胰腺癌干细胞作为胰腺癌治疗靶点的研究进展 *

刘 旭,董 勤 综述，王震侠,赵建国 审校

(内蒙古医科大学附属医院肝胆胰脾外科，呼和浩特 010050)

胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)是胰腺癌(pancreatic cancer,PC)最常见的类型，并且PDAC的发病率呈逐年上升趋势，预计到2030年，它将成为癌症相关死亡的第二大原因，PDAC预后非常差，5年生存率低于7%[1]。该病的低生存率主要是由于高侵袭性，固有的化疗耐药性，以及缺乏有效的靶向治疗途径。大多数PDAC患者确诊时已是晚期，只有不到20%的患者有条件行手术治疗[2]，所以,大多数患者必须接受化学药物治疗，但常用的化疗药物延长PDAC患者的生存期的效果并不理想。近年来，随着人们对PDAC的认识不断加深，越来越多的证据表明，PDAC的耐药和转移主要受肿瘤干细胞(cancer stem cells,CSCs)的影响。CSCs不仅在肿瘤的发生、发展过程中起着重要作用，在肿瘤的抗药性和转移中也起着至关重要的作用，对PDAC患者而言，CSCs可能是有效的新的治疗靶点。本文就近年来国内外对胰腺癌干细胞(pancreatic cancer stem cells,PCSC)的研究进展进行综述,并分析和讨论针对PCSC的治疗方案。

1 CSCs

干细胞是一种未分化的细胞，其主要特征是具有无限的增殖能力，使自我更新和分化为不同类型的细胞。无限的增殖潜能、自我更新和对凋亡的抵抗是癌细胞反映的干细胞特性。对于CSCs的来源有一种假设，即肿瘤内部存在一个层次结构，有一个独特的CSCs群维持着癌症进展[3]。自从人类第一次在体外分离出CSCs细胞后，CSCs几乎在所有实体肿瘤中被发现，包括PDAC[4]。目前CSCs的确切来源尚不清楚，但由于其功能与干细胞相似,许多学者认为其可能来自转化的干细胞或祖细胞，或通过存在于成人组织中的分化细胞的去分化而产生。在成人胰腺细胞中，即使是终末分化的细胞也表现出高度的可塑性。另外还有一种假说，认为癌细胞的可塑性在CSCs和非CSCs状态之间转换，是癌症维持和发展的原因，同时认为癌细胞的“干细胞性”可能是一种状态，而不是一个实体[5]，即非CSCs可补充CSCs池，使PDAC患者体内的肿瘤细胞很难彻底清除，不能得到较好的治疗效果。

CSCs的典型特征是他们的致瘤能力，虽然CSCs在肿瘤内的细胞数量有限，但它们会促进肿瘤的生长，具有自我更新和产生异种癌细胞系的潜力。CSCs不仅具有自我更新能力还有多分化能力，还具有缓慢的细胞周期动力学、通过药物外排转运体对化疗药物的有效处理、增加醛脱氢酶-1活性和改变线粒体的代谢等特点[6]。

目前，在PDAC中，鉴定PCSC的方法主要有表面标记物检测，成球生长实验，侧群细胞检测。识别PCSC的最佳方法之一是在PC中使用流式细胞术检测CD44、CD24、ESA、CD133和c-met等细胞表面标记物。HEIDT等[4]在2007年首次使用流式细胞术分离出PCSC,认为CD44+CD24+ESA+是PCSC表面标记物，并认为其具有侵袭性和致瘤能力。为了更方便地在临床早期识别PCSC,可以通过血液标本进行检测，目前有一种方法可使用微流控平台对循环肿瘤细胞和CSCs进行分离，该平台依旧使用针对PCSC表面标记物进行分离，可以可靠地分离CSCs，并评估肿瘤的进展，以及进行复发检测[7]。

2 PCSC的表面标记物

缺乏可靠的细胞表面标记物阻碍了PDAC患者的早期诊断，并且越来越多的证据表明，细胞表面标记物与PC的耐药、转移相关。最常见的鉴别方式是使用流式细胞术分离他们，包括CD24、CD44、CD133、c-met、乙醛脱氢酶1(acetaldehyde dehydrogenase 1，ALDH1)等。HEIDT等[4]的研究提示CD24+CD44+ESA+干细胞亚群与自我更新能力及信号通路上调有关，同时他们还增加了肿瘤的生长潜力和侵袭性。尽管目前认为CD133+细胞比CD44+和CD24+细胞具有更多的致瘤和转移潜能，但更多的观点认为CD133表达对PDAC患者总生存期无明显影响。c-met是一种参与肿瘤生长和转移的新标记物。笔者发现，ALDH1在正常和恶性的干细胞中活性明显增加，其可作为不良预后的一个预测指标。其他的PCSC表面标记物还有微管调节器DCLK1、oct4、EpCAM等。但到目前为止并未有PC的100%特异性标记物，加上CSCs的异质性，使得早期检测PCSC变得异常困难。

然而，PCSC中并不是某一特性标记物单独存在，往往都是几种标记物共表达。尤其是CD22、CD44、ESA三联体阳性在PC中的作用。最近的研究表明，其他CSCs标志物如DCLK1和CD133的表达可能与CD24、CD44、EpCAM阳性有关，这一观察结果表明PC中大多数CSCs标志物之间存在着较强的相关性[8]。此外，SKODA等[9]发现，在生存期最短的患者肿瘤来源的细胞系中，CD24+CD44+EpCAM+CD133+细胞比例最高。这些研究表明在PC中，CSCs表面标记物之间存在着广泛复杂的相关作用和关系，并且他们的相互作用可能会对PDAC的发展和治疗产生较大影响。

3 PCSC的信号通路

已有研究表明，多种信号通路参与PCSC的进展，对这些信号通路的进一步了解有助于设计和开发新的治疗靶点。

3.1 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin信号通路参与许多组织和器官的体细胞和干细胞的维持，并通过调节细胞周期进程、凋亡、EMT、血管生成、干性、肿瘤免疫微环境等参与PC的发生，并且Wnt失调已显示出引起PC的耐药性[10]。以Wnt/β-catenin信号通路为靶点可以增强PDAC化疗药物的敏感性，并且有研究表明，天然化合物桦木酸苷可能通过抑制β-catenin蛋白的表达,从而影响肿瘤的生长[11]。

3.2 Hedgehog(HH)信号通路

HH信号通路在胚胎发育和成体组织的维持中起着至关重要的作用。它的失调与肿瘤的发生密切相关，在70%的PDAC中发现了它的过度表达[12],在PDAC中它能促进肿瘤的生长和转移[13]。有趣的是，健康胰腺中不存在HH配体的过度表达，但从胰腺腺管内上皮瘤到浸润性腺癌，这种表达显着增加[12]。最近的研究表明，天然化合物雷公藤内酯醇和绿磷脂二酮哌嗪-NT1721通过抑制HH信号抑制PC细胞增殖，和吉西他滨等化疗药物联合使用可增加PDAC患者药物敏感性，延长生存期[14-15]。

3.3 Notch信号通路

Notch信号通路在多细胞的增殖、干细胞维持、细胞调控、分化和内环境稳定中发挥重要作用，并参与血管生成[16]。CUI等[17]的研究表明，长链非编码RNA-SNHG1通过激活PC的Notch-1信号通路促进PC细胞的生长和转移。Notch信号通路也有助于EMT的调节，利用siRNA抑制Notch信号传导部分逆转EMT表型，这表明Notch通路参与PCSC的自我更新和EMT过程。

3.4 PI3K/AKT/mTOR信号通路

PI3K/AKT/mTOR信号通路是癌症的主要调节因子，在肿瘤的发生过程中，他在生长、增殖、运动、存活和血管生成中起着重要作用。最近的一项研究结果表明，mTOR抑制剂雷帕霉素联合顺铂可抑制PC细胞PI3K、AKT、磷酸mTOR的表达，导致细胞凋亡率明显升高，从而增加化疗敏感性[18]。但一项使用吉西他滨和雷帕霉素联合治疗PC局部晚期和转移性晚期患者的Ⅰ/Ⅱ期临床试验显示，这种联合治疗的结果是可行的，不良反应可控，但没有显示出任何显着的临床疗效[19]。

在PCSC的调控中，除了上面已经阐述的几种信号通路外，还有HIPPO、JAK-STAT、MAPK-ERK、FOXM1、IL-8/CXCR1等信号通路也都参与了PCSC活性的调节。天然化合物在阻断PCSC的上述信号通路上均显示出比较好的效果，并且已获得较多实验证实，但其具体临床效果及临床意义并不是很明确，需要更多的临床试验进行证明。

4 PCSC参与的化学耐药性及针对PCSC为靶点的治疗

目前PDAC的理想治疗标准是先行手术后辅助化疗，但由于缺乏早期检测和筛查方法，对化疗的耐药及转移,导致PDAC患者整体治疗效果比较差。其中化疗耐药是肿瘤治疗成功的主要障碍。许多药物不能消除PDAC，是肿瘤复发和转移的主要原因。CSCs的未分裂状态G0期可保护他们免受化学药物的细胞毒性，并代表治疗后期肿瘤复发的生物学基础[20]。CSCs介导的化疗药物的耐药机制还不清楚，很可能是由ATP结合盒(ABC)药物转运蛋白，解毒酶，DNA修复能力和抗凋亡蛋白过表达介导的耐药性。并且，CSCs在逃避免疫检测和免疫消除方面具有优势，有证据表明CSCs表达低水平的T细胞激活共刺激分子和高水平的T细胞抑制分子，包括PD-L1[21]。此外，即使CSCs与肿瘤转移的确切关系尚不清楚，但肿瘤仍具有转移能力，这可能是继发于CSCs与癌细胞EMT之间的密切关系，这是由于存在共同的信号通路，如Wnt/β-catenin和Notch信号通路。

除了上述的细胞表面标记物和信号通路参与PCSC发生、发展，研究人员还发现，CSCs中的多个生物活性过程可以通过miRNAs来调控，miRNAs是一种内源性非编码RNA,它能通过影响多种细胞和分子途径和靶点发挥其调节作用，如血管生成、生长、分化、转移、稳态等[22]。miRNA-21与吉西他滨耐药有关，还有其他与PCSC相关的miRNA，如miR-221、miR-19、miR-155等，被证明可促进肿瘤生长、转移和侵袭。因此，抑制这些miRNA功能可以提高化疗效果。然而，miR-30b的上调会抑制EMT过程，特别是在CD24+CD44+EpCAM+患者，可以对PDAC患者进行治疗[23]。这说明不同的miRNA对PCSC分别起不同的作用，并且都将参与到PCSC的调节中，故对miRNA的研究将有助于清除PCSC，提高PDAC患者的生存期。

上述信号通路中已讲到，某些天然化合物也可能有助于PCSC的根除，并通过多种信号通路途径治疗PDAC患者。姜黄素和表儿茶素没食子酸酯(EGCG)通过下调STAT3信号抑制CD44+干细胞中被证明有效，而EGCG在人PC裸鼠体内的研究表明，EGCG通过调节FOXO3转录因子和诱导细胞凋亡而抑制生长[24]。还有槲皮素和白藜芦醇，他们都通过抑制EMT过程来影响PCSC,HOCA等[25]的研究证实了这一点，并且还认为槲皮素对PCSC的EMT的阻止作用大于白藜芦醇，比白藜芦醇更能有效地抑制肿瘤转移。

同时，一些非癌症相关药物对不同的人CSCs显示出抗癌作用，他们通过抑制一些重要的PCSC通路，对PDAC患者起到辅助治疗的作用。其中抗生素类药物最为繁多。盐霉素已被证实通过靶向CD133+途径可以有效地杀灭CSCs；Gramicidin是一种离子载体抗生素，通过调节巨噬细胞与肿瘤细胞的相互作用而发挥作用，并且发现它可以通过下调CD47，发挥对PCSC的抑制作用[26]；还包括其他的抗生素，如阿奇霉素、替加环素、氯霉素等都相继被证实可对PCSC有影响。二甲双胍通过抑制CSCs利用的线粒体氧化代谢途径和mTOR途径，减少PCSC的数量，靶向治疗PDAC患者；他汀类药物不仅能降低胆固醇，还能抑制癌细胞的生长、蛋白质合成和细胞周期进程，从而降低PCSC的生存能力；阿司匹林使CSCs对吉西他滨敏感，已被证明可以阻止PDAC进展，并有助于防止复发[27]。目前越来越多的非癌相关药物被发现可以靶向针对PCSC进行治疗，抑制PDAC的进展、耐药、复发和转移，但其对正常细胞的影响及具体临床疗效尚不明确，需要更多的临床试验去证明。

为了提高化疗药物的生物利用度，纳米颗粒(nanoparticles,NPs)被开发用于靶向CSCs，降低细胞毒性，提高治疗效果[28]。有研究表明，金纳米颗粒可以增强肿瘤细胞对吉西他滨的敏感性，并且逆转PC细胞的EMT过程，从而降低PC细胞的致瘤性，抑制PCSC生长，抑制肿瘤转移的潜在信号通路[29]。姜黄素纳米颗粒显示出比较大的生物利用度，在大鼠模型中，与传统姜黄素相比，吉西他滨的血液浓度-时间曲线下的面积增加了40倍以上，在人体试验中增加了27倍[30]。利用NPs靶向CSCs，进行治疗PDAC不断被重视，并且取得了越来越多的研究成果。虽然NPs可以辅助各种靶向药物治疗PDAC，但目前NPs仍存在载药量低、效率低的问题，已知的NPs负载双药模式可以暂时解决这一问题，但其仍存在双药选择和配比问题，所以需要进一步开发更加有效的以PCSC为靶点的药物递送的NPs去彻底解决这一问题。

5 小 结

目前，大多数针对PDAC的药物因为耐药而不能很好地清除肿瘤细胞，导致患者预后不良，急需寻找新的靶向药物。现在发现PCSC在PDAC发生、发展中的作用越来越大，它们是PDAC患者手术和化疗后复发的原因之一。CSCs通过有限数量的关键途径发挥作用，但这些细胞维持和操纵肿瘤环境的详细机制尚不清楚。笔者认为，以PCSC的表面标记物和关键信号通路为靶点进行治疗是延长PDAC患者术后生存期的关键，但以PCSC为靶点进行治疗的同时，药物对人体正常干细胞产生的影响不可忽视，因为PCSC与正常干细胞有相似的特征，如果能找到特异性的靶向药物或找到完美的NPs去精准递送化疗药物，那么这将成为治疗PDAC患者的一个突破，但以上假设依赖于能够精准识别PCSC，这就需要更多的实验去探索PCSC完美的细胞表面标记物，以及更多的临床实验去证明相关靶向药物的有效性，以提高PDAC患者早期诊断和总体治疗效果。