胰腺癌肿瘤干细胞相关信号途径研究进展

刘大全，刘洪斌，李东华

胰腺癌肿瘤干细胞相关信号途径研究进展

刘大全，刘洪斌，李东华

肿瘤干细胞；胰腺癌；分子信号途径

肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSC）是指肿瘤组织中少数具有无限增殖能力、自我更新能力和多项分化能力的细胞，在很大程度上正是肿瘤干细胞的存在决定了肿瘤的发生和发展[1-2]。另一方面，胰腺癌是临床常见的恶性肿瘤之一，由于其恶性程度高，对化疗药物敏感度低，预后较差，因此对胰腺癌新的治疗方法的探索具有重要意义[3-4]。我们就胰腺癌肿瘤干细胞相关分子信号途径的研究进展进行综述。

1 胰腺癌肿瘤干细胞的鉴定

目前大多数学者是根据肿瘤干细胞特殊的表面标志物对其进行鉴定的。其对肿瘤干细胞的鉴定还没有形成统一的标准，常用的筛选标志分子有CD133、CD44、CD24和上皮细胞特异性抗原（epithelial-specific antigen，ESA;又称为上皮细胞黏附分子epithelial cell adhesion molecule，Ep-CAM)。常用的胰腺癌肿瘤干细胞筛选方法为：使用流式细胞分离系统对CD133+；CD133++CXCR4+；CD44++CD24++ESA+；CD133++ABCG2+等细胞进行分选[5]。研究人员对原发性胰腺导管腺癌来源的细胞进行筛选，结果发现0.2%～0.8%的胰腺癌细胞为CD44++CD24++ESA+细胞[6]，1%～3%的胰腺癌细胞为CD133+细胞，在CD133+的细胞中10.3%～37.4%与CD44++CD24++ESA+细胞重叠[7],CD133++CXCR4+细胞则更容易在有转移倾向的胰腺癌细胞中被筛选出来[7]。需要说明的是，CXCR4为基质细胞衍生因子1（stromal cell-derived factor 1，SDF1)的受体，SDF1是肿瘤微环境中由成纤维细胞产生的一种趋化因子，由SDF1和CXCR4构成的信号通路在肿瘤的侵袭和转移中发挥重要的作用[8]。虽然通过上述标准筛选出细胞的致瘤能力明显高于普通胰腺癌细胞，但同时也说明目前还没有制定出统一的肿瘤干细胞特异性鉴定方法，由于胰腺癌及其他恶性肿瘤的肿瘤干细胞具有表面抗原的多样性，这也说明仅靠细胞表面抗原的识别方法，还难以准确地对肿瘤干细胞进行鉴定。

2 胰腺癌肿瘤干细胞的分子信号途径

许多相对保守的信号通路对干细胞的自我更新起调节作用，并决定了干细胞的最终方向。对胰腺来说，这些信号通路在胚胎的形成和胰腺的自我更新时期都起着重要作用。有证据显示，某些信号通路在胰腺癌肿瘤干细胞中被特异性的激活，并有可能成为胰腺癌新的治疗靶位点。

2.1 胰腺癌肿瘤干细胞生长发育相关信号途径 首先是PDX1基因途径，PDX1是一个胰腺发育早期起重要作用的启动基因，该基因所编码的蛋白是胰十二指肠同源蛋白1（pancreas and duodenum homeobox protein 1,PDX1）。在胰腺自我更新时，PDX1会在胰腺导管细胞中短暂地表答。对胰腺导管腺癌的研究中发现，不论在mRNA水平还是在蛋白水平PDX1在肿瘤侵袭的边缘区域都是高表达的[9]。而PDX1的表达程度又与肿瘤的大小、分化程度以及淋巴结转移等密切相关。这些特性都与CD133+，CXCR4+的胰腺癌肿瘤干细胞的特性非常吻合[7]。

其次是Notch信号系统，Notch是非常保守的信号系统，其受体多与相邻细胞间的膜结合配体结合而被激活。Notch途径的激活过程是γ-分泌酶作用于Notch受体的细胞内结构域，该结构域从膜上脱落，移位到细胞核调控基因表达，从而影响细胞的分化、增殖、凋亡、黏附、迁移和血管生成等过程。通过对胰腺癌动物模型和胰腺癌患者的癌组织的研究发现，不论是Notch途径的组成元件还是其靶基因，在上述胰腺癌组织中都是高表达的[10]。动物实验的结果提示，大剂量使用γ-分泌酶抑制剂可以抑制肠上皮细胞的增殖。目前一系列的γ-分泌酶抑制剂正在进行治疗乳腺癌的I期和II期临床试验，其临床疗效还有待进一步明确[11]。

另外还包括Sonic Hedgehog（SHH）基因家族途径，Hedgehog基因家族在生物体的发育过程中起重要的作用。研究表明，SHH在不同组织中均可促进干细胞的增殖，在许多肿瘤的发展过程中SHH途径都有不同程度的激活。Li等[6]对CD44+、CD24+和 ESA+的胰腺癌肿瘤干细胞与正常胰腺上皮细胞中的SHH表达水平进行检测，结果发现前者的表达水平是后者的46倍。这充分说明SHH信号途径在胰腺癌的发生、发展过程中是极度活跃的。Smoothened(SMO)是SHH途径的一个重要组成部分，其特异性抑制剂为环王巴明（cyclopamine，是一种天然的甾体类生物碱）。使用SMO高表达的胰腺癌细胞株接种裸鼠，应用cyclopamine治疗后，肿瘤的体积明显减小，其侵袭程度和转移能力也明显减弱[12-13]。目前SHH信号途径与胰腺癌肿瘤干细胞相关性的研究正在开展，但对胰腺癌SHH途径的探索性治疗仅停留在体外实验和动物实验阶段，针对胰腺癌患者SHH途径的临床治疗还未正式开展。

2.2 胰腺癌肿瘤干细胞分子标志物相关信号途径 首先是CD133途径，细胞表面蛋白CD133是鉴定胰腺癌肿瘤干细胞的重要分子标志物。由胰腺癌组织分离出CD133+的肿瘤干细胞，其致瘤能力明显高于普通胰腺癌细胞，此外，如果上述CD133+的肿瘤干细胞经过接种、成瘤、二次分离后其致瘤能力则进一步增强[14]。Maeda等[15]对80例接受胰头癌切除术的患者进行了一项研究，结果发现，虽然CD133的表达与否与肿瘤的分化程度及TNM分期无关，但拥有CD133+癌细胞的患者预后普便较差。虽然CD133的表达与胰腺癌患者的预后有一定的联系，但目前积累的数据还不足以认定CD133是胰腺癌患者的生存指标之一。

其次是SDF1–CXCR4轴，无论是胚胎时期胰腺的形成还是损伤胰腺的修复都需α-趋化因子受体CXCR4及其配体SDF1的参与。SDF1–CXCR4可以促进细胞的增殖和迁移并促进胰管的形成。实验研究表明：在胰腺癌肿瘤干细胞发生转移之前如果使用特异性抑制剂（AMD-3100或AMD-070）阻断CXCR4的表达，那么胰腺癌的转移率将会明显降低[16]。但是目前CXCR4抑制剂的临床使用仅限于白血病和艾滋病，对胰腺癌的治疗还没有进入临床应用阶段。

还有CD44途径，CD44、CD22和ESA组合在一起也是鉴定胰腺癌肿瘤干细胞的分子标志物。CD44是透明质酸的糖基化细胞表面受体，参与细胞之间和细胞与基质之间的相互作用。CD44基因编码的产物是一组结构相似的CD44蛋白异构体，其中CD44v6是转移性肿瘤的分子标志物之一，也是评价胰导管腺癌预后的重要因素。一项针对42例手术切除的胰腺癌标本进行的免疫组化分析发现，CD44v6和CD44v2的表达程度与患者的生存率呈负相关[17]。Charrad等[18]使用抗CD44的单克隆抗体（H90和A3D8）来治疗移植了人急性粒细胞白血病细胞的NoD–sCID小鼠，该抗体可以干扰肿瘤干细胞和细胞外基质的相互作用，从而抑制癌细胞的增殖和诱导癌细胞凋亡。但到目前为止，对胰腺癌的抗CD44的方法还没有进入临床研究阶段。

上皮细胞特异性抗原（epithelial-specific antigen,ESA）是一种细胞黏附分子并在上皮组织中广泛表达，其在胰腺癌中也有较高的表达量。Fong等[19]对153例胰腺癌标本进行免疫组化分析，发现56%的标本中ESA是高表达的，而且对晚期胰腺癌的病例来说，ESA的表达水平与患者的生存率呈负相关。

PI3K–AKT–mTOR途径参与肿瘤的生长、细胞的增殖、血管形成等过程。PI3K–AKT–mTOR途径一方面能够抑制促凋亡因子，另一方面还能够激活凋亡抑制因子从而促进细胞增殖。而抑癌基因PTEN则通过负性调控PI3K–AKT–mTOR途径而抑制细胞增殖，当PTEN低表达时，AKT活性增加进而激活Wnt信号途径，刺激细胞持续增长，导致肿瘤的发生。有研究表明，如果胰腺癌细胞株中PTEN低表达时，那么该细胞将对抗癌药物gemcitabine产生耐药性[20]。AKT激活其靶蛋白mTOR的过程可以被rapamycin等药物抑制，目前选择性的AKT抑制剂对胰腺癌的治疗研究已经进入二期临床研究阶段[21]。

3 展望

虽然传统的放、化疗方法对胰腺癌的治疗起到一定的作用，但其对肿瘤干细胞的杀伤作用却并不明显，未来胰腺癌的治疗方向之一应该从杀灭肿瘤干细胞的角度入手[22]。由于CD24、CD44、ESA、CD133和 CXCR4等信号分子不仅在胰腺癌肿瘤干细胞表面表达，同时在机体正常细胞上已有一定程度的表达，并且迄今为止胰腺癌肿瘤干细胞与其周围细胞的界限划分还不十分明确，那么对肿瘤干细胞的治疗就存在一个药物作用位点的特异性问题，如何能够准确的区分和鉴定胰腺癌肿瘤干细胞是急需解决的重点问题之一[23]。总之，越来越多的研究表明，胰腺癌肿瘤干细胞已经成为胰腺癌治疗的新的靶点，随着研究的不断深入，可能会为胰腺癌的治疗带来新的希望。

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R735.9

A

1007-6948(2011)01-0116-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2011.01.051

天津市南开医院（中西医结合急腹症研究所）（天津 300100）

（收稿：2010-06-12 修回：2010-09-10）

（责任编辑 傅 强）

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