基于乳腺癌干细胞的临床治疗进展

作者：任远，李泽桂

摘要：背景：肿瘤干细胞在肿瘤的发生、发展、转移和复发等方面发挥着重要的作用。由于常规疗法无法消灭乳腺癌干细胞，故乳腺癌干细胞已被假定为乳腺癌治疗失败的根源。目的：阐明乳腺癌干细胞的生物学特性及一些乳腺癌靶向治疗药物的疗效，为制定提高乳腺癌患者生存率的治疗方案提供一些建议。方法：应用计算机检索PubMed 数据库2000-01/2010-08 有关乳腺癌干细胞的标志物与鉴定、新型药物针对乳腺癌干细胞靶向治疗方面的相关文献，检索词为“breast cancer，cancer stem cells，therapy”，限定文章语言种类为English。检索文献包括临床研究、基础研究及综述类文章，初检得到文献总计203 篇，排除重复性研究，保留33 篇文献进一步分析。结果与结论：乳腺癌干细胞是第一个在实体瘤中被鉴定的肿瘤干细胞，人们采用多种策略成功分离出乳腺癌干细胞，对其生物学行为的认识正逐渐深入。乳腺癌干细胞的自我更新、分化等特性受到微环境和许多信号转导通路的调控。如何靶向治疗乳腺癌干细胞，最终根治乳腺癌，正逐渐成为肿瘤靶向治疗研究的一个热点。

关键词：乳腺癌；肿瘤干细胞；放疗耐受性；化疗耐受性；靶向治疗

0 引言

致癌剂、遗传因素和细胞微环境共同作用于干细胞，引起生长调控途径中某些分子发生改变，造成细胞的过度增殖，可能是肿瘤发生的始动因素。作为一类来源于干细胞的、具有无限自我更新潜能并通过种植到生物体内形成与原发灶相似的异质性肿瘤的细胞，肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）在肿瘤的发生、发展、转移和复发等方面发挥着重要的作用。最近研究发现，在乳腺癌、脑癌、结肠癌、胰腺癌、肺癌、肝癌等血液和实质性肿瘤中均有肿瘤干细胞的存在。随着乳腺癌干细胞（breast cancer stem cells，BCSCs）首次成功从人类实质瘤中分离及抑制BCSCs 药物的发现，针对 BCSCs 进行临床治疗已成为肿瘤学研究的热点与前沿，有望成为未来根治癌症的突破口。

1 资料和方法

1.1 资料来源由第一作者于2010-08 进行检索，检索PubMed 数据库2000-01/2010-08 的相关文献，检索词为“breast cancer，cancer stem cells， therapy”，限定文章语言种类为英文。检索文献包括临床研究、基础研究及综述类文章，初检得到文献总计203 篇。

1.2 入选标准纳入标准：有关BCSCs 的标志物与鉴定、新型药物针对BCSCs 靶向治疗方面的相关文献。排除标准：重复性研究。

1.3 数据的提取阅读标题和摘要进行初筛，排除因研究目的与本文无关及内容重复的研究170篇，保留33篇文献进一步分析。

1.4 质量评估符合纳入标准的33篇文献中，有关 BCSCs 研究背景的文献2 篇，有关BCSCs 标志物与鉴定方面的相关文献8篇，有关BCSCs 与放化疗的相关文献8篇，有关针对BCSCs 靶向治疗方面的相关文献15篇。

2 结果

2.1 BCSCs 的标志物与鉴定乳腺癌组织由各种表型不同的乳腺癌细胞组成，其异质性表现在各型细胞的表面分子标志物不同。目前已发现BCSCs 与下列标志物表达有关。

2.1.1 ESA+LIN-CD44+CD24-/low Al-Hajj 等发现 ESA+LIN-CD44+CD24-/low 乳腺癌细胞具备与成体干细胞相似的自我更新和分化过程，如将其接种于免疫系统损伤的NOD/SCID 小鼠的乳腺脂肪垫中，结果显示仅 200 个ESA+LIN-CD44+CD24-/low 细胞就可在小鼠乳腺中形成肿瘤，而其他表面标志物的乳腺癌细胞却不具致瘤性，说明ESA+LIN-CD44+CD24-/low 乳腺癌细胞中富含BCSCs，尽管这部分细胞只占小鼠移植乳腺癌细胞的2%。

2.1.2 乙醛脱氢酶1 Ginestier 等发现乳腺癌组织中高表达乙醛脱氢酶1（aldehyde dehydrogenase-1, ALDH1），并首次利用此标志物在乳腺癌实体组织中发现了BCSCs。研究者用一种叫做ALDEFLUOR 的试剂检测和分选ALDH1+细胞，发现ALDH1+细胞具有 BCSCs 的特性，只需500 个ALDH1+细胞便可形成肿瘤，但5 万个ALDH1-细胞却不会形成肿瘤。相较于普通乳腺癌细胞，高表达ALDH1 的ESA+LIN-CD44+CD24-/low 乳腺癌细胞具有较其他乳腺癌细胞更强的致瘤性，发生转移的可能性为ALDH1-细胞的1.76 倍，故高表达ALDH1 的乳腺癌患者预后效果最差，总体生存率较低。相反，只表达ESA+LIN-CD44+CD24-/low 而不表达ALDH1 的乳腺癌细胞在体内不能形成肿瘤。

2.1.3 人表皮生长因子受体2 人表皮生长因子受体是细胞生长、分化、存活的重要调节因子，其中人表皮生长因子受体2 过表达见于乳腺癌等上皮肿瘤。过表达人表皮生长因子受体2 的乳腺癌细胞能够形成乳腺癌微球体，表现出一定的干细胞特征。Korkaya 等发现，乳腺癌细胞株人表皮生长因子受体2 过表达增加了表达 ALDH1 的BCSCs 的数量，表现为BCSCs 的调节基因表达增多，体外侵袭增加及在NOD/SCID 小鼠的肿瘤发生增多。此外，在乳腺癌细胞系中人表皮生长因子受体2 过表达能够增加MCF-7 乳腺癌细胞系中 ESA+LIN-CD44+CD24-/low 细胞的数量，增加肿瘤细胞的侵袭力，进而导致乳腺癌的转移和复发。

2.2 BCSCs 与常规治疗 BCSCs 不仅导致乳腺癌的发生，还可能导致乳腺癌的转移和复发。然而常规放化疗手段无法杀死存在于乳腺癌组织中的BCSCs，使其成为乳腺癌转移和复发的根源。

2.2.1 BCSCs 与化疗大量体外动物实验发现， BCSCs 对化疗有较强的耐受性。Shafee 等发现，小鼠乳腺癌细胞在化疗初期对药物十分敏感，但由于药物对小鼠的BCSCs 存在一定的选择作用，药物对化疗后期的肿瘤细胞不再起作用。Li 等对乳腺癌患者用紫杉醇、表柔比星等化疗药物在术前和术后各进行6 周化疗后发现，过表达的人表皮生长因子受体2 乳腺癌细胞具有很强的化疗抗性，化疗虽能消灭分化型的BCSCs，但却增加了增殖型干细胞在乳腺癌中的比例。

2.2.2 BCSCs 与放疗由于放疗能促发BCSCs 的再增殖并增加乳腺癌细胞的生长速率，故认为乳腺癌的复发可能与放疗有关。BCSCs 能够抵御常规剂量的放疗，200~400 cGy 的放疗能够增加乳腺癌组织中干细胞的比例。目前针对BCSCs 的抗放疗机制有许多解释， Ogura 等发现， BCSCs高表达凋亡抑制基因 survivin，而这种物质可能是BCSCs 抗放疗作用的中介物。Diehn等发现与乳腺癌组织中其他细胞相比，干细胞在放疗后会产生DNA 损伤，这很可能是乳腺癌重要的抗放疗机制。

2.3 BCSCs 的靶向治疗 BCSCs 的存在是乳腺癌转移和复发的根源，故只有把治疗的靶向目标聚焦于 BCSCs，才有望实现乳腺癌的彻底根治。

2.3.1 拉帕替尼拉帕替尼（Lapatinib）作为一种分子靶向药，能有效抑制乳腺癌细胞上皮生长因子受体和人表皮生长因子受体2 酪氨酸激酶活性。由于其可能与选择性地抑制BCSCs 的生长有关，故在晚期和转移性乳腺癌中得到广泛应用。Korkaya 等发现，高表达人表皮生长因子受体2 的BCSCs 对拉帕替尼具有高度的敏感性。Cameron 等[20]报道了随机对照的三期临床研究，分为拉帕替尼+卡培他宾和拉帕替尼+安慰剂两组，他们发现同时使用卡培他宾和拉帕替尼能提高存在人表皮生长因子受体2 阳性肿瘤细胞的晚期和转移性乳腺癌患者的进展和无进展生存时间，并改善了她们的生活质量。

2.3.2 小白菊内酯小白菊内酯是一种在自然界菊科植物中发现的倍半萜烯内酯。相对于紫杉醇而言，小白菊内酯的优点在于能通过抑制NF-κB 通路的活动选择性地抑制BCSCs 球状体的增殖。作为一种水溶性抗肿瘤药，小白菊内酯在临床上的应用有一定的局限性。最近研究表明，小白菊内酯与脂质体结合使用能有效抑制BCSCs 的生长和肺转移，成为治疗乳腺癌的一种新方法。Liu 等发现，相对于单独使用长春瑞滨脂质体而言，小白菊内酯与长春瑞滨脂质体结合使用对 BCSCs 具有明显的抑制作用。

2.3.3 溶瘤病毒溶瘤病毒（oncolytic viruses）是一类具有复制能力的肿瘤杀伤型病毒，在肿瘤靶向治疗中发挥着重要作用。由于肿瘤细胞能够激活ras这种显性癌基因，故溶瘤病毒能特异性地识别、感染和溶解肿瘤细胞而不影响正常细胞的生长。Eriksson 等发现溶瘤病毒不受BCSCs耐药机制的影响，能够特异性地感染 BCSCs 并在其中增殖使之发生裂解死亡。Kimata等报道了用溶瘤病毒HF10 治疗6 例转移性乳腺癌患者，能够导致30%~100%肿瘤细胞的死亡且没有任何副作用发生，从而证明了溶瘤病毒HF10 能够特异性杀灭 BCSCs 并具有较好的安全性。

2.3.4 甲福明二甲双胍甲福明二甲双胍既是一种降血糖药物，同时也具有特异性杀灭BCSCs 的作用[27]，因此它对糖尿病乳腺癌患者有显着疗效。Anisimov 等发现甲福明二甲双胍能抑制人表皮生长因子受体2阳性乳腺癌细胞的生长和转移，其作用机制在于甲福明二甲双胍能通过减少乳腺癌细胞中的上皮生长因子受体， cyclin D，cyclin E 等表面受体而抑制人表皮生长因子受体2阳性乳腺癌细胞的生长。Jiralerspong 等报道了2529例接受了新辅助化疗的早期乳腺癌患者，其中接受与没接受甲福明二甲双胍治疗的糖尿病乳腺癌患者的病理完全缓解率分别为24%，8%，说明甲福明二甲双胍对糖尿病乳腺癌患者具有较好的疗效。

2.3.5 盐霉素盐霉素（salinomycin）是一种从白色链霉菌（Streptomyces albus）的发酵液中分离得到的聚醚类抗生素。Piyush等用1.6万种不同的化学物质与小鼠的BCSCs 反应后发现，盐霉素能降低乳腺癌中干细胞的比例并增加肿瘤细胞向上皮的分化，其对BCSCs 的杀灭作用是乳腺癌治疗常用药紫杉醇（paclitaxel）的100倍以上。此外，全基因表达研究结果显示盐霉素能抑制乳腺癌中某些基因的活性，这可能与其靶向抗肿瘤效应有关。

2.3.6 莱菔子素莱菔子素（Sulforaphane）是十字花科植物西兰花中富含的一种天然化学物质，它通过介导 Bcl-2 家族蛋白、半胱氨酸蛋白酶（caspases）、p21等小分子来引发肿瘤细胞周期的延迟及细胞凋亡，具有较好的抗癌作用。Li 等报道了将不同浓度的莱菔子素注入患有乳腺癌的试验鼠体内后，发现其体内BCSCs 数量显着减少。而且莱菔子素对正常细胞的影响很小，随后，研究人员用莱菔子素对人体乳腺癌细胞标本进行实验，也发现BCSCs 数量大幅减少。

3 讨论

肿瘤的常规治疗主要是针对杀死增殖能力有限的瘤细胞而使瘤体减小，然而由于肿瘤组织中的肿瘤干细胞可能处于慢周期状态，故这种细胞对放化疗的抗性比普通肿瘤细胞更强，因此越来越多的学者认为传统的放化疗并没有将肿瘤干细胞完全杀死，甚至认为常规放化疗后的残余瘤灶可能存在较为丰富的肿瘤干细胞，并成为肿瘤日后复发的基础。

BCSCs概念的提出和成功分离，有利于更好地理解肿瘤发生、复发及耐药等生物学特性，进而找到行之有效的肿瘤治疗方法。在进行乳腺癌的常规治疗后，通过鉴定组织或外周血中肿瘤干细胞特异性的标志物或异常表达的标志物，可以检测体内是否有残存的 BCSCs，从而综合评定各种治疗方法对乳腺癌的治疗效果，如果能早期检测出BCSCs，就可以更好地指导治疗、评估肿瘤转移能力和患者的预后情况。此外，通过对BCSCs耐药的分子机制进行进一步研究，将有助于发现特异性的乳腺癌治疗靶点，从而是研发出的新型靶向药物能够选择性的杀伤BCSCs 而不损伤正常干细胞，进而克服肿瘤耐药性、防止治疗后的复发与转移，最终达到根治乳腺癌的目的。

当然，由于干细胞在乳腺癌组织中的含量极其稀少，且其各种特异性表面识别标志还有待进一步研究和确认，这给BCSCs的分离鉴定和基于BCSCs 的靶向治疗带来了不小的困难。但随着BCSCs致病机制和生物学特性的不断阐明，有望通过靶向治疗BCSCs 的来彻底根治乳腺癌，真正解决肿瘤转移和复发的难题。

来自：中国组织工程研究与临床康复第15卷第6期2011年2月5日