殖能力，使自我更新和分化為不同類型的細胞。無限的增殖潛能、自我更新和對凋亡的抵抗是癌細胞反映的干細胞特性。對于CSCs的來源有一種假設，即腫瘤內部存在一個層次結構，有一個獨特的CSCs群維持著癌癥進展[3]。自從人類第一次在體外分離出CSCs細胞后，CSCs幾乎在所有實體腫瘤中被發現，包括PDAC[4]。目前CSCs的確切來源尚不清楚，但由于其功能與干細胞相似,許多學者認為其可能來自轉化的干細胞或祖細胞，或通過存在于成人組織中的分化細胞的去分化而產生。在成人胰腺細胞中，即使是終末分化的細胞也表現出高度的可塑性。另外還有一種假說，認為癌細胞的可塑性在CSCs和非CSCs狀態之間轉換，是癌癥維持和發展的原因，同時認為癌細胞的“干細胞性”可能是一種狀態，而不是一個實體[5]，即非CSCs可補充CSCs池，使PDAC患者體內的腫瘤細胞很難徹底清除，不能得到較好的治療效果。

CSCs的典型特征是他們的致瘤能力，雖然CSCs在腫瘤內的細胞數量有限，但它們會促進腫瘤的生長，具有自我更新和產生異種癌細胞系的潛力。CSCs不僅具有自我更新能力還有多分化能力，還具有緩慢的細胞周期動力學、通過藥物外排轉運體對化療藥物的有效處理、增加醛脫氫酶-1活性和改變線粒體的代謝等特點[6]。

目前，在PDAC中，鑒定PCSC的方法主要有表面標記物檢測，成球生長實驗，側群細胞檢測。識別PCSC的最佳方法之一是在PC中使用流式細胞術檢測CD44、CD24、ESA、CD133和c-met等細胞表面標記物。HEIDT等[4]在2007年首次使用流式細胞術分離出PCSC,認為CD44+CD24+ESA+是PCSC表面標記物，并認為其具有侵襲性和致瘤能力。為了更方便地在臨床早期識別PCSC,可以通過血液標本進行檢測，目前有一種方法可使用微流控平臺對循環腫瘤細胞和CSCs進行分離，該平臺依舊使用針對PCSC表面標記物進行分離，可以可靠地分離CSCs，并評估腫瘤的進展，以及進行復發檢測[7]。

2 PCSC的表面標記物

缺乏可靠的細胞表面標記物阻礙了PDAC患者的早期診斷，并且越來越多的證據表明，細胞表面標記物與PC的耐藥、轉移相關。最常見的鑒別方式是使用流式細胞術分離他們，包括CD24、CD44、CD133、c-met、乙醛脫氫酶1(acetaldehyde dehydrogenase 1，ALDH1)等。HEIDT等[4]的研究提示CD24+CD44+ESA+干細胞亞群與自我更新能力及信號通路上調有關，同時他們還增加了腫瘤的生長潛力和侵襲性。盡管目前認為CD133+細胞比CD44+和CD24+細胞具有更多的致瘤和轉移潛能，但更多的觀點認為CD133表達對PDAC患者總生存期無明顯影響。c-met是一種參與腫瘤生長和轉移的新標記物。筆者發現，ALDH1在正常和惡性的干細胞中活性明顯增加，其可作為不良預后的一個預測指標。其他的PCSC表面標記物還有微管調節器DCLK1、oct4、EpCAM等。但到目前為止并未有PC的100%特異性標記物，加上CSCs的異質性，使得早期檢測PCSC變得異常困難。

然而，PCSC中并不是某一特性標記物單獨存在，往往都是幾種標記物共表達。尤其是CD22、CD44、ESA三聯體陽性在PC中的作用。最近的研究表明，其他CSCs標志物如DCLK1和CD133的表達可能與CD24、CD44、EpCAM陽性有關，這一觀察結果表明PC中大多數CSCs標志物之間存在著較強的相關性[8]。此外，SKODA等[9]發現，在生存期最短的患者腫瘤來源的細胞系中，CD24+CD44+EpCAM+CD133+細胞比例最高。這些研究表明在PC中，CSCs表面標記物之間存在著廣泛復雜的相關作用和關系，并且他們的相互作用可能會對PDAC的發展和治療產生較大影響。

3 PCSC的信號通路

已有研究表明，多種信號通路參與PCSC的進展，對這些信號通路的進一步了解有助于設計和開發新的治療靶點。

3.1 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號通路參與許多組織和器官的體細胞和干細胞的維持，并通過調節細胞周期進程、凋亡、EMT、血管生成、干性、腫瘤免疫微環境等參與PC的發生，并且Wnt失調已顯示出引起PC的耐藥性[10]。以Wnt/β-catenin信號通路為靶點可以增強PDAC化療藥物的敏感性，并且有研究表明，天然化合物樺木酸苷可能通過抑制β-catenin蛋白的表達,從而影響腫瘤的生長[11]。

3.2 Hedgehog(HH)信號通路

HH信號通路在胚胎發育和成體組織的維持中起著至關重要的作用。它的失調與腫瘤的發生密切相關，在70%的PDAC中發現了它的過度表達[12],在PDAC中它能促進腫瘤的生長和轉移[13]。有趣的是，健康胰腺中不存在HH配體的過度表達，但從胰腺腺管內上皮瘤到浸潤性腺癌，這種表達顯著增加[12]。最近的研究表明，天然化合物雷公藤內酯醇和綠磷脂二酮哌嗪-NT1721通過抑制HH信號抑制PC細胞增殖，和吉西他濱等化療藥物聯合使用可增加PDAC患者藥物敏感性，延長生存期[14-15]。

3.3 Notch信號通路

Notch信號通路在多細胞的增殖、干細胞維持、細胞調控、分化和內環境穩定中發揮重要作用，并參與血管生成[16]。CUI等[17]的研究表明，長鏈非編碼RNA-SNHG1通過激活PC的Notch-1信號通路促進PC細胞的生長和轉移。Notch信號通路也有助于EMT的調節，利用siRNA抑制Notch信號傳導部分逆轉EMT表型，這表明Notch通路參與PCSC的自我更新和EMT過程。

3.4 PI3K/AKT/mTOR信號通路

PI3K/AKT/mTOR信號通路是癌癥的主要調節因子，在腫瘤的發生過程中，他在生長、增殖、運動、存活和血管生成中起著重要作用。最近的一項研究結果表明，mTOR抑制劑雷帕霉素聯合順鉑可抑制PC細胞PI3K、AKT、磷酸mTOR的表達，導致細胞凋亡率明顯升高，從而增加化療敏感性[18]。但一項使用吉西他濱和雷帕霉素聯合治療PC局部晚期和轉移性晚期患者的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗顯示，這種聯合治療的結果是可行的，不良反應可控，但沒有顯示出任何顯著的臨床療效[19]。

在PCSC的調控中，除了上面已經闡述的幾種信號通路外，還有HIPPO、JAK-STAT、MAPK-ERK、FOXM1、IL-8/CXCR1等信號通路也都參與了PCSC活性的調節。天然化合物在阻斷PCSC的上述信號通路上均顯示出比較好的效果，并且已獲得較多實驗證實，但其具體臨床效果及臨床意義并不是很明確，需要更多的臨床試驗進行證明。

4 PCSC參與的化學耐藥性及針對PCSC為靶點的治療

目前PDAC的理想治療標準是先行手術后輔助化療，但由于缺乏早期檢測和篩查方法，對化療的耐藥及轉移,導致PDAC患者整體治療效果比較差。其中化療耐藥是腫瘤治療成功的主要障礙。許多藥物不能消除PDAC，是腫瘤復發和轉移的主要原因。CSCs的未分裂狀態G0期可保護他們免受化學藥物的細胞毒性，并代表治療后期腫瘤復發的生物學基礎[20]。CSCs介導的化療藥物的耐藥機制還不清楚，很可能是由ATP結合盒(ABC)藥物轉運蛋白，解毒酶，DNA修復能力和抗凋亡蛋白過表達介導的耐藥性。并且，CSCs在逃避免疫檢測和免疫消除方面具有優勢，有證據表明CSCs表達低水平的T細胞激活共刺激分子和高水平的T細胞抑制分子，包括PD-L1[21]。此外，即使CSCs與腫瘤轉移的確切關系尚不清楚，但腫瘤仍具有轉移能力，這可能是繼發于CSCs與癌細胞EMT之間的密切關系，這是由于存在共同的信號通路，如Wnt/β-catenin和Notch信號通路。

除了上述的細胞表面標記物和信號通路參與PCSC發生、發展，研究人員還發現，CSCs中的多個生物活性過程可以通過miRNAs來調控，miRNAs是一種內源性非編碼RNA,它能通過影響多種細胞和分子途徑和靶點發揮其調節作用，如血管生成、生長、分化、轉移、穩態等[22]。miRNA-21與吉西他濱耐藥有關，還有其他與PCSC相關的miRNA，如miR-221、miR-19、miR-155等，被證明可促進腫瘤生長、轉移和侵襲。因此，抑制這些miRNA功能可以提高化療效果。然而，miR-30b的上調會抑制EMT過程，特別是在CD24+CD44+EpCAM+患者，可以對PDAC患者進行治療[23]。這說明不同的miRNA對PCSC分別起不同的作用，并且都將參與到PCSC的調節中，故對miRNA的研究將有助于清除PCSC，提高PDAC患者的生存期。

上述信號通路中已講到，某些天然化合物也可能有助于PCSC的根除，并通過多種信號通路途徑治療PDAC患者。姜黃素和表兒茶素沒食子酸酯(EGCG)通過下調STAT3信號抑制CD44+干細胞中被證明有效，而EGCG在人PC裸鼠體內的研究表明，EGCG通過調節FOXO3轉錄因子和誘導細胞凋亡而抑制生長[24]。還有槲皮素和白藜蘆醇，他們都通過抑制EMT過程來影響PCSC,HOCA等[25]的研究證實了這一點，并且還認為槲皮素對PCSC的EMT的阻止作用大于白藜蘆醇，比白藜蘆醇更能有效地抑制腫瘤轉移。

同時，一些非癌癥相關藥物對不同的人CSCs顯示出抗癌作用，他們通過抑制一些重要的PCSC通路，對PDAC患者起到輔助治療的作用。其中抗生素類藥物最為繁多。鹽霉素已被證實通過靶向CD133+途徑可以有效地殺滅CSCs；Gramicidin是一種離子載體抗生素，通過調節巨噬細胞與腫瘤細胞的相互作用而發揮作用，并且發現它可以通過下調CD47，發揮對PCSC的抑制作用[26]；還包括其他的抗生素，如阿奇霉素、替加環素、氯霉素等都相繼被證實可對PCSC有影響。二甲雙胍通過抑制CSCs利用的線粒體氧化代謝途徑和mTOR途徑，減少PCSC的數量，靶向治療PDAC患者；他汀類藥物不僅能降低膽固醇，還能抑制癌細胞的生長、蛋白質合成和細胞周期進程，從而降低PCSC的生存能力；阿司匹林使CSCs對吉西他濱敏感，已被證明可以阻止PDAC進展，并有助于防止復發[27]。目前越來越多的非癌相關藥物被發現可以靶向針對PCSC進行治療，抑制PDAC的進展、耐藥、復發和轉移，但其對正常細胞的影響及具體臨床療效尚不明確，需要更多的臨床試驗去證明。

為了提高化療藥物的生物利用度，納米顆粒(nanoparticles,NPs)被開發用于靶向CSCs，降低細胞毒性，提高治療效果[28]。有研究表明，金納米顆粒可以增強腫瘤細胞對吉西他濱的敏感性，并且逆轉PC細胞的EMT過程，從而降低PC細胞的致瘤性，抑制PCSC生長，抑制腫瘤轉移的潛在信號通路[29]。姜黃素納米顆粒顯示出比較大的生物利用度，在大鼠模型中，與傳統姜黃素相比，吉西他濱的血液濃度-時間曲線下的面積增加了40倍以上，在人體試驗中增加了27倍[30]。利用NPs靶向CSCs，進行治療PDAC不斷被重視，并且取得了越來越多的研究成果。雖然NPs可以輔助各種靶向藥物治療PDAC，但目前NPs仍存在載藥量低、效率低的問題，已知的NPs負載雙藥模式可以暫時解決這一問題，但其仍存在雙藥選擇和配比問題，所以需要進一步開發更加有效的以PCSC為靶點的藥物遞送的NPs去徹底解決這一問題。

5 小 結

目前，大多數針對PDAC的藥物因為耐藥而不能很好地清除腫瘤細胞，導致患者預后不良，急需尋找新的靶向藥物。現在發現PCSC在PDAC發生、發展中的作用越來越大，它們是PDAC患者手術和化療后復發的原因之一。CSCs通過有限數量的關鍵途徑發揮作用，但這些細胞維持和操縱腫瘤環境的詳細機制尚不清楚。筆者認為，以PCSC的表面標記物和關鍵信號通路為靶點進行治療是延長PDAC患者術后生存期的關鍵，但以PCSC為靶點進行治療的同時，藥物對人體正常干細胞產生的影響不可忽視，因為PCSC與正常干細胞有相似的特征，如果能找到特異性的靶向藥物或找到完美的NPs去精準遞送化療藥物，那么這將成為治療PDAC患者的一個突破，但以上假設依賴于能夠精準識別PCSC，這就需要更多的實驗去探索PCSC完美的細胞表面標記物，以及更多的臨床實驗去證明相關靶向藥物的有效性，以提高PDAC患者早期診斷和總體治療效果。