肿瘤干细胞与乳腺癌疗效关系的研究进展

葛洁，杨正军，曹旭晨

(天津医科大学肿瘤医院·国家肿瘤临床医学研究中心，天津300060)

乳腺癌是一种异质性疾病，这种异质性是乳腺癌治疗所面对的重要挑战。目前将乳腺癌分为雌激素受体(ER)阳性乳腺癌(Luminal A型和Luminal B型)、人表皮生长因子受体-2(HER2)过表达乳腺癌、三阴性乳腺癌。上述不同分子分型的乳腺癌治疗方案有所差异。研究发现，在上述不同分子分型的乳腺癌中，乳腺肿瘤干细胞的比例以及肿瘤干细胞表达的分子标记有明显差异。本文就乳腺肿瘤干细胞对不同分子分型乳腺癌患者疗效的影响作一综述。

1 肿瘤细胞的可塑性

许多学者认为，乳腺肿瘤干细胞可以调控乳腺癌的侵袭转移、对放化疗的治疗抵抗，从而导致肿瘤的复发。虽然已经发现，乳腺肿瘤干细胞存在多种分子标志，但是不同的分子标志是否代表不同类型的肿瘤干细胞目前仍未有定论。目前有关肿瘤干细胞的假说，主要有以下两种观点：一种假说认为肿瘤干细胞是导致肿瘤发生的细胞，另一种观点认为肿瘤干细胞的本质是维持肿瘤的增殖和进展。最新研究发现，乳腺肿瘤干细胞存在两种截然不同的细胞表型，并且可以通过上皮间质转化和间质上皮转化来实现这两种表型的相互转化。一种是表达乙醛脱氢酶(ALDH)分子标志的具有较强增殖能力的上皮表型。另一种是表达CD44+/CD24-、增殖能力较弱，但具有较强侵袭和转移能力的间质表型，从而使乳腺肿瘤干细胞具有腔面表型和基底样表型的能力[1]。这两种表型的肿瘤干细胞可以产生相应的上皮表型或间质表型的体细胞后代，从而通过释放细胞因子来增强肿瘤干细胞的自我更新能力[2]。这两种表型的改变是通过肿瘤微环境的调节从而引起表观遗传学的改变所介导的[3]。

体细胞是否可以通过去分化成为肿瘤干细胞目前尚无定论。有学者认为可以通过这一途径产生肿瘤干细胞。但是如果在山中因子(包括Oct3/4, Sox2, Klf4, 以及c-Myc)存在的情况下，分化的体细胞可以去分化变为多能干细胞[4]。有研究发现，分化的乳腺癌细胞在SLUG和SOX9蛋白存在的情况下可以通过去分化变为干细胞特性的乳腺癌细胞[5]。但是这些能够发生去分化的过程只是在体外细胞学试验中得到证实，在机体肿瘤的发生过程中是否发挥重要作用尚不明确[5]。数学模型已经表明，细胞的去分化过程和可塑性可以显著降低针对干细胞靶向治疗的敏感性以及增强肿瘤细胞的耐药性[6]。肿瘤细胞存在强可塑性的另一个表现是“血管拟态”的出现，肿瘤细胞的一小部分肿瘤干细胞可以分化产生类似血管的结构[7]。有研究发现，在乳腺癌细胞中，丝氨酸蛋白酶抑制剂E2和分泌性白细胞蛋白酶抑制剂蛋白参与了这一过程的发生[8]。

2 肿瘤干细胞与乳腺癌分子分型

乳腺癌是一种异质性疾病，可以根据ER、孕激素受体(PR)表达的状态以及HER2的表达状态将乳腺癌分为激素受体阳性型、HER2过表达型以及三阴性。基因测序的出现将以上的分子分型进一步分为Luminal型(Luminal A 和Luminal B型)、HER2过表达型以及基底样型[9]。根据不同的分子分型可以给予患者个性化的治疗。

不同分子分型的乳腺癌体细胞中上皮表型/间质表型的肿瘤干细胞比例存明显差别。低钙黏素表型的乳腺癌——通常是三阴性乳腺癌，这类乳腺癌细胞中通常含有较高比例的CD44+/CD24-和间质表型ALDH1的肿瘤干细胞。具有高增殖能力的干细胞通常具有上皮表型但是缺乏ER或PR的表达，HER2阳性的乳腺癌通常具有高比例表达ALDH1蛋白标志的干细胞，并且具有较强的增殖活性[10]。与HER2过表达型或三阴性乳腺癌相比，Luminal B型的乳腺癌肿瘤干细胞比率较低。Luminal A型的乳腺癌患者干细胞的比率最低，预后最好。

细胞之间的重塑性对于细胞的正常生理状态和机体的稳态发挥着重要作用。但是肿瘤发生的标志之一是细胞之间的重塑能力增强。上皮间质转化/间质上皮转化是促进肿瘤干细胞发生这一过程的重要机制之一。肿瘤细胞发生上皮间质转化会增强肿瘤细胞的侵袭转移能力，同时降低肿瘤细胞的增殖活性并引起化疗耐药。相反，如果肿瘤细胞发生间质上皮转化，那么这一过程会促进肿瘤细胞的增殖、并促进转移灶的产生[11]。应用阻碍这两种表型之间相互转化的药物，比如肝细胞生长因子受体、转化生长因子-β或许可以增强针对肿瘤干细胞靶向治疗的效果[12,13]。

3 肿瘤干细胞与不同分子分型乳腺癌疗效的关系

乳腺癌治疗的进展使乳腺癌患者的生存得到了明显改善。由于基因表达以及表观遗传学的调控作用，乳腺癌是一种异质性疾病。在ER阳性的乳腺癌中，组蛋白的甲基化与他莫西芬或芳香化酶抑制剂的耐药有关，并且与预后不良有关[14]。研究表明，应用组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以增强他莫西芬治疗的敏感性[15]。临床试验结果表明，联用不同种类的组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以逆转内分泌耐药，然而单用一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂并不能逆转内分泌耐药[16,17]。

肿瘤干细胞假说在肿瘤治疗中有重要意义。研究发现，肿瘤干细胞对化疗治疗不敏感，事实上放化疗会刺激肿瘤干细胞通过分泌细胞因子或DNA损伤修复机制增强自我更新的能力[18]。现在肿瘤的治疗方案主要是针对肿瘤原发灶瘤体细胞，基因突变或是表观遗传学的改变会引起远处转移灶的出现以及治疗的失败[19]。虽然肿瘤干细胞和它分化产生的肿瘤细胞存在某些相同的基因突变位点，但是肿瘤干细胞有一些独立的信号传导途径，并且不依赖于乳腺癌的分子分型。因此如果在针对分子分型进行个体化治疗的同时能够加用针对肿瘤干细胞的靶向治疗或许会显著提高乳腺癌治疗的效果[20]。

3.1 ER阳性乳腺癌 ER阳性的乳腺癌根据Ki-67指数可以分为Luminal A型和Luminal B型。虽然都可以进行内分泌治疗，但是总体来说Luminal A型患者预后优于Luminal B型。或许与Luminal A型的乳腺癌肿瘤干细胞比例比较低，分化的肿瘤细胞异质性低且对内分泌治疗敏感有关；而Luminal B型乳腺癌可能会表达一定比例ER/PR阴性的肿瘤干细胞，因此对内分泌治疗效果较差[21]。有研究发现，ALDH阳性的肿瘤干细胞不表达正常的ERα，而表达另一种亚型的ERα，从而影响内分泌治疗的效果。体外实验证实，内分泌治疗的耐药与伴随肿瘤干细胞的比例上升有关[22]。临床治疗也同样发现，新辅助内分泌治疗会引起CD44+/CD24-的肿瘤干细胞比例升高。提示同时进行内分泌治疗和靶向治疗肿瘤干细胞或许可以提高内分泌治疗的疗效。

激素受体阳性的肿瘤干细胞除受到雌激素调控外，还受许多生长因子有关的信号通路，比如磷脂酰肌醇3-激酶、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)以及HER2等的调控。已有研究证实，内分泌治疗联用mTOR抑制剂或CDK4/6抑制剂可延长ER阳性乳腺癌患者的无病生存期[23，24]。这些研究结果提示应用mTOR或CDK4/6抑制剂或许可以增强ER阳性乳腺癌患者内分泌治疗的效果。

3.2 HER2阳性乳腺癌 HER2阳性乳腺癌患者应用曲妥珠单抗治疗可以显著降低复发的风险，除曲妥珠单抗外，目前还有帕妥珠单抗以及TDM-1等靶向药物。HER2信号通路对乳腺癌患者的疾病发生以及预后有重要作用，其与乳腺癌肿瘤干细胞的自我更新有关[25]。HER2基因的扩增可以增强肿瘤干细胞比例，而应用曲妥珠单抗可以降低细胞的增殖能力。虽然目前曲妥珠单抗仅批准应用于HER2阳性的乳腺癌患者，但是回顾性临床研究发现，HER2阴性患者应用曲妥珠单抗治疗同样可以改善预后[26]。

尽管HER2靶向治疗可以改善HER2阳性乳腺癌患者的预后，但是仍有很大一部分患者会出现治疗耐药。与耐药有关的常见突变基因为第10号染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白(PTEN)基因，通常PTEN基因缺失会刺激HER2阳性乳腺癌产生上皮间质转化样的肿瘤干细胞。由于上皮间质转化样的肿瘤干细胞存在不同的表型，因此需要联合治疗策略。

3.3 三阴性乳腺癌 与其他分子分型的乳腺癌相比，三阴性乳腺癌肿瘤干细胞表达的比例是最高的，三阴性乳腺癌患者内分泌治疗及抗HER2靶向治疗无效，仅有的治疗为化疗。虽然化疗可明显改善三阴性乳腺癌患者的预后，但是也易引起化疗耐药。肿瘤干细胞比例的升高是引起化疗耐药的重要机制之一。化疗可以通过激活IL-6和IL-8来上调肿瘤干细胞的比例。最近有研究报道，分化抑制因子4是调控乳腺干细胞自我更新的重要因子，并且是三阴性乳腺癌患者预后不良的指标之一[27]。还有许多其他调控三阴性乳腺癌肿瘤干细胞的信号通路，比如Notch、Hedgehog以及IL-8-CXCR1。目前有许多临床试验正在检测上述信号通路的抑制剂是否可以改善三阴性乳腺癌患者的预后。细胞免疫治疗目前也是治疗三阴性乳腺癌的一个热点方向，虽然最近有研究提示，应用免疫治疗如程序性细胞死亡蛋白-1抑制剂可以改善一部分三阴性乳腺癌患者的预后，但是肿瘤干细胞可以通过多种机制逃脱免疫监视，因此对于肿瘤干细胞的免疫治疗仍然存在很大挑战。

4 展望

随着新化疗药物和靶向药物的不断出现，如何为乳腺癌患者制定个性化治疗方案成为目前研究重点。对乳腺癌干细胞进行靶点治疗是未来治疗的方向和热点。