結直腸癌腫瘤干細胞標記物研究進展*

蘭莉莉，黎 軍，孫 琳，李小安

成都醫學院第一附屬醫院 消化內科(成都 610500)

隨著生活方式的改變，結直腸癌(colorectal cancer,CRC)發病率及死亡率呈上升趨勢[1]，是世界上第三大常見癌癥，死亡率居世界第2位。目前，CRC的治療仍以手術為主，輔以放、化療及分子靶向治療。CRC患者的治療失敗，可能與術后殘留的腫瘤逃逸，從而引發轉移過程有關。分子靶向治療出現后，CRC患者預后明顯改善，但復發和轉移仍是CRC的兩個關鍵生存影響因素，約50%患者治療后復發。近年研究[2]發現，腫瘤組織中有一種細胞在腫瘤轉移、復發、耐藥中起著重要作用，稱為腫瘤干細胞(tumor stem cell， CSCs)。CSCs在血液系統惡性腫瘤中首先被發現，后來在CRC、肝臟、頭頸部、腦、胰腺、乳腺、卵巢腫瘤中逐漸被發現[3-9]。CSCs能夠啟動、維持和發展癌癥生長，具有自噬能力，負責腫瘤中腫瘤干細胞分化及形態多樣的腫瘤細胞形成，包括抗腫瘤治療和負責轉移的轉移細胞群[10-11]。為進一步提高靶向治療的精準度，CSCs標記物的研究迫在眉睫。本文將對CRC中識別CSCs的標志物及標志物在CRC中的預后和治療意義進行綜述。

1 CRC中CSCs標記物

1.1 醛脫氫酶亞型1(ALDH1)

醛脫氫酶(ALDH)是酶的超家族，其解毒各種內源性和外源性醛，且是視黃酸(RA)和細胞功能其他分子調節劑生物合成所必需的。ALDH1是一種ALDH的亞型，主要作用是催化醛類向羧酸的轉化[12]。在CRC中，ALDH1活性是環磷酰胺抗性的主要介質，且過表達ALDH1對CRC的增殖和進展有重要作用，其在預測CRC生物學行為和轉移的趨勢中有較大價值。高表達的DNA修復機制、ALDH1等分子泵，有助于克服CRC放化療的效果。有研究[13-14]證實，ALDH1蛋白在原發性組織中過表達與患者病理分級高、生存質量差有關。也有研究[15]報道，CRC術前接受放化療的患者，通過免疫染色顯示不同CSC標志物(包括ALDH1)的高表達水平。新輔助治療后，患者ALDH1的高表達與癌癥復發、遠處轉移和預后不良有關。此外，有研究者[16]注意到，ALDH1核表達與CRC患者總體生存期縮短有關。高ALDH活性已越來越多用作富含干細胞和祖細胞的正常細胞群的選擇標記，以及來自富含腫瘤起始干細胞樣細胞的癌組織細胞群。其常被用來鑒別乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、肺癌、白血病、多發性骨髓瘤、黑色素瘤和肝癌中干細胞。這些研究表明，ALDH1在CRC患者中是一個強有力的預后標志物，在CRC組織樣本中ALDH1表達的增加與分化程度和轉移存在相關性。

1.2 Nanog

Nanog是一種重要的胚胎干細胞(ESC)基因，其不具有傳統癌基因的功能，需要與其他分子協同作用以增強致瘤活性。由Nanog編碼的同源盒蛋白，是一種轉錄因子，調控干細胞的特性，尤其是細胞的自噬多能性。Nanog在維持CRC細胞增殖、侵襲和運動方面起著重要作用，其在CRC發展過程中對上皮間質轉化(EMA)也有貢獻。Nanog通過直接轉錄機制調控miR-200簇來調控EMT-MET的可塑性，而Nanog-miR-200軸可能是一個很好的CRC控制治療靶點[17]。通過實時聚合酶鏈反應和免疫組織化學檢測了CRC中Nanog mRNA和蛋白的表達，這些表達與CRC患者的高組織學分級、癌癥進展階段、淋巴結和肝轉移存在相關[18]。此外，研究[19]發現，Nanog的高表達與較短的生存期或無復發生存期相關。Nanog是CRC患者預后的一個潛在獨立預后因素。

1.3 SOX-2

SOX-2是sry相關的HMG-box (SOX)家族成員之一，是由具有DNA結合能力的轉錄激活域和HMG域組成的轉錄因子。性別決定區Y (SRY)-box 2 (SOX-2)是一種干細胞標志物，在維持細胞多能性和自我更新方面發揮著重要作用[20]。SOX2參與了ES細胞或多能干細胞(iPS)多能性中未分化狀態的維持，并與其他協同因子一起在成人組織穩態和再生中發揮額外的作用。Saigusa等[21]用RT-PCR和免疫組織化學方法檢測了33例直腸癌放化療后SOX-2 mRNA和蛋白水平的表達模式，發現所有患者SOX-2的mRNA和蛋白都過度表達，表明SOX-2的高表達與較差的無病生存和遠處復發相關。有研究[22]稱，SOX-2在維持CSCs自我更新方面發揮重要作用，敲除SOX-2和Oct4可降低免疫缺陷小鼠口腔癌的腫瘤大小[23]。在CRC中，SOX-2已在許多研究[24-25]中被用來鑒定CSCs。

1.4 CD133

CD133是一種五跨膜糖蛋白，由N末端的細胞外尾和C末端的短細胞內尾組成，可交替剪接或磷酸化。CD133具有5個啟動子，其中3個參與CD133轉錄。CD133被用作鑒定CRC干細胞的第一標記物。CD133陽性細胞與預后不良密切相關。CD133陽性的人類癌細胞能夠在免疫缺陷小鼠體內產生與原始細胞形態相似的癌癥，而CD133陰性的細胞則不能啟動癌癥生長[26]。CD133陽性與CD133陰性的細胞相比，顯示出較強致瘤性、自我更新途徑信號的增強和轉移增加[27-28]。研究[29-30]證明，CD133+結腸癌細胞亞群在體外和體內都具有高致瘤潛力。CD133表達與淋巴結轉移的數量和隨后的腫瘤進展直接相關[31]。CD133基因和蛋白水平表達增加、遠處復發和預后不良有關。研究[32]指出，CD133 mRNA表達預測90例Ⅱ期CRC患者生存期較差。Choi等[33]用免疫組織化學方法研究了CRC組織中CD133蛋白的表達情況，發現CD133表達與晚期癌有顯著關系。此外，CRC組織樣本免疫組織化學證明高CD133蛋白表達是一個獨立的預后因子，與CRC患者的生存時間緊密相關[34]。

1.5 CD166

CD166又稱活化白細胞粘附分子，是免疫球蛋白超家族中的跨膜糖蛋白。其由ALCAM編碼，并以5個細胞外免疫球蛋白樣結構域為特征。利用CD166作為細胞表面標記物可以鑒定結直腸間充質干細胞。

CD166表達已被研究[35-36]報道與多種癌癥的發病機制相關，包括黑色素瘤、乳腺癌、前列腺癌、食道癌、卵巢癌、膀胱癌和CRC。研究[37]表明，CD166蛋白表達與CRC患者生存時間顯著相關；CD166在CRC中經常上調，可以作為癌癥進展的獨立預后標志物。研究[38]表明，CSC標志物CD133、CD44和CD166在CRC中表達，對CRC患者的預后具有重要預測意義。此外，有學者[39]通過免疫組織化學檢查了術前放化療治療的結直腸腺癌，發現CD166蛋白的表達與癌癥消退和患者預后不良有關。

1.6 其他CRC腫瘤干細胞標記物

除上述標記物外，Oct-4、CD24、CD29、EpCAM、CD44、CD26、CD262、Flt-1均在CSCs上有表達，在促進CRC腫瘤發展、轉移和復發中起到重要作用。Padin-Iruegas等[40]證實，轉移性CRC患者外周血中存在Oct4 mRNA。CRC患者表達高Lgr-5癌癥復發的風險是低表達患者Lgr-5的10倍。 此外，有研究[41]證明，來源于CSC的CRC患者Lgr-5+細胞可能是大量的球體形成重要條件。研究[42]表明，CRC標本中的高CD262水平與不良預后相關，CD262+CRC細胞在連續過繼移植中誘導分級最高的腫瘤形成，CD262+CRC細胞對化療更具抵抗力，CD262+CRC細胞在體外產生更多的腫瘤。研究[43]報道，Flt-1可用作表面標志物以富集CRC中的CSC，選擇性消除Flt-1+CRC細胞可以改善治療結果。

2 CSCs在CRC治療中的意義

目前，傳統的手術治療及放化療能消除部分腫瘤細胞，但CSCs的殺傷作用較差，CSCs在后期復發和轉移中起主要作用，成為導致患者生存期減短及生存質量下降的主要原因。因此，針對傳統癌細胞和CSCs治療模式的發展對更好管理癌癥的臨床環境具有更大意義。確定可能的CSC標志物，對開發新的治療方法至關重要。此外，通過開發針對CSCs中活躍的特定分子治療方法，可將藥物誘導的毒性降到最低。為實現這些目標，目前正在開發針對CSCs的靶向治療策略，其通過靶向CRC的CSCs表達的選擇性標志物根除CSCs。

3 靶向清除CSCs的標記物

針對CSCs細胞表面分子特異性的單克隆抗體/免疫毒素具有選擇性清除靶CSC的潛力[44]。研究[45]表明，靶向細胞表面標志物的治療藥物(如CD133、CD44、CD26、CD29、EpCAM)具有潛在清除CSCs的作用，而CSCs又具有抑制腫瘤大小、降低癌細胞轉移潛能、降低癌細胞對化療耐藥的能力。已有研究[46]將CD133靶向的溶腺瘤病毒選擇性感染CD133+ CRC，且在已建立的腫瘤中表現出抗腫瘤發生和治療效果。這種新型感染性選擇性病毒可能是預防CRC轉移和復發的有效工具。

4 小結與展望

綜上所述，CSCs在CRC中的作用顯而易見，CSCs表面標記物CD133、CD166、Nanog、Lgr-5、ALDH1等不僅在識別干細胞中有重要作用，同時在患者治療及預后方面有很大潛力。通過上述干細胞標記物，可以分離和鑒別CRC中CSCs，且可通過檢測CRC中CSCs表面標記物預測侵襲性、治療耐藥性、癌癥復發和生存期，以及先進癌癥治療方法的發展。CSC新舊標志物相結合，可幫助患者選擇治療方案，優化患者治療后監測。相信在不久的將來，將CSC靶向治療與化療、放療、分子靶向治療、免疫治療等其他抗癌治療相結合，將提高腫瘤患者的預后及生存質量。CSCs在腫瘤發生發展及其治療預后中具有重要作用，但CSCs在腫瘤中的調控機制及轉錄調控因子仍然不明。因此，深入探究CSCs的生物學性質、功能、識別、轉錄調控因子及機制、臨床應用有助于實現對CRC患者更有效的臨床治療措施。