BTPCs在膠質母細胞瘤治療中的研究進展

樂利明 荔志云 孫建軍 李長棟 孫英甲 楊 平 耿毛毛 關海濱

膠質母細胞瘤（glioblastoma，GBM）是成人神經上皮性腫瘤中惡性程度最高、最具侵襲性、預后最差的腫瘤[1]，中位生存期僅12～18.5個月[2]。腦膠質瘤的細胞來源仍眾說紛紜，星形膠質細胞、神經干細胞和少突膠質前體細胞等均有可能是膠質瘤的起源細胞[3]。研究表明，高級別膠質瘤更有可能起源于神經干細胞（neural stem cell，NSCs）[4]。在成人哺乳動物大腦中，室管膜下區（subventricular zone，SVZ）與海馬齒狀回顆粒下層（subgranular zone，SGZ）均可產生NSCs[5]。NSCs 的增殖受細胞本身、鄰近細胞以及相鄰血管的內在和外在因素的嚴格調節[6]。這些調節機制的破壞可產生腦腫瘤繁殖細胞（brain tumor propagating cells，BTPCs）[7]，其中SVZ 的星形細胞樣神經干細胞（astrocytic-like NSCs，AL-NSCs）比其他有絲分裂后的神經細胞更容易、更快速地轉化為BTPCs[8]。BTPCs在GBM的發生、發展及腫瘤復發等過程中都起著極其重要的作用。本文就BTPCs的特征及其在GBM治療中的研究進展做一綜述。

1 BTPCs的特征

BTPCs 的特征包括細胞緩慢的分裂速度、持續的自我更新特性、極強的DNA修復能力和藥物轉運蛋白高表達[9]。目前，主要挑戰是識別及定位這個細胞群。BTPCs 能夠通過多種方式獲得耐藥性。ATP結合盒藥物轉運體的高表達可阻止細胞毒性藥物進入細胞，導致BTPCs 對包括替莫唑胺在內的烷基化劑類化療藥物耐藥，并增加腫瘤復發的風險[10]。除了化學抗性外，BTPCs 還能夠通過激活DNA 修復機制，促進干細胞標志物CD133的表達，使腫瘤細胞產生抗放療的能力[11]。這種化學和放射性抗性嚴重阻礙了腫瘤治療的成功率，因此許多GBM病人需要采用綜合治療的策略提高生存率。此外，BTPCs 通過腫瘤微管進行遷移，因此有學者建議使用新型抗腫瘤微管抑制劑IG-105治療GBM[12]。

2 BTPCs作為GBM的治療靶點

多年來，多種方法被嘗試用于針對BTPCs 的靶向治療，其中絕大多數是與傳統治療相結合，并且取得了一定的成功[13]。

2.1 靶向特異性細胞表面標志物、信號通路或BTPCs微環境

2.1.1 針對BTPCs的特異性細胞表面標志物 細胞表面標志物最經典的是CD133。CD133單獨或與增殖標志物Ki67 聯合表達往往提示GBM 病人預后較差[14]。然而與CD133+細胞相比，CD133-且增殖率較低的BTPCs 群體具有相同的致瘤特性[15]。此外，表皮細胞生長因子受體VⅢ（epidermal growth factor receptor，EGFRvⅢ）僅表達于高級別膠質瘤[16]，其抑制劑AG1478和吉非替尼不僅可以降低細胞增殖，還可以誘導BTPCs凋亡。研究發現酸性神經酰胺酶抑制劑卡莫氟增加腫瘤干細胞對放、化療更加敏感，促使細胞內神經酰胺累積，誘導細胞凋亡[17]。

2.1.2 針對異常信號傳導途徑 多種腫瘤細胞Notch信號傳導、Wnt/β-catenin 通路和PI3K/Akt 級聯途徑都顯著上調，這是靶向治療GBM 中BTPCs 的焦點[18]。例如，NSCs中Notch途徑上調促使細胞增殖和存活，從而在腫瘤發生中起重要作用[19]，還直接調節BTPCs 的維持和細胞分化。γ-分泌酶抑制劑抑制Notch 信號傳導通路，減緩膠質瘤的生長，同時也會誘導干細胞壁龕中神經元和星形膠質細胞分化，從而減少CD133陽性BTPCs的數量[20]。

2.1.3 針對BTPCs的微環境 腫瘤微環境存在維持細胞生長所必需的基本信號通路，通過缺氧調節腫瘤血管生成。缺氧誘導因子（hypoxia inducible factor，HIF）影響著許多基因的表達，其中包括VEGF[21]。HIF-1α和HIF-2α過度表達與腫瘤病人預后不良有關。HIF-2α陽性細胞與BTPC 密切接觸，表明BTPCs 可能通過與周圍細胞的聯系，促使血管生成，維持自我調節[22]。研究表明，貝伐單抗（VEGF抗體）可以特異性地抑制BTPCs 的促血管生成作用[23]。因此，針對腫瘤細胞和血管生成的聯合治療可能是消滅BTPCs的一種重要治療策略。

2.2 誘導細胞凋亡、自噬或干細胞分化 誘導細胞凋亡是減少BTPCs數量和消除腫瘤起源的一種有效方法[24]。自噬是一種細胞成分的降解和循環過程[25]。抑制自噬降低BTPCs的自我更新能力。有報道顯示化療增加腫瘤細胞的自噬，抑制自噬增加BTPCs 化療敏感性[26，27]。此外，替莫唑胺可將烷基基團轉移至DNA，若沒有及時的損傷修復，可直接導致DNA 損傷，最終引起細胞死亡[28]。

干細胞分化也是一種很有前景的治療方向，能限制具有致瘤潛力細胞的數量，并產生對放射性和化學療法具有更高敏感性的細胞。影響細胞分化的抗癌藥物可通過影響子代干細胞的有絲分裂細胞周期，阻止膠質瘤的發展和減少CD133陽性細胞[29，30]。

2.3 疫苗或表觀遺傳藥物的應用 組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）抑制劑屬于表觀遺傳藥物，作用于可逆組蛋白乙酰化和甲基化的過程。HDAC抑制劑伏立諾他（Vorinostat）能阻斷沉默信息調節因子HDAC SirT1，增加CD133 陽性膠質瘤細胞的凋亡和細胞分化[31]。

免疫細胞療法潛力巨大，受到越來越多的關注。樹突細胞疫苗ICT-107 由AIM-2，MAGE1，TRP-2，gp100，HER2/neu 和IL-13Rα2 等六種合成肽組成，這些多肽來自腫瘤相關和神經膠質瘤BTPCs 過表達的抗原。ICT-107 的Ⅲ期臨床試驗發現，ICT-107 治療可降低CD133 陽性細胞數并延長病人的生存期[32]。研究發現，GBM 中BRAF 基因的熱點密碼子會錯義突變為V600E，BRAF抑制劑維莫非尼治療小兒GBM 能使BRAF V600E 突變恢復[33]。因此，對BRAF突變進行分子檢測或DNA 測序并對BRAF V600E 特異性抗體進行免疫組織化學檢測等方法，或許為研發消除BTPCs的靶向藥物極有價值。

綜上所述，目前GBM的傳統治療方法成功率很低，這可能是由于具有侵襲性的腫瘤細胞浸潤鄰近的腦組織、腫瘤細胞的異質性和不同腫瘤細胞群體產生治療抗性所致。研究發現，BTPCs 是導致GBM瘤復發的主要原因，它們通常不受傳統治療手段的影響。BTPCs 可分化成腫瘤細胞或分裂成新的BTPCs，為GBM 細胞庫提供源源不斷的儲備。此外，BTPCs 的化學和放射抵抗性反過來導致復發性GBM 對傳統治療方法出現抵抗性。如何將針對GBM 中的BTPCs 治療方法與傳統療法相結合，這對于徹底消除腫瘤干細胞，減少GBM 復發，尤為重要。雖然，一些藥物已經進入了臨床試驗階段，但這仍需要進一步研究加以驗證以及研發出更多的BTPCs 靶向治療藥物，消滅腫瘤干細胞增殖，增加GBM病人的存活率。總之，BTPCs為GBM的治療研究提供了一個行之有效的突破口。