復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院腫瘤研究所，上海市乳腺癌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

乳腺癌干細(xì)胞的研究進(jìn)展

劉明明 楊恭

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院腫瘤研究所，上海市乳腺癌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

楊恭，博士、教授、博士生導(dǎo)師。目前雙聘于復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院和上海市第五人民醫(yī)院。主要從事婦科腫瘤和乳腺腫瘤發(fā)生、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的相關(guān)研究。在正常卵巢上皮細(xì)胞永生化和轉(zhuǎn)化、RAS相關(guān)細(xì)胞因子及其受體、DNA損傷修復(fù)、腫瘤微環(huán)境和細(xì)胞衰老、基因組穩(wěn)定性以及NF-κB相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控等方面具有較為深入的研究，先后發(fā)表相關(guān)論文30多篇，其中以第一（包括并列第一）或通訊作者發(fā)表SCI研究論文14篇，主要雜志為JNCI、PNAS、CCR、Oncogene、Carcinogenesis、IJC、EJC、JBC、PLoS One、Tumor Biology等?，F(xiàn)主持國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部課題和上海市科委課題5項(xiàng)。

乳腺癌干細(xì)胞是一類(lèi)具有自我更新能力、多向分化潛能和高度致瘤能力的細(xì)胞亞群，與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移以及治療抵抗等密切相關(guān)?，F(xiàn)就近年來(lái)乳腺癌干細(xì)胞的研究進(jìn)展作一綜述。

乳腺癌； 干細(xì)胞； 信號(hào)通路；小干擾RNA

1 概 述

乳腺癌是嚴(yán)重威脅婦女健康的惡性腫瘤之一，發(fā)病率居女性癌癥第一位。全世界每年約有130萬(wàn)新發(fā)病例，50萬(wàn)死亡病例。近年來(lái)，我國(guó)乳腺癌發(fā)病率增長(zhǎng)明顯，目前國(guó)內(nèi)患者人數(shù)已超過(guò)50萬(wàn)。約30%的早期乳腺癌患者經(jīng)過(guò)嚴(yán)格治療之后，仍然會(huì)發(fā)生復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。對(duì)于首診時(shí)已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者，傳統(tǒng)化療藥物起初效果較為明顯，但一段時(shí)間之后大多數(shù)患者會(huì)復(fù)發(fā)［1］。越來(lái)越多的研究表明，乳腺癌細(xì)胞中存在一部分具有自我更新、多向分化潛能以及高度致瘤能力的細(xì)胞亞群，稱(chēng)為乳腺癌干細(xì)胞(breast cancer stem cells)。由于乳腺癌干細(xì)胞與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和治療抵抗密切相關(guān)，故已成為目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)?，F(xiàn)就近期乳腺癌干細(xì)胞的分離和鑒定、乳腺癌干細(xì)胞的來(lái)源、調(diào)節(jié)乳腺癌干細(xì)胞的信號(hào)通路、乳腺癌干細(xì)胞與小RNA、腫瘤微環(huán)境、治療抵抗等方面的研究進(jìn)展作一綜述。

2 乳腺癌干細(xì)胞的分離和鑒定

2.1 生物標(biāo)志物法

利用生物標(biāo)志物(biomarker)進(jìn)行腫瘤干細(xì)胞分離和鑒定，并在免疫缺陷鼠模型上驗(yàn)證致瘤能力，是廣泛應(yīng)用的腫瘤干細(xì)胞分離和鑒定方法。Al-Hajj等［2］在2003年首次發(fā)現(xiàn)并分離了乳腺癌干細(xì)胞，并運(yùn)用細(xì)胞表面標(biāo)志物ESA+/CD44+/CD24-在乳腺腫瘤細(xì)胞中篩選出一個(gè)細(xì)胞亞群，這一細(xì)胞亞群不表達(dá)CD2、CD3、CD10、CD16、CD18、CD31、CD64和CD140b等譜系標(biāo)志(Lin-)，同時(shí)在體內(nèi)具有極強(qiáng)的致瘤和侵襲轉(zhuǎn)移能力。將200個(gè)ESA+/CD44+/ CD24-或1 000個(gè)CD44+/CD24-細(xì)胞接種在聯(lián)合重癥免疫缺陷小鼠(NOD/SCID mice)上，即可形成腫瘤。相反，未經(jīng)細(xì)胞表面標(biāo)志篩選的乳腺腫瘤細(xì)胞，至少需要50 000個(gè)才能在NOD/SCID小鼠上形成腫瘤。目前，CD44、CD24、ESA已經(jīng)成為廣泛認(rèn)可的乳腺癌干細(xì)胞標(biāo)志物。

乙醛脫氫酶(aldehyde dehydrogenase，ALDH)的主要作用是氧化細(xì)胞內(nèi)的乙醛，起到解毒的作用。Ginestier等［3］的研究表明，ALDH也可以作為正常干細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志物。利用ALDEFLUOR熒光檢測(cè)技術(shù)測(cè)定細(xì)胞中ALDH活性，或通過(guò)免疫組化檢測(cè)ALDH的表達(dá)水平，可以鑒別和篩選正常干細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞。與ESA+/CD44+/CD24-細(xì)胞類(lèi)似，500個(gè)ALDH+的乳腺癌干細(xì)胞就能在NOD/SCID小鼠體內(nèi)形成腫瘤，而即使接種50 000個(gè)ALDH-的乳腺癌細(xì)胞也不能形成腫瘤。ALDH和CD44/CD24這兩類(lèi)標(biāo)志物有部分重疊，在NOD/SCID小鼠上接種20個(gè)ALDH+/CD44+/CD24-/Lin-乳腺癌細(xì)胞就可以形成腫瘤［3］，這也說(shuō)明聯(lián)合多個(gè)細(xì)胞標(biāo)志物進(jìn)行篩選所得到的細(xì)胞亞群可能更加接近腫瘤干細(xì)胞［4］。在HER-2陽(yáng)性和三陰性乳腺癌細(xì)胞中，ALDH+細(xì)胞的比例更高，而ALDH的表達(dá)水平也與患者預(yù)后呈負(fù)相關(guān)［5-7］。

另一個(gè)篩選和鑒別乳腺癌干細(xì)胞的方法是使用熒光染料PKH26，這種熒光染料能選擇性標(biāo)記靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞，以區(qū)別分裂期的細(xì)胞［7］。因此，利用PKH26染料進(jìn)行細(xì)胞篩選，再通過(guò)鼠移植瘤模型進(jìn)行致瘤能力驗(yàn)證，可以篩選出乳腺癌干細(xì)胞。Pece等［7］的研究結(jié)果表明，PKH26陽(yáng)性細(xì)胞可以形成基底和Luminal兩種細(xì)胞，并且可以在去除脂肪墊的免疫缺陷鼠上重塑乳腺，PKH26陰性細(xì)胞則不能。

2.2 利用乳腺微球(mammosphere)模型篩選

乳腺微球篩選模型是應(yīng)用最為廣泛的干細(xì)胞篩選及鑒別方法。在含有成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、谷氨酰胺的無(wú)血清培養(yǎng)液中，乳腺上皮細(xì)胞中未分化的干細(xì)胞或祖細(xì)胞可以懸浮生長(zhǎng)并形成乳腺微球，而已經(jīng)分化的細(xì)胞則不能正常生長(zhǎng)。正常干細(xì)胞的這一特性也可以用于篩選和鑒別乳腺癌干細(xì)胞。研究表明，在乳腺癌細(xì)胞培養(yǎng)得到的乳腺微球中，表型為CD44+/CD24-/Lin-的乳腺癌干細(xì)胞比例增大［8］。

此外，分離、鑒別乳腺癌干細(xì)胞的方法還有側(cè)群分離技術(shù)［9］、免疫磁珠分選法［10］以及動(dòng)物體內(nèi)模型鑒定［11］等。

3 乳腺癌干細(xì)胞的來(lái)源

關(guān)于乳腺癌干細(xì)胞的來(lái)源，還存在爭(zhēng)議。目前有兩種不同但也互不矛盾的理論。一種理論認(rèn)為，腫瘤干細(xì)胞來(lái)源于正常乳腺干細(xì)胞。調(diào)控正常干細(xì)胞自我更新和分化的信號(hào)通路發(fā)生異常，導(dǎo)致了乳腺癌干細(xì)胞的產(chǎn)生，也同時(shí)具備正常乳腺干細(xì)胞自我更新和分化潛能。支持這一觀(guān)點(diǎn)的依據(jù)主要是正常乳腺干細(xì)胞和乳腺癌干細(xì)胞之間的相似性，以及正常乳腺干細(xì)胞在漫長(zhǎng)的生命周期中，容易發(fā)生突變而使得癌基因激活［12］。Al-Hajj等［2］認(rèn)為，乳腺癌干細(xì)胞可能起源于乳腺基底部的干細(xì)胞或先驅(qū)細(xì)胞，因?yàn)槿橄倩撞考?xì)胞表面信息和他們發(fā)現(xiàn)的乳腺癌干細(xì)胞具有高度的相似性。另一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，乳腺癌干細(xì)胞是由已經(jīng)分化的體細(xì)胞經(jīng)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)而產(chǎn)生。EMT是一種細(xì)胞表型改變的生理現(xiàn)象。在生理性EMT過(guò)程中，上皮細(xì)胞之間以及上皮細(xì)胞與基質(zhì)之間的連接斷裂，上皮細(xì)胞遷移至身體的其他位置，到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)后，又會(huì)經(jīng)歷與EMT相反的過(guò)程(間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化，MET)［13］。生理性EMT在胚胎發(fā)育、機(jī)體愈傷等過(guò)程中都起到重要作用［13］。越來(lái)越多的證據(jù)表明，EMT與乳腺癌干細(xì)胞的形成、侵襲和轉(zhuǎn)移具有密切聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1等細(xì)胞因子和Twistor、Snail家族的多種轉(zhuǎn)錄因子可以誘導(dǎo)乳腺上皮細(xì)胞發(fā)生EMT。EMT過(guò)程顯著促進(jìn)了腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移［14-15］。Mani等［16］發(fā)現(xiàn)，人和鼠的正常乳腺上皮細(xì)胞經(jīng)TGF-β1處理，或在細(xì)胞中誘導(dǎo)表達(dá)Twistor、Snail家族的轉(zhuǎn)錄因子可誘導(dǎo)EMT過(guò)程，上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變成間質(zhì)細(xì)胞形態(tài)，并且表達(dá)波形蛋白和遷連蛋白等間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物，同時(shí)細(xì)胞表型變?yōu)楦杉?xì)胞的CD44+/CD24-表型。這些細(xì)胞在體外形成乳腺微球的能力和在體內(nèi)的致瘤能力都顯著增強(qiáng)。Morel等［17］發(fā)現(xiàn)，激活Ras/MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路可以誘導(dǎo)乳腺上皮細(xì)胞發(fā)生EMT，細(xì)胞轉(zhuǎn)變成間質(zhì)形態(tài)，同時(shí)E-cadherin蛋白表達(dá)減少，波形蛋白表達(dá)增加，細(xì)胞表型由CD44-/ CD24+變?yōu)镃D44+/CD24-，形成乳腺微球等干細(xì)胞活性增強(qiáng)。這些研究結(jié)果均提示乳腺癌干細(xì)胞可能是在EMT過(guò)程中，由已分化的正常乳腺上皮細(xì)胞產(chǎn)生，但其機(jī)制目前尚未完全闡明。

4 調(diào)控乳腺癌干細(xì)胞的信號(hào)通路

與正常乳腺干細(xì)胞類(lèi)似，Wnt、Notch、Hedgehog和Bmi等幾條信號(hào)通路被認(rèn)為是調(diào)控了乳腺癌干細(xì)胞的自我更新和分化。有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，正是這幾條信號(hào)通路發(fā)生突變，導(dǎo)致了乳腺癌干細(xì)胞的產(chǎn)生［7,18］。而這幾條信號(hào)通路中的相關(guān)基因或蛋白可能成為靶向乳腺癌干細(xì)胞的治療靶點(diǎn)［19］。

β-catenin是Wnt信號(hào)通路中的重要組成部分。Kalluri等［20］研究發(fā)現(xiàn)，β-catenin在細(xì)胞中表達(dá)的位置不同時(shí)，呈現(xiàn)出兩種不同的作用。在細(xì)胞膜表面，與E-cadherin相互作用，保持上皮細(xì)胞之間的相互黏附，是EMT的標(biāo)志物之一。而細(xì)胞質(zhì)中的β-catenin可以進(jìn)入細(xì)胞核，與T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子(TCF)形成復(fù)合物，激活了Wnt信號(hào)通路和下游基因的轉(zhuǎn)錄，下游基因包括c-Jun、c-Myc、fibronectin、cyclin D1和Notch信號(hào)通路中的配體Jagged-1。Lee等［21］報(bào)道，polycomb家族的Mel-18(一種轉(zhuǎn)錄抑制因子)可以通過(guò)抑制PI3K/AKT信號(hào)通路阻滯細(xì)胞周期、抑制Bmi-1(B lymphoma Mo-MLV insertion region 1 homolog)的表達(dá)。而敲除乳腺癌細(xì)胞系(MCF-7、SKBR3)中的Mel-18可以增強(qiáng)乳腺癌干細(xì)胞的自我更新和致瘤能力。Won等［22］研究表明，Mel-18的缺失可以激活Wnt/β-catenin/TCP通路，增加下游靶基因Jagged-1的轉(zhuǎn)錄及表達(dá)，Jagged-1激活Notch信號(hào)通路，增強(qiáng)了乳腺癌干細(xì)胞樣活性。

Notch信號(hào)通路的結(jié)構(gòu)保守，由Notch1～4的4種受體，和Delta1～4，Jagged-1、2的6種配體組成。Notch配體與鄰近細(xì)胞的Notch受體結(jié)合能促進(jìn)受體胞內(nèi)部分(Notch intracellular domain，NICD)的斷裂，NICD進(jìn)入細(xì)胞核作用于下游靶基因，促進(jìn)了靶基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。Harrison等［23］報(bào)道，Notch4在乳腺癌干細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著高于已分化的乳腺癌細(xì)胞。通過(guò)藥物或基因敲除手段抑制Notch4信號(hào)通路可以完全抑制乳腺癌干細(xì)胞的致瘤能力。由于 在調(diào)控乳腺癌干細(xì)胞中所起的重要作用，Notch通路也成為乳腺癌干細(xì)胞靶向治療的作用靶點(diǎn)。Qiu等［24］報(bào)道，Notch1的單克隆抗體(mAb)可以增強(qiáng)三陰性乳腺癌細(xì)胞系Sum149和患者來(lái)源三陰性乳腺癌細(xì)胞在裸鼠移植瘤中對(duì)多西他賽的敏感性。同時(shí)，Notch1 mAb可以抑制乳腺微球的形成，減少CD44+/CD24-表型的細(xì)胞［24-25］，說(shuō)明Notch1 mAb可能成為靶向乳腺癌干細(xì)胞的治療藥物。

抑制轉(zhuǎn)錄因子Bmi-1和EZH2屬于polycomb家族成員，與組蛋白修飾有關(guān)，可以調(diào)控干細(xì)胞的自我更新，以及調(diào)控與細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)和分化相關(guān)基因的表達(dá)［26-28］。Pietersen等［29］報(bào)道，敲除小鼠體內(nèi)的Bmi-1可以降低乳腺干細(xì)胞的活性，從而導(dǎo)致乳腺發(fā)育受損。Bmi-1在表型為CD44+/CD24-/Lin-的乳腺癌干細(xì)胞中也呈高表達(dá)，可以與Hedgehog通路共同促進(jìn)乳腺微球的形成和乳腺癌干細(xì)胞的自我更新［30］。EZH2在分離得到的乳腺癌和胰腺癌干細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著高于已分化細(xì)胞，通過(guò)RNA干擾介導(dǎo)的EZH2敲除后，乳腺癌干細(xì)胞樣活性喪失，維持干細(xì)胞樣活性的相關(guān)基因表達(dá)下調(diào)［31］。該報(bào)道同時(shí)認(rèn)為，EZH2可以作為報(bào)告基因用于快速篩選腫瘤干細(xì)胞［31］。

還有文獻(xiàn)報(bào)道轉(zhuǎn)錄因子FOXC2在調(diào)控EMT和保持乳腺癌干細(xì)胞樣活性中起到了重要作用［32］。shRNA介導(dǎo)的FOXC2基因敲除抑制了干細(xì)胞的間質(zhì)表型、乳腺微球形成能力和致瘤能力，而在人乳腺上皮細(xì)胞中過(guò)表達(dá)FOXC2基因可以促進(jìn)干細(xì)胞樣活性，增強(qiáng)細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力。血小板源性生長(zhǎng)因子β(PDGFR-β)是受FOXC2調(diào)控的下游基因，PDGFR的抑制劑舒尼替尼(sunitinib)可以抑制FOXC2誘導(dǎo)的乳腺癌干細(xì)胞樣活性和癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

最近，Dong等［33］研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞的糖代謝與EMT以及乳腺癌干細(xì)胞也密切相關(guān)?；讟尤橄侔?basal-like breast cancer，BLBC)被認(rèn)為是侵襲性強(qiáng)、易復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移、對(duì)化療藥物不敏感的一種乳腺癌。這種乳腺癌細(xì)胞高度表現(xiàn)出EMT特征，且擁有較強(qiáng)的乳腺癌干細(xì)胞樣性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，BLBC細(xì)胞中被認(rèn)為與EMT相關(guān)的Snail蛋白與組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶G9A相互作用，招募了DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶1(DNA methyltransferase 1，DNMT1)。這些蛋白組成Snail-G9A-DNMT1復(fù)合體作用于E-cadherin的啟動(dòng)子，沉默了E-cadherin的表達(dá)誘導(dǎo)了EMT。Snail-G9A-DNMT1同時(shí)還作用于果糖-1，6-二磷酸酶(fructose-1,6-biphosphatase，F(xiàn)PB1)的啟動(dòng)子，沉默了FPB1的表達(dá)。相比較而言，在Luminal型乳腺癌細(xì)胞中FPB1的表達(dá)量較高。FPB1的缺失增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞的糖酵解過(guò)程，增加了葡萄糖的攝取、生物大分子的合成以及四聚體丙酮酸激酶(PKM2)的產(chǎn)生，從而保持在缺氧環(huán)境下ATP的供給。FPB1的缺失還通過(guò)抑制線(xiàn)粒體復(fù)合物Ⅰ(mitochondrial complex Ⅰ)減少了氧氣分子的攝取和活性氧的產(chǎn)生。這一系列代謝和供能的改變，增強(qiáng)了β-catenin與T細(xì)胞因子(T-cell factor)的相互作用，進(jìn)一步促進(jìn)了乳腺癌干細(xì)胞樣活性和致瘤能力。這些結(jié)果表明，F(xiàn)PB1的缺失與EMT、乳腺癌干細(xì)胞樣活性以及從Luminal型乳腺癌向BLBC型轉(zhuǎn)變具有密切的聯(lián)系，也提示沉默E-cadherin和FPB1表達(dá)的Snail-G9A-DNMT1復(fù)合體可能成為治療BLBC及靶向乳腺癌干細(xì)胞的作用靶點(diǎn)。

5 乳腺癌干細(xì)胞與小RNA(micro RNA，miRNA)

miRNA是一類(lèi)內(nèi)源性的具有調(diào)控能力的非編碼RNA，可以根據(jù)“互補(bǔ)配對(duì)”原則識(shí)別、降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻譯。越來(lái)越多的研究顯示，miRNA參與了乳腺癌干細(xì)胞的調(diào)控。Shimono等［34］發(fā)現(xiàn)乳腺癌干細(xì)胞與分化的、無(wú)致瘤性的乳腺癌細(xì)胞之間有37簇miRNA表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。miR-200c-141、miR-200b-200a-429和miR-183-96-182在乳腺癌干細(xì)胞、人和鼠正常乳腺干/祖細(xì)胞以及胚胎癌細(xì)胞中低表達(dá)。其中miRNA-200c高度抑制了正常的乳腺干細(xì)胞的“干性”，促使其分化為乳腺導(dǎo)管，同時(shí)miRNA-200c也可以抑制乳腺癌干細(xì)胞在體內(nèi)形成腫瘤。

Let-7是另一個(gè)抑制乳腺癌干細(xì)胞活性的miRNA，可以抑制乳腺癌干細(xì)胞的自我更新、對(duì)藥物的抵抗和不對(duì)稱(chēng)細(xì)胞分裂［35］。

miR-7是最近發(fā)現(xiàn)的一個(gè)抑制乳腺癌干細(xì)胞的miRNA。在體外實(shí)驗(yàn)中，可以調(diào)控KLF4的表達(dá)，抑制乳腺癌干細(xì)胞的自我更新和侵襲能力。KLF-4是誘導(dǎo)干細(xì)胞多能性的關(guān)鍵基因。在鼠模型中，miR-7也可以通過(guò)調(diào)控KLF4的表達(dá)抑制乳腺癌干細(xì)胞向腦部轉(zhuǎn)移［36］。此外，miR-7在乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)水平與波形蛋白呈負(fù)相關(guān)，與E-cadherin呈正相關(guān)，并被認(rèn)為通過(guò)調(diào)控黏著斑激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)抑制乳腺癌細(xì)胞的EMT過(guò)程和侵襲轉(zhuǎn)移［37］。所以，miRNA-7可能通過(guò)靶向多個(gè)基因調(diào)控了乳腺癌干細(xì)胞。

此外，miR-21是一個(gè)促進(jìn)干細(xì)胞活性的miRNA。研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞系MCF-7經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)條件所形成的乳腺微球中，ALDH1+和CD44+/CD24-等干細(xì)胞表型的細(xì)胞顯著增加，同時(shí)細(xì)胞表達(dá)N-cadherin、波形蛋白等間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物。在這些細(xì)胞中，缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia-inducible factor 1α，HIF -1α)和miR-21均表達(dá)上調(diào)，而通過(guò)antagomir抑制miR-21可以逆轉(zhuǎn)EMT過(guò)程，下調(diào)HIF-1α表達(dá)，抑制細(xì)胞的侵襲性和轉(zhuǎn)移［38］。

6 乳腺癌干細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境

大量研究表明，炎性反應(yīng)和腫瘤之間存在密切的聯(lián)系。間質(zhì)細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞以及其分泌的促炎細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子等細(xì)胞因子共同形成了腫瘤微環(huán)境，為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展提供了條件，是腫瘤形成過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。在乳腺癌細(xì)胞中，白介素6(interleukin-6，IL-6)結(jié)合至其受體與GP130組成的復(fù)合物上，激活STAT3/ NF-κB信號(hào)通路，導(dǎo)致更多的IL-6轉(zhuǎn)錄和分泌，從而形成了正反饋循環(huán)，而IL-6、NF-κB的激活可以通過(guò)促進(jìn)EMT和乳腺癌干細(xì)胞的自我更新，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移［39-41］。在shRNA介導(dǎo)Syndecan-1(CD138)敲除的乳腺癌中，IL-6及其受體IL-6R、細(xì)胞因子CCL-20均下調(diào)，IL-6/STAT3/NF-κB信號(hào)通路失活，導(dǎo)致乳腺癌干細(xì)胞活性降低，說(shuō)明Syndecan-1通過(guò)IL-6/STAT3/NF-κB信號(hào)通路調(diào)控了乳腺癌干細(xì)胞［42］。基于在調(diào)控乳腺癌干細(xì)胞中的重要作用，IL-6/STAT3/NF-κB 信號(hào)通路也成為開(kāi)發(fā)靶向腫瘤干細(xì)胞治療的作用靶點(diǎn)。Lin等［43］報(bào)道，丹參酮ⅡA(tanshinone ⅡA)可以通過(guò)抑制這一信號(hào)通路，減少I(mǎi)L-6、STAT3、磷酸化STAT3、NF-κB和cyclin D1的表達(dá)，減少乳腺微球的形成，抑制乳腺癌干細(xì)胞在體內(nèi)的致瘤性和裸鼠移植瘤的生長(zhǎng)。

另有研究表明，IL-8的受體CXCR1在乳腺癌干細(xì)胞中高表達(dá)，而IL-8結(jié)合到CXCR1激活了下游的信號(hào)通路，促進(jìn)了乳腺癌干細(xì)胞的自我更新。在鼠移植瘤模型中，用CXCR1的小分子拮抗劑repertaxin阻斷這一信號(hào)通路，可以顯著減少乳腺癌干細(xì)胞的數(shù)量，減少腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移［44］。Singh等［45］用直接來(lái)源于患者的乳腺癌細(xì)胞進(jìn)行乳腺微球形成實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)IL-8的表達(dá)水平與乳腺微球的大小和形成率呈正相關(guān)，重組的IL-8可以增加乳腺微球的形成；EGFR拮抗劑拉帕替尼(lapatinib)和CXCR1/2的小分子拮抗劑可以抑制IL-8刺激乳腺微球形成的作用，特別是在HER-2陽(yáng)性的乳腺癌細(xì)胞中，CXCR1/2的小分子拮抗劑與拉帕替尼產(chǎn)生協(xié)同作用。

此外，Sigurdsson等［46］報(bào)道，基質(zhì)中成肌纖維細(xì)胞分泌的肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factors，HGF)通過(guò)激活Wnt信號(hào)通路，誘導(dǎo)了乳腺癌細(xì)胞中EMT表型。TGF-β和TNF-α也可以通過(guò)促進(jìn)EMT誘導(dǎo)乳腺癌干細(xì)胞的產(chǎn)生，以及保持干細(xì)胞樣活性［47-48］。

7 乳腺癌干細(xì)胞與腫瘤治療抵抗

腫瘤干細(xì)胞對(duì)傳統(tǒng)化療藥物的抵抗被認(rèn)為是癌癥復(fù)發(fā)的根源［49］。新輔助化療后的原發(fā)乳腺癌患者經(jīng)活檢取出的腫瘤細(xì)胞，用流式細(xì)胞儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其中CD44+/CD24-的乳腺癌干細(xì)胞與化療前相比比例增加，乳腺微球形成能力也相應(yīng)提高。相比較而言，拉帕替尼治療的HER-2陽(yáng)性乳腺癌患者經(jīng)活檢取出的腫瘤細(xì)胞，CD44+/CD24-表型的細(xì)胞并沒(méi)有明顯增加［50］。提示傳統(tǒng)化療的同時(shí)，可以聯(lián)合使用靶向腫瘤干細(xì)胞的藥物以減少日后復(fù)發(fā)的可能，延長(zhǎng)患者的生存期［50］。

一項(xiàng)臨床研究表明，經(jīng)多西他賽聯(lián)合表柔比星的新輔助化療后，ALDH陽(yáng)性腫瘤的比例顯著增加，ALDH陽(yáng)性腫瘤獲得的完全病理緩解(pCR)率顯著低于A(yíng)LDH陰性的腫瘤。但CD44+/ CD24-表型之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［51］。

Mao等［52］報(bào)道，在體外用紫杉醇處理乳腺癌細(xì)胞系MCF-7可以使得表型為CD44+/CD24-的乳腺癌干細(xì)胞比例增加，說(shuō)明腫瘤干細(xì)胞對(duì)傳統(tǒng)化療藥物紫杉醇抵抗。在這些由紫杉醇處理而富集到的乳腺癌干細(xì)胞中，Notch1呈高表達(dá)。shRNA介導(dǎo)Notch1基因敲除后，這些乳腺癌干細(xì)胞對(duì)紫杉醇的敏感度增高，形成乳腺微球的能力也顯著降低。裸鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也表明，敲除Notch1基因后的腫瘤細(xì)胞對(duì)紫杉醇治療更加敏感。機(jī)制研究顯示，Notch1基因敲除后，ALDH1、NICD、Hes-1以及藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCG2表達(dá)下調(diào)。

抗血管生成治療被認(rèn)為是腫瘤治療的重要組成部分，但治療乳腺癌的效果卻不能令人滿(mǎn)意。最近的一項(xiàng)研究表明，抗血管生成藥物舒尼替尼和貝伐單抗(bevacizumab)能增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移［53］。在人乳腺癌細(xì)胞的裸鼠移植瘤中，因抗血管生成藥物能加劇腫瘤內(nèi)部的缺氧環(huán)境，增加了乳腺癌干細(xì)胞的比例。HIF-1α在體外實(shí)驗(yàn)中介導(dǎo)了缺氧條件誘導(dǎo)乳腺癌干細(xì)胞的過(guò)程。同時(shí)，在體外實(shí)驗(yàn)和經(jīng)舒尼替尼治療的人乳腺癌裸鼠移植瘤模型中顯示，Akt和β-catenin等干細(xì)胞調(diào)控信號(hào)通路在缺氧條件下被激活，導(dǎo)致了乳腺癌干細(xì)胞比例的增加。這些研究表明，正是由于缺氧環(huán)境誘導(dǎo)乳腺癌干細(xì)胞限制了抗血管生成藥物的治療效果，也說(shuō)明這些抗血管生成藥物應(yīng)當(dāng)與靶向干細(xì)胞的治療藥物聯(lián)合使用。

8 結(jié) 語(yǔ)

乳腺癌干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為研究乳腺癌的發(fā)病機(jī)制提供了新的方向，隨著乳腺癌干細(xì)胞致病機(jī)制、生物學(xué)特性和基因調(diào)控機(jī)制研究的不斷深入，對(duì)乳腺癌發(fā)生、發(fā)展以及關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn)不斷闡明，靶向乳腺癌干細(xì)胞的治療方法也將進(jìn)一步發(fā)展，期望能真正解決乳腺癌的轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)問(wèn)題。

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The recent advances in breast cancer stem cells

LIU Ming-ming, YANG Gong (Cancer Institute, Fudan University Shanghai Cancer Center, the Key Laboratory of Breast Cancer of Shanghai, Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

YANG Gong E-mail: yanggong@fudan.edu.cn

Breast cancer stem cells comprise a sub-population, which enables the capacity for self-renewal and the potentiality for differentiation and high tumorigenicity. Growing evidence suggests that breast cancer stem cells most likely contribute to tumor generation, progression, relapse, metastasis and therapeutic resistance. Herein, the recent advances in breast cancer stem cells were highlighted in this review.

Breast cancer; Stem cell; Signaling pathway; miRNA

10.3969/j.issn.1007-3969.2013.08.011

R737.9

：A

：1007-3639(2013)08-0624-08

2013-07-15）

楊恭 E-mail: yanggong@fudan.edu.cn