胃癌干細胞作為胃癌治療靶點的研究進展

李揚波，董衛國（武漢大學人民醫院消化內科，武漢 430060）

胃癌（gastric cancer，GC）是最常見的胃腸道惡性腫瘤之一，2020年全球因胃癌死亡的人數超過76.9萬人[1]。目前，胃癌的主要治療手段是放化療、手術以及綜合治療，然而目前僅有30%左右的患者可以獲得長期生存，總體病死率依然 很 高[2]。胃癌干細胞（gastric cancer stem cell，GCSC）可以通過多種機制誘導胃癌細胞的侵襲轉移和對化療的耐藥，而現有的腫瘤治療手段難以有效殺傷GCSC，因此GCSC是影響胃癌患者生存和預后的最主要原因之一，成為腫瘤治療領域的研究熱點[3]。本文概述了GCSC在胃癌發生發展過程中的作用并且總結了近年來針對GCSC靶向治療的研究進展，以期為臨床精準化治療胃癌提供有效參考。

1 GCSC

無限的增殖潛能、自我更新和對凋亡的抵抗是腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）反映出的細胞干性[4]。自從人類第一次在體外分離出CSC后，CSC幾乎在所有的實體腫瘤中都有發現，包括GCSC[5]。目前GCSC的起源尚無定論，部分科學家認為GCSC來源于胃腺正常干細胞惡性轉化或者發生致癌突變，激活祖細胞，成為腫瘤的起始細胞，并促進腫瘤的侵襲、轉移和異質性[6]。另一部分科學家則認為GCSC來源于骨髓源性細胞，累積的遺傳變異足以引起細胞增殖與突變，促使局部或骨髓來源的成人干細胞與分化的細胞融合產生GCSC[7]。此外，與維持干細胞特性密切相關的上皮間質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT）是GCSC形 成 的重要環節。EMT有助于腫瘤細胞的侵襲和轉移，導致其產生具有干性和遷移表型的特殊類型細胞，即GCSC[8]。幽門螺桿菌是胃癌的主要致病因素之一，已有研究證明，幽門螺桿菌感染可促進EMT及GCSC的產生，該過程與胃黏膜癌前病變的進展密不可分[9]。

目前，在胃癌中鑒定GCSC的方法主要有表面標記物檢測、成球生長實驗和側群細胞檢測。識別GCSC的最佳方法是使用流式細胞術檢測CD44、CD90、CD133和乙醛脫氫酶1（acetaldehyde dehydrogenase 1，ALDH1）等表面標記物，為了更方便地在臨床通過血液標本識別GCSC，可以使用微流控平臺對循環腫瘤細胞和GCSC進行分離，并評估腫瘤的進展[10]。

2 GCSC與腫瘤間質細胞

GCSC周圍的免疫微環境稱為“生態位”，“生態位”包括各種間質細胞，如成纖維細胞、血管內皮細胞、周細胞、骨髓源性細胞以及脂肪細胞等[11]。腫瘤間質細胞可以通過各種相互作用以及細胞融合與腫瘤細胞形成細胞團來支持GCSC的生存，對腫瘤間質細胞的了解有助于認識其作用于GCSC的具體機制[12]。

2.1 腫瘤相關巨噬細胞

已有研究表明，腫瘤周圍浸潤的巨噬細胞影響著腫瘤的進展和預后，這些巨噬細胞被稱為腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophages，TAM），TAM在多種腫瘤中可促進腫瘤的生長、細胞外滲和抗腫瘤免疫[13]。目前認為TAM與GCSC之間的相互作用是通過血管內皮生長因子、γ-干擾素和表皮生長因子等細胞因子的表達介導[14]。一項研究發現乳脂球表皮生長因子是一種影響細胞吞噬、血管生成和免疫耐受的生長因子，經TAM大量表達后，可促進GCSC的致瘤性和耐藥性[15]。而GCSC通過分泌趨化因子，招募TAM并傳遞促進腫瘤增殖的信號，進一步增強胃癌的發生發展[16]。TAM還可與GCSC的標記物相互作用，CD44通過誘導TAM抑制miR-328進一步上調CD44的表達，從而促進腫瘤細胞適應高氧化應激狀態[17]。TAM的一個重要特點是，可在不同條件下分化為M1型和M2型，而M2型細胞可以促進程序性死亡配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1）的表達，促進T淋巴細胞的凋亡，從而抑制細胞毒性T淋巴細胞的抗腫瘤作用[18]。

2.2 腫瘤相關成纖維細胞

腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAF）在維持TAM特性中起到了重要作用。CAF通過細胞之間的相互作用，分泌趨化因子募集單核細胞，并誘導單核細胞呈現M2型來維持TAM特性[19-20]。因此，CAF可以通過募集的TAM來增強GCSC的干性及標記物的表達，促進胃癌的發生發展。另有研究發現轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）可以顯著增強CAF對GCSC的促進作用，誘導胃癌的侵襲和轉移，提示CAF通過TGF-β信號通路直接增強GCSC的干性[21]。此外，CAF通過分泌胞外體來增強GCSC的化療耐藥性，該過程作用機制可能與增強Wnt信號通路有關[22]。綜上，CAF通過多種途徑增強了GCSC的干性特征，導致了胃癌進一步惡化，同時靶向抑制TAM和CAF可能是更好的治療方案。

3 GCSC與靶向治療

GCSC對傳統化療和放療均呈抵抗狀態，傳統的化療藥物難以清除GCSC，化療后殘留的癌細胞團中仍有GCSC富集，導致了晚期胃癌患者的預后不良[23]。因此針對GCSC的靶向治療越來越受到關注。

3.1 針對GCSC表面標記物的靶向治療

CD44是GCSC最常見的標記物并且在GCSC高表達，可以作為GCSC免疫治療的有效靶點[24]。近年來評估了多種針對CD44或CD44v亞型的單克隆抗體，如RG7356和比伐珠單抗，作為單一療法具有較好的抗腫瘤效果[25]。CD44v的高表達與胃癌的治療及預后相關，其中CD44v6可促進腫瘤增殖與耐藥性，是胃癌重要的預后指標[26]。此外，在一項動物實驗中抗CD44v6的單克隆抗體偶聯納米藥物GNS-PEGCD44v6可明顯抑制實驗動物體內的腫瘤增殖，并顯著延長生存期[27]。作為另一種GCSC高表達的標記物，CD133成為了胃癌的靶向治療研究熱點，目前已經開發了數種針對CD133的藥物。如將細胞因子誘導的殺傷細胞與抗CD133特異性抗體結合形成效應細胞群，用于靶向治療CD133高表達的GCSC[28]。一項Ⅰ期臨床試驗研究了靶向CD133的嵌合抗原受體修飾T細胞（chimeric antigen receptor-modified T-cell directed CD133，CART-133）對消化系統惡性腫瘤的作用，結果顯示接受CART-133治療的患者胃癌中的CD133陽性細胞完全清除[29]。GCSC中標記物常以共表達的形式存在，因此有學者研發了一種抗CD44與抗CD133偶聯的納米藥物CD44/CD133-ATRAPLPN被研發用于靶向CD44＋/CD133＋的GCSC，藥效明顯高于其他的單靶向藥物[30]。基于針對CD44和CD133的研究，GCSC的其他標記物也有望成為治療靶點。GCSC表面的CD47分子會抑制巨噬細胞的吞噬作用，一項臨床研究顯示，抗CD47抗體可恢復巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬作用，提示CD47也是治療GCSC的有效靶點[31]。

3.2 針對GCSC相關信號通路的靶向治療

除GCSC標記物外，Hippo、Hedgehog和Wnt/β-catenin等信號通路通過維持GCSC的干性特征，參與了胃癌的發生發展。目前科研人員正在開發靶向GCSC信號通路的藥物，通過抑制異常信號通路的活性，增強GCSC的化療敏感性，以期改善臨床治療效果。

Hippo信號通路是通過抑制細胞生長調節細胞數量和組織大小的關鍵信號通路，在多種癌癥中均檢測到了Hippo信號通路的轉導異常[32]。Hippo通路的異常導致下游分子Yes相關蛋白1（yes-associated protein 1，YAP1）的激活，使胃癌細胞具有GCSC特性[33]。目前有研究證實以Hippo信號通路為靶點，利用YAP1蛋白抑制劑維替泊芬靶向YAP1的轉錄活性可以抑制GCSC的致瘤性，從而抑制胃癌細胞的生長[34]。

Hedgehog信號通路在胚胎的發育和成體組織的維持中起著重要作用，胃組織的穩態失調與胃癌的發生和Hedgehog蛋白異常表達有關[35]。研究發現，Hedgehog信號通路抑制劑阿帕替尼干預阻斷Hedgehog通路后，GCSC自我更新的能力降低，對化療藥物更加敏感[36]。

Wnt/β-catenin信號通路通過調節細胞周期、凋亡、血管生成以及腫瘤免疫微環境等參與了胃癌的發生[37]。此外，Wnt通路在癌變過程中增強了GCSC的干性和增殖，促進了EMT的形成[38]。目前，已有針對β-catenin依賴的Wnt信號級聯和抗Wnt抗體的小分子藥物開展臨床前試驗。抗菌藥物沙利霉素是一種基于對Wnt/β-catenin信號轉導的抑制劑，能高效抑制GCSC[39]。有研究顯示，沙利霉素處理胃癌細胞后，ALDH1＋細胞數量顯著減少，并且GCSC的耐藥性明顯降低[40]。

3.3 針對GCSC相關間質細胞的靶向治療

GCSC所處的免疫微環境中，間質細胞對腫瘤細胞的干性具有重要影響，因此，針對GCSC相關間質細胞的靶向治療也是一種具有潛力的策略。以TAM為靶點的治療手段主要是減少TAM數量和抑制M2型的極化。唑來膦酸是一種雙膦酸鹽，可誘導巨噬細胞M2型向M1型極化，即減少TAM的數量。唑來膦酸已被用于治療多發性骨髓瘤和骨轉移瘤，在一項針對晚期前列腺癌患者的實驗中，唑來膦酸聯合化療組患者的中位總生存期明顯延長[41]。集落刺激因子1（colony stimulating factor 1，CSF-1）促進單核巨噬細胞的生長分化，CSF-1受體激酶抑制劑如PLX3397和BLZ945可抑制M2型的極化，其中PLX3397的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究結果顯示，24例腱鞘巨細胞瘤患者中有12例患者得到部分緩解[42]。此外，STAT3在GCSC中高表達，促進了TAM向M2型的極化，STAT3抑 制 劑CA-LCL-αCD163經CD163抗體修飾后可逆轉這種過程，抑制TAM特性從而發揮抗腫瘤作用[43]。

以CAF為靶點的治療策略主要是降低、消除CAF活性或者逆轉為靜息態成纖維細胞。白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）主要參與CAF的活化過程，美國食品藥品管理局已批準IL-6單抗（司妥昔單抗）和IL-6受體單抗（托珠單抗）用于治療骨髓增生性腫瘤，其中司妥昔單抗聯合激素治療多發性骨髓瘤的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究結果顯示，客觀緩解率高達90.9%[44]。伊馬替尼臨床上常用于治療惡性胃腸道間質腫瘤，研究發現，伊馬替尼通過阻斷血小板衍生生長因子受體信號通路降低了CAF中細胞因子表達量，從而抑制腫瘤新生血管生成[45]。另一項針對CAF的動物實驗證明，同時靶向PD-L1和TGF-β的雙效蛋白M7824可通過抑制CAF活性發揮抗腫瘤作用，目前Ⅰ期臨床研究正在進行中[46]。

3.4 其他靶向治療

端粒縮短會引起細胞凋亡，然而腫瘤細胞可通過激活端粒酶實現增殖，因此GCSC無限增殖、自我更新的潛在原因可能是端粒酶活性的增加[47-48]。端錨聚合酶被認為是有助于維持端粒長度的端粒特異性結合蛋白之一，體外實驗利用端錨聚合酶抑制劑能夠降低端粒酶活性、縮短端粒長度，因此，抑制干細胞端錨聚合酶以及端粒酶活性可以獲得良好的抑癌效果[49]。

4 總結與展望

在外科治療的基礎上，常規化療以及分子靶向治療對延長晚期胃癌患者的生存起到了關鍵作用，目前大多數針對胃癌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。大量的證據表明GCSC往往對常規化療有耐藥性，與癌癥的轉移和復發密切相關，另外免疫微環境中的腫瘤間質細胞在維持GCSC特性方面發揮著重要作用。因此筆者認為，GCSC及其“生態位”可能是針對GCSC特性治療胃癌、延長患者術后生存期的潛在治療靶點。通過進一步的研究識別胃癌免疫微環境中獨特的因子及其信號通路的相互作用，探索GCSC的特定表面標記物，可能會產生新的個性化、精準化治療手段來豐富現有的治療策略，以提高胃癌患者的總體治療效果。