神经干细胞作为药物载体应用于恶性胶质瘤治疗的研究进展

钟南哲(综述)，李维卿(审校)

(1.第二军医大学第二附属医院实习生队，上海200433;2.上海长征医院病理科，上海200003)

恶性神经胶质瘤(间变型星形细胞瘤和胶质母细胞瘤)有浸润性高、生长位置特殊、对放化疗不敏感等特点，患者的预后较差，复发率较高。胶质母细胞瘤患者在接受现行的标准治疗(包括积极的手术和放化疗)之后，其诊断后平均生存预期仍只有14个月［1］，而其接受标准化治疗后的5年存活率仅为10%［2］。神经干细胞(neural stem cell，NSC)对胶质瘤的亲向性迁移这一现象为胶质瘤治疗提供了新思路，对其相关机制和应用的探索已成为当今胶质瘤治疗研究的热点领域。现对NSC作为药物载体在恶性胶质瘤的治疗研究进展综述如下。

1 NSC在胶质瘤治疗中的应用

某些种类的干细胞对胶质瘤的亲向性使其可作为胶质瘤治疗药物的载体。其中，只有NSC和脑组织有同源性。同时，NSC的多向分化潜能使其可修复、替代因肿瘤而损伤或死亡的神经组织，如释放多种因子对周围微环境产生影响，促进受体神经通路的保护和再生［3］。此外，Ahmed等［4］报道，尽管NSC和间质干细胞有相近的胶质瘤亲向迁移能力，但NSC较后者对颅内胶质瘤特异性高，并使其运载的溶瘤腺病毒疗效更佳，提示NSC在治疗胶质瘤中优于其他类型干细胞。

2 NSC的胶质瘤亲向性及其相关机制

相关研究已证实，NSC对胶质瘤有强大亲向性和定向迁移能力，其对瘤体迁移步骤分为:包裹瘤体，浸入肿瘤核心，与肿瘤细胞混合。因此，NSC对胶质瘤细胞有较强亲向性的特性是其作为药物载体应用于胶质瘤治疗中的重要理论依据之一。

NSC对胶质瘤的亲向性的机制现尚未完全阐明。相关研究已揭示其可能涉及多个细胞因子配体/受体对的趋化性迁移。如近期有研究发现单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractantprotein 1，MCP-1/CCL2)高表达于动物和离体的F98胶质瘤细胞膜上，而该蛋白的受体CC趋化因子受体2则表达于C17.2 NSC上。且在动物实验中，C17.2 NSC表现出很强的向注射MCP-1后的脑区迁移的能力［5］。同时，肿瘤微环境也被认为可能与NSC的胶质瘤亲向性相关。缺氧环境通过使缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)蛋白在胶质瘤细胞的积蓄上调表达基质细胞衍生因子1、μ型纤溶酶原激活物受体(μPA)，血管内皮生长因子受体2等一系列细胞因子的表达，激活NSC上的相应受体使NSC向胶质瘤定向迁移。在缺氧环境下，这些受体在NSC中的表达也有相应的升高［6］。

此外，NSC对非神经源性肿瘤，如乳腺肿瘤的亲向能力［7］，及其所具有的一些肿瘤类似的自我更新能力和多分化潜能等特性，提示NSC的胶质瘤亲向性所涉及的机制可能并非胶质瘤特异。

上述研究结果显示，NSC的胶质瘤亲向性可能是一个复杂的趋化相关的信号转导网络，包括肿瘤细胞的生物学特性和所处的独特的微环境-相应细胞因子的高表达-激活NSC上的相应受体-引起细胞内的一系列改变而导致趋化性迁移。因此，对相关影响因素仍亟待探究，以通过干预这些因素促进NSC向肿瘤迁移，帮助增强其作为药物载体的应用价值。

3 NSC自身对胶质瘤抑制作用及其相关机制

NSC作为治疗胶质瘤药物载体的另一优势在于其自身对于胶质瘤增殖有一定的抑制作用。研究证实，NSC在体内和体外环境中均可抑制胶质瘤细胞的增殖生长［8］，这一结果很可能是通过NSC所分泌的某些体液因子实现的，而非NSC和胶质瘤接触等一系列物理影响所造成。在体外环境中，NSC迁移至胶质瘤细胞附近后表达骨形成蛋白7，并通过激活胶质瘤细胞的骨形成蛋白受体产生其下游的p-Smad1/5/8，从而抑制胶质母细胞瘤干细胞的功能和其相关的细胞标志物(如恶性胶质瘤增殖中广泛表达的转录因子Olig2)的表达。在动物实验中NSC亦通过类似的途径抑制胶质母细胞瘤干细胞成瘤［9］。同时，NSC产生的一些其他体液因子(如卵泡抑素)，也被证实可抑制胶质瘤的增殖［10］。

值得注意的是，NSC在迁移至胶质瘤细胞附近后通过产生多种体液因子抑制胶质瘤生长的行为仅说明其有一定的抑瘤能力，而尚无研究证实这种自身抑瘤能力可达到治疗所需。对参与这种行为的多种因子仍需进一步探索，以对其进行干预，提升NSC的抑瘤能力，降低可能的不良反应，从而能更精确地控制NSC在体内的行为。

4 使用NSC为载体的基因治疗药物

近年针对NSC作为药物载体的研究所涵盖的治疗药物主要包括细胞因子，酶/前药对，病毒颗粒，基质金属蛋白酶和抗体等。其中，研究较为深入的治疗药物是细胞因子。

近期对能诱导包括胶质瘤在内的多种肿瘤细胞凋亡的肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)的研究证实，不仅在单独使用由NSC介导的TRAIL治疗能起到抑制胶质瘤的作用，且在和其他化疗药物合用的情况下可降低胶质瘤的耐药性，提高其疗效，如同时给替莫唑胺能够增强由NSC表达的经亮氨酸拉链融合Flt3L(Fms-like tyrosine kinase 3 ligand)细胞外域修饰的TRAIL(S-TRAIL)对胶质瘤的抗瘤作用［11］。此外，Balyasnikova等［12］发现，在体外实验中，利用NSC表达TRAIL抑制胶质瘤细胞增殖时加入蛋白酶体抑制剂硼替佐米(bortezomib)，能够通过上调胶质瘤细胞的TRAIL受体——死亡受体(DR5)达到协同治疗的作用。除TRAIL外，一些白细胞介素(interleukin，IL)，如通过间充质干细胞表达的IL-18、IL-12［13-14］，以及由NSC表达的IL-23［15］均能起到有效抑制胶质瘤生长的作用，提示多种细胞因子可以以NSC为载体治疗胶质瘤。

NSC也可被应用于表达相应的酶催化体内已存在的前药(prodrug)，即通过酶/前药配对的方式进行胶质瘤治疗，或称为“自杀基因治疗”。其具体机制为:当给予前药之后，由NSC所表达的酶就会将前药转化为其有活性的形式(如磷酸化的甘昔洛韦或氟胞嘧啶)以干扰DNA合成，诱导增殖中的肿瘤细胞发生凋亡。而保证该给药方式精确性的重要原因在于NSC的“旁观者效应”，即当NSC迁移至胶质瘤细胞附近后通过缝隙连接和凋亡囊泡向邻近的胶质瘤细胞释放有毒性的代谢产物。因此，这种给药方式可能较普通化疗效果更好，不良反应更低。现已初步证实有效酶/前药对包括环磷酰胺激活酶细胞色素P4502B6(CYP2B6)/环磷酰胺，细胞因子脱氨酶/氟胞嘧啶和单纯疱疹病毒胸腺嘧啶脱氧核苷激酶/甘昔洛韦等［16-18］。

同时，通过NSC释放病毒颗粒也可能是一种有效手段，即使有杀伤肿瘤功能的病毒在NSC中复制后，在NSC迁移至胶质瘤细胞附近后释放出来，感染肿瘤细胞并产生杀伤作用。Ahmed等［19］在对条件复制腺病毒(CRAd)进行基因修改后得到CRAd-S-pk7，使其能更有选择性地在胶质瘤细胞中复制，减轻其对正常脑组织的损害。该研究小组证实通过NSC运载CRAd-S-pk7进行胶质瘤治疗不仅能抑制胶质瘤的增殖，还较直接单独使用CRAd-S-pk7进行治疗使实验动物的中位生存时间增加了50%，且以NSC为载体释放CRAd-S-pk7后仅在注射NSC的半脑能探测到该病毒。该方法治疗胶质瘤仍存在的问题包括更为安全的病毒种类、病毒对NSC运载体本身的影响等。

此外，基质金属蛋白酶也被认为有应用于NSC介导的胶质瘤治疗的潜力，如在动物实验中使NSC迁移至胶质瘤并表达人基质金属蛋白酶2的一个自然产生的片段——PEX后，可使胶质瘤体积缩小90%［20］。

5 问题与展望

近年的相关实验从一定程度上揭示NSC作为药物载体应用于恶性胶质瘤治疗的良好应用前景，但上述所涉及的药物中究竟哪种是最佳选项，现在仍缺乏有关的横向比较，而各个药物潜在的不良反应仍缺乏相应探究。距离将该手段真正造福于患者尚需更为全面的研究和了解。其他主要担忧包括:NSC的成瘤性，可用于人体治疗的NSC系的确认及NSC在人体内迁移能力和行为的调控等。

5.1 NSC的成瘤性 近期的多项报道揭示NSC在不同环境下有分化为肿瘤细胞的能力。Wu等［21］报道人胚纹状体来源NSC注入裸鼠体内后，可能分化为低分化的神经内分泌瘤。而近期关于脑肿瘤细胞起源和NSC与脑肿瘤细胞间关系的分子水平的研究从更深层次揭示两者之间的联系［22］。同时，NSC和胶质瘤细胞各自的信号转导通路间存在许多相通之处［23-24］。此外，特殊的肿瘤微环境也被认为可能影响NSC向肿瘤细胞方向分化［25］。因此，NSC与肿瘤间的关系仍需进一步研究，以明确其向肿瘤方向分化的潜能、所需条件及相关机制，以减少移植NSC后的成瘤性风险。

5.2 可用于治疗恶性胶质瘤的NSC系的确定 现在对于可用于临床治疗的NSC系的确定仍处于起步阶段，对于NSC作为药物载体进行胶质瘤治疗的现有研究所用的细胞系也并不统一。理论上最为理想的NSC来源为受者自身。但利用该来源的NSC须经过培育增殖、基因修饰等一系列过程，耗时长，花费高。因此，对于有较高临床应用价值的治疗恶性胶质瘤的NSC系尚需进一步实验比较和验证。

5.3 NSC药物载体在治疗人体内恶性胶质瘤的可行性与效果 现有的关于NSC药物载体治疗恶性胶质瘤的实验绝大部分是以裸鼠为实验对象，因此亟待证实在动物水平中的相应疗效能否在患者身上复制，且该治疗手段是否会引起人特异性的不良反应。可喜的是，一项旨在探究NSC作为药物载体治疗复发恶性胶质瘤的临床实验(NCT01172964)已通过美国食品药品管理局批准，并由2010年起开始实施。

此外，在该方面还需深入探究的方向包括:移植NSC的具体途径;移植NSC可能引起的免疫反应;以NSC为载体的各种药物的疗效比较和不良反应的确定;相关伦理问题等。因此，在该方面开展积极研究有重要的实际价值，以助于在不远的未来能够有根治恶性胶质瘤切实有效的治疗手段。

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