肿瘤干细胞耐药机制研究进展_赵小琴

Fig 1 The basic concept of a stem cell niche Niches are special microenvironments that maintain，or even endow cells with，stem cell activity． Cell-cell communication through adherens junctions，cell-ECM communication through integrins，paracrine，juxtacrine，and hormonal signaling，mechanical sensing of physical and geometric constraints，and integration of neural signals are all coordinated to enforce quiescence （ blue signals） and to tightly regulate self-renewal （ red signals） ．［refer to （ The Difficulty of Targeting Cancer Stem Cell Niches） ］
1978 年，Schofield［27］首次提出起源于 脾 集 落 形 成 细 胞 （ spleen colony-forming cells，CFU-S） 的定向造血干细胞与骨 髓造血干细胞相比增殖减慢，此现象归因于失去了长期支持 干细胞活动的“niche”。在线虫和果蝇体内发现了体细胞支 持细胞能够产生维持种系干细胞（ germline stem cell，GSCs） 的必须因子，为“niche”的存在提供了证据。
CD133 + CD133 +
2003 2007
CD166 +
2010
Lgr5 +
2010
DCAMKL － 1 + Lgr5 + 2009
Bmi-1 +
2009
CD44 +
2008
EpCAM + CD44 + CD166 + 2007
CD44 + ALDH1
2009
ALDH1
2009
Baidu NhomakorabeaEpCAM + ALDH1
cytokine 19 + CD44 +
CD44 + ALDH Oct-4 +
Musashi-1 + CD133
CD133 + CD44 + CD117 + CD44 + MyD88
2008 2009 2009 2008 2010 2007 2007 2008 2008 2006 2007 2007 2007 2010 2007 2008 2009 2008 2008 2009
关键词： 肿瘤； 干细胞； 耐药； niche； 机制； 研究进展
肿瘤是一种干细胞疾病，其发生、发展与肿瘤干细胞有 十分密切的联系。克服 CSCs 先天性和获得性耐药是目前临 床上治疗大多数具有侵袭性和转移性肿瘤的重大挑战。 1 干细胞、侧群细胞和肿瘤干细胞
干细胞（ stem cells） 是一类未分化的原始细胞，具有多向 分化潜能及自我更新能力。特定条件下，可以分化成不同特 定功能的细胞，形成多种组织和器官。
其次，CSCs 还具有肿瘤细胞的特性，这是区别 CSCs 和 正常干细胞的根本所在。CSCs 的染色体核型为多倍体，不 同于正常干细胞的二倍体，并且 CSCs 在接种后具有高致瘤 和高转移的特性。 3 CSCs 与耐药
肿瘤多药耐药是导致化疗失败的重要原因。CSCs 具有 对各种化疗药物的耐受性，就其较为明确的主要耐药机制可 从 niche 微环境、ABC 转运蛋白、DNA 损伤修复功能 3 个方 面概括。 3． 1 niche 微环境的改变 干细胞 niche 是干细胞生存所必 需的一个微环境，是一个分散的动态的功能性区域，是由细 胞 － 细胞，细胞 － 细胞外基质（ extracellular matrix，ECM） ，细 胞 － 可溶性因子的相互作用，以及细胞的物理状态和几何约 束力组成。niche 能保持 CSCs 自我更新、分化和静息的功 能［26］。鉴 于 niche 能 够 维 持 CSCs 的 活 性，破 坏 CSCs 与 niche 的相互作用也许能够克服化疗耐药。
节干细胞成熟以及介导细胞增殖、分化、存活、凋亡及细胞运 动，是目前研究最多的信号通路。Wnt / β-catenin 信号通路 在维持 CSCs 的数量和特性如耐药性、克隆形成能力、体内成 瘤性等方面起着重要作用，这种作用已在白血病、肝癌、大肠 癌、皮肤 癌 等 肿 瘤 中 证 实。慢 性 粒 细 胞 性 白 血 病 （ chronic myeloid leukemia，CML） 由慢性期转变为急性期时，伊马替尼 耐药与作为 Wnt / β-catenin 转录标志的核内 β-catenin 的升高 相关［28］。Wnt / β-catenin 信号可能在 ABCB1 / MDR-1 转录过 程起重要作用［29］。胚胎干细胞标记物 Oct-4，最近被证实其 在维持肺癌细胞的侵袭、克隆形成、耐药方面有着重要作用， 可能为肺癌 CSCs 的一个重要的分子标记。Teng 等［30］发现 用氯化锂激活 Wnt / β-catenin 信号通路后，肺癌 A549 细胞系 的增殖、克隆形成、转移以及耐药性等方面的功能明显增强， 表明 Wnt 信号可能通过 Oct4 对肺癌 CSCs 的特性（ 如耐药性 等方面） 产生重要影响。 3． 1． 2 Hedgehog 信号通路 Hedgehog 简称为 HH 通路，有 研究证明 HH 信号调节胶质母细胞瘤、乳腺癌、胰腺癌、多发 性骨髓瘤、慢性粒细胞性白血病中的 CSCs。HH-Gli 信号通 路是维持成熟神经干细胞和 CD133 + 神经胶质瘤干细胞样 细胞增殖和自我更新所必须［31 － 33］。用跨膜蛋白 Smoothened （ Smo） 抑制剂环杷明（ cyclopamine） 或者 siRNA 阻断 HH-Gli 通路，能够明显降低神经胶质瘤干细胞样细胞自我更新的能 力［33］。Liu 等［34］发现在标记有 CD44 + / CD24 － / low / Lin-的 人乳腺癌干细胞中 HH 通路被激活，HH 信号和 Bmi-1 基因 共同调节人乳腺癌 CSCs 以及正常干细胞的自我更新。对伊 马替尼 耐 药 的 Bcr-Abl + 的 白 血 病 干 细 胞 （ leukemic stem
中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2012 Dec； 28（ 12） ： 1637 ～ 42
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网络出版时间： 2012 － 11 － 19 17： 18 网络出版地址： http： / / www． cnki． net / kcms / detail /34． 1086． R． 20121119． 1718． 003． html
com； 符立梧（ 1964 － ） ，男，博士，教授，研究方向： 肿瘤药理学， 通讯 作 者，Tel： 020-87343163，E-mail： fulw @ mail． sysu． edu． cn
分化潜能； 此外具有 SP 细胞特性，即通过高表达 ABCG2 有 效地将化疗药泵出细胞外，导致肿瘤的耐药和复发； 与肿瘤 的转移密切相关； 促进肿瘤血管的生成。近年来，主要是基 于特异的细胞表面标志、SP 细胞特性、悬浮培养、BrdU 法和 异体移植实验等方法来分离与鉴定不同肿瘤的 CSCs，归纳 总结如 Tab 1 所示。
2009
前列腺癌［5］
CD44 + α2β1 + + CD133 + 2005
CD44 +
2006
α2β1 + + CD133 + 急性粒细胞性白血病白血病［6］ CD34 + + CD38 －
2004 1997
CD34 －
1997
CD96 +
2007
SSC － ALDH +
2007
ALDH +
2009
Niche 中研究比较多的是 HH、Wnt、Notch 和 SCF / c-KIT。 正常干细胞的生存有赖于以上信号途径的调控，上述信号通 路异常时可能会导致肿瘤细胞增殖。此外，干细胞 niche 能 通过为干细胞提供一些可溶性因子，如： GM-CSF、GMSF、IL6、VEGF 和 TGF-β，调节化疗耐药表型的表达。因为其中多 种药物能够诱导 IL-6 抑制凋亡。所以以这些可溶性因子为 靶点进行治疗可能抑制 CSCs 的抗凋亡功能从而提高肿瘤的 治疗效果。 3． 1． 1 Wnt信号通路 Wnt信号能够促进干细胞发育，调
2010 2009 2010 2007
EpCAM +
2009
CD13 +
2010
CD45 － CD90 +
2008
·1638·
中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2012 Dec； 28（ 12）
尤文氏肉瘤［16］ 骨肉瘤［17］
黑色素瘤［18］ 神经胶质瘤［19］
肿瘤干细胞耐药机制研究进展
赵小琴，符立梧
（ 华南肿瘤学国家重点实验室，中山大学肿瘤防治中心，广东 广州 510060）
doi： 10． 3969 / j． issn． 1001 － 1978． 2012． 12． 003 文献标志码： A 文章编号： 1001 － 1978（ 2012） 12 － 1637 － 06 中国图书分类号： R-05； R730． 21； R730． 53 摘要： 肿瘤是一种干细胞疾病，治疗肿瘤面临的主要挑战之 一是肿瘤对传统治疗产生了耐药性，研究证明耐药性的产生 与肿瘤干细胞（ cancer stem cells，CSCs） 的生物学特性密切相 关。鉴定各种肿瘤中的 CSCs 以及维持其特性所必需的微环 境和生物学进程对治疗肿瘤复发至关重要。CSCs 周围局部 微环境（ niche） 的改变能影响其生物学行为，而多种与发育 相关的信号通路的激活，DNA 修复能力的增强以及 ABC 转 运蛋白介导的药物外排等是导致临床耐药的主要原因。该 文就近年来 CSCs 与耐药的相关研究进展作一综述。
喉癌［20］ 鼻咽癌［21］ 头颈部鳞状细胞癌［22］ 膀胱癌［23］ 子宫内膜癌［24］ 卵巢癌［25］
CD133 + ALDH CD133 + Oct-4 + CD133 + ALDH
netin + CD133 + CD166 + Bmi-1 + A2B5 +
CD133 + nestin + CD133 + CD133 +
急性儿童 B 淋巴母细胞白血病［7］ CD133 + CD19 － CD38 －
急性 T 淋巴母细胞白血病［8］
CD90 + CD110 +
霍奇金淋巴瘤［9］
CD27 + ALDH
胰腺癌［10］
CD44 + CD24 + ESA +
2009 2009 2009 2007
CD133 + CXCR4 +
2007
Dcamkl-1
2010
ALDH1
2010
肺癌［11］
Oct-4 + CD133 +
2008
CD133 +
2004
CD133 + / ASCL / ALDH1 2009
食道癌［12］ 胃癌［13］ 宫颈癌［14］ 肝癌［15］
Musashi-1 + CD44 + ALDH1 + CD133 +
Tab 1 Biomarker used for the identification CSCs
不同 CSCs 的生物标记（ biomarker）
肿瘤类型 乳腺癌［2］
CSCs 标计物及表达水平 报道时间 CD44 + CD24-/ lowlineage- 2003
ALDH +
2007
脑肿瘤［3］ 结直肠癌［4］
首先，CSCs 具有干细胞的特性，CSCs 具有强大的增殖
收稿日期： 2012 － 08 － 14，修回日期： 2012 － 09 － 21 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ No 81061160） 作者简介： 赵小琴 （ 1983 － ） ，女，硕士，E-mail： zhaoxiaoqinde @ 126．
侧群（ side population，SP） 细胞能将进入细胞的荧光染 料 Hoechst 33342 排出胞外，并在荧光显微镜下观察或流式 细胞检测时表现为不着色或浅着色的细胞，该特性的形成与 跨膜转运蛋白 ABCG2 的表达有着密切关系［1］，并具备干细 胞“永生”和处于静止状态的特性。
CSCs 是存在于肿瘤中的一小部分具有干细胞特性的细 胞群体，通过不对称性分裂维持自我更新和多向分化潜能， 导致肿瘤细胞不断增殖，促进肿瘤异质性和多样性的形成。 CSCs 具有很强的抗损伤与转移能力，故可能为肿瘤耐药、恶 性肿瘤治疗后复发及肿瘤转移的根源。 2 CSCs 的生物学特性