李 彤，董 明，陳 軍 （天津醫(yī)科大學總醫(yī)院肺部腫瘤外科，天津300052）

0 引言

肺癌是對人類健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一，在美國，肺癌的發(fā)病率在男性和女性中均居第二位，而死亡率則均高居第一位。而在我國，肺癌每年發(fā)病人數(shù)約78萬，肺癌在男性中的發(fā)病率和死亡率均位于第一，女性中發(fā)病率位于第二，死亡率位于第一。肺癌主要包括兩種病理類型，即非小細胞肺癌（non?small cell lung cancer， NSCLC）和小細胞肺癌（small cell lung cancer， SCLC），NSCLC 又可以進一步分為腺癌、鱗狀細胞癌及大細胞肺癌［1］。近年來，隨著醫(yī)學和科學技術的發(fā)展，對于肺癌的治療也取得了一些進展。目前肺癌的治療方式主要包括手術、化療、放療、靶向治療和免疫治療等，然而肺癌患者的5年生存率仍相對較低，其主要原因可能是因為患者在治療過程中對放化療等常規(guī)治療手段產(chǎn)生耐藥或抵抗。目前醫(yī)學上常通過應用新藥、單獨或聯(lián)合使用化療及放療等方案解決耐藥的問題，然而耐藥的具體產(chǎn)生機制仍有待研究。

目前越來越多的學者認為，肺癌治療中耐藥的產(chǎn)生可能是由于腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）的存在。CSC不同于一般的腫瘤細胞，它具有自我更新和分化的能力，其在腫瘤形成、進展、轉(zhuǎn)移以及耐藥等方面都起著重要的作用。CSC可以通過不對稱分裂擁有自我更新和分化成其他細胞的能力，除此之外，其還可以通過對稱分裂獲得膨脹發(fā)展的能力。有研究［2］顯示，單純的CSC細胞可以呈現(xiàn)兩種分裂方式，可形成大量增殖的CSC以及非CSC的腫瘤細胞，而單純的非CSC細胞培養(yǎng)僅呈現(xiàn)對稱分裂的分裂形式。此外，化療等細胞應激條件可以促使CSC對稱性分裂而大量增殖，這種效應在化療的過程中不斷放大，最終形成化療耐藥的腫瘤。Liu等［3］的研究顯示在裸鼠的肺癌模型中，接受鉑類的治療后，肺CSC的比例顯著增加。

常規(guī)的化療方案可以殺死大量的腫瘤細胞，但是CSC可以通過多種方式導致化療耐藥。首先，CSC細胞可以通過增強DNA損傷應答反應從而修復化療導致的DNA損傷。以鉑類為基礎的化療方案主要通過與腫瘤細胞的DNA相互作用，形成鏈內(nèi)及鏈間的交聯(lián)，從而破壞染色體的結構并影響細胞分裂，但與此同時細胞內(nèi)還會激活DNA損傷修復應答反應的信號網(wǎng)絡。對于化療敏感性的腫瘤細胞，DNA損傷的程度遠遠超過了細胞的修復能力，因而出現(xiàn)細胞凋亡；然而CSC可以增強對DNA損傷識別和修復的能力，從而使其存活，產(chǎn)生化療抗性［4］。 近期的研究［5］顯示，與DNA損傷修復相關基因的過表達也與CSC的化療抗性程度顯著相關。此外，化療藥物導致DNA損傷從而進一步誘導細胞凋亡，而CSC則可以通過啟動抗凋亡機制增加細胞的存活。有研究［6－7］發(fā)現(xiàn)，抗凋亡蛋白Bcl?2在CSC中高表達，并且其在調(diào)節(jié)CSC的化療抵抗中起著重要的作用。CSC還可以通過多藥耐藥性外排泵促進腫瘤細胞將化療藥物轉(zhuǎn)運出細胞，降低細胞內(nèi)的藥物含量從而導致化療抗性。ATP 結合的轉(zhuǎn)運蛋白（ATP?binding cassette， ABC）家族是最具特征性的多藥耐藥性蛋白之一，研究［8］發(fā)現(xiàn)ABC轉(zhuǎn)運蛋白的表達量與多種腫瘤（NSCLC、乳腺癌、卵巢癌等）CSC的化療抗性顯著相關。

總之，肺癌中CSC的存在使得腫瘤細胞對于常規(guī)化療、放療等方案產(chǎn)生耐藥，因此，針對CSC的靶向藥物對于化療耐藥的治療、抑制腫瘤的進展及復發(fā)顯得尤為重要。目前關于肺癌CSC導致化療耐藥的內(nèi)在機制還不是很明確，但是肺癌CSC的很多標志物已經(jīng)被證實，其中包括乙醛脫氫酶?1（aldehyde de?hydrogenase?1， ALDH1 ）、 CD133， CD166、 CD87 和CD117等，這些標志物的存在均與肺癌的治療抵抗密切相關。

1 ALDH家族與腫瘤耐藥

ALDH家族是可以將細胞內(nèi)的乙醛氧化成乙酸的酶類物質(zhì)，其在正常的造血干細胞中高表達，除此之外，其已經(jīng)成為多種惡性腫瘤CSC的表面標志物［9］。ALDH1陽性的細胞其干性特征顯著增強，表現(xiàn)為增殖能力、自我更新及分化能力的增強和對化療藥物的抵抗程度增強等特征。將低劑量的ALDH1陽性的腫瘤細胞注射至裸鼠體內(nèi)，可以促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展，但是ALDH陰性的腫瘤細胞并沒有這種能力［10－11］。ALDH陽性的肺癌細胞系增殖能力顯著升高，并且可以產(chǎn)生ALDH陽性與陰性的混雜細胞群，而ALDH陰性的細胞只能繼續(xù)分裂成ALDH陰性的細胞群，這就說明ALDH陽性的細胞具有自我更新和分化的能力。在NSCLC患者中，ALDH在腫瘤組織的表達量要顯著高于癌旁組織［12］。一項針對1926例肺癌患者的薈萃分析［13］顯示，ALDH1高表達的患者，其總生存期和無病生存期均顯著下降。Notch通路是細胞內(nèi)一條重要的信息傳導通路，研究［14］顯示，該通路參與維持ALDH1陽性肺癌CSC的干細胞特性。應用γ?分泌酶抑制劑抑制Notch通路后，ALDH1陽性的細胞數(shù)量顯著減少，并且腫瘤細胞的增殖能力大大減弱。ALDH1高表達后，CSC和EMT的標志物均明顯增加，對于鉑類藥物的耐藥程度也大大增加［15］。

化療可以誘導ALDH1陽性的CSC產(chǎn)生增多。肺癌細胞系經(jīng)紫杉醇治療后，ALDH1陽性的CSC細胞數(shù)量大大增加。肺癌動物模型實驗［16］中，單用紫杉醇治療后，雖然腫瘤大小有所縮小，但是轉(zhuǎn)移灶增多，并且ALDH1陽性的CSC數(shù)目也有所增加。與此同時，增多的ALDH1陽性腫瘤細胞對多種化療藥物的耐藥程度顯著增加，如鉑類、吉西他濱、阿霉素、柔紅霉素、多西他賽等［15］。 一項最近的研究［17］顯示，使用靶向ALDH1的藥物二乙氨基苯甲醛和雙硫侖后，可以使順鉑耐藥的肺癌細胞系重新恢復對順鉑的敏感性。除此之外，放療也可誘導ALDH1陽性的CSC增加，重復的4Gy放射治療可誘導耐藥性A549細胞系的產(chǎn)生，表現(xiàn)出大量的ALDH1陽性細胞的增加，腫瘤的增殖能力以及對治療的耐藥程度大大增加［16］。

2 側(cè)群（side population，SP）細胞與腫瘤耐藥

研究者應用流式細胞術在腫瘤細胞中分選出了一批Hoechst 33342染色陰性的細胞群，其具有干細胞特性，大部分的腫瘤細胞可以保留住 Hoechst 33342染料，而該細胞群將該染料完全轉(zhuǎn)運出細胞外，呈現(xiàn)出Hoechst 33342染色陰性，這些細胞稱為SP細胞［18］。SP細胞可展現(xiàn)出增殖能力、自我更新和分化能力的增強等干性特征。SP細胞表面高表達ABC 轉(zhuǎn)運蛋白，如 ABCG2、MDR1、ABCA2等，在這類轉(zhuǎn)運蛋白的作用下，腫瘤細胞可以將化療藥物轉(zhuǎn)運出細胞，從而降低細胞內(nèi)藥物濃度，導致化療抵抗。通過分析六種 NSCLC 細胞（H460、H23、HTB?58、H441、H2170和A549）的SP細胞比例發(fā)現(xiàn)，SP細胞占總細胞數(shù)的比例為1．5%～6．1%，并且SP細胞亞群展現(xiàn)出ABCG2的高表達，以及較強的增殖潛能和致瘤性，在應用ABCG2抑制劑維拉帕米處理后，SP細胞的數(shù)量則大大減少［19］。

Yang等［20］從A549肺癌細胞系中分離出SP細胞，發(fā)現(xiàn)其干細胞標志物的表達量與非SP細胞相比顯著升高，克隆形成能力及對順鉑的抵抗程度顯著增強；但是SP細胞中自噬小體的表達顯著降低，在順鉑治療后，其表達量則有明顯增加，通過抑制SP細胞的自噬則可以增強鉑類藥物的治療效果。由于SP細胞的藥物泵出作用使SP細胞存在的腫瘤對于多種治療均產(chǎn)生耐藥，因此針對這種泵出效應的治療是目前研究的一種治療方法。Pelitinib是一種不可逆的表皮生長因子受體（epidermal growth factor recep?tor，EGFR）抑制劑，其已用于治療肺癌的臨床試驗中。有研究［21］發(fā)現(xiàn)Pelitinib可以競爭性抑制ABCB1和ABCG2，可以濃度依賴性的方式顯著抑制ABCB1和ABCG2介導的藥物外排，從而增強腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。除此之外，近期的一項研究［22］顯示對鉑類化療產(chǎn)生耐藥的NSCLC患者表現(xiàn)出較高的膽固醇含量和ABCG2的表達。體外模型研究［22］證實，膽固醇可以增加肺癌細胞對于治療的耐藥程度，而ABCG抑制劑尼卡地平可以治療由膽固醇所致的化療耐藥。同樣，用他汀類藥物聯(lián)合化療也可以增加腫瘤對于化療的敏感性。

吸煙是肺癌患者預后不良的危險因素，研究［23］顯示吸煙可以通過增加SP細胞的數(shù)量來增加腫瘤的耐藥程度。當用香煙煙霧冷凝液處理A549肺癌細胞系后發(fā)現(xiàn)，SP細胞的數(shù)量增加，ABCG2的表達提高，并且多柔比星的流出量也大大增加，這一效應則是通過PI3K／Akt通路介導的，因此使用PI3K／Akt通路抑制劑可以通過抑制該通路增加細胞內(nèi)多柔比星的含量使得腫瘤細胞對于化療藥物再次敏感［24］。

3 CD133與腫瘤耐藥

CD133是由prom基因編碼的120 kD大小的跨膜蛋白，其在未分化的細胞（造血干細胞、內(nèi)皮祖細胞、神經(jīng)干細胞）和包括肺癌在內(nèi)的大多數(shù)腫瘤細胞中表達水平較高［25－26］，是最常用的細胞表面抗原，用于檢測和分離各種實體瘤的CSC，包括腦、結腸、胰腺、前列腺、肺和肝臟。然而，最近有研究［27］表明，使用CD133作為CSC檢測和分離標記物的準確性。CD133已被假定為鑒定多種實體腫瘤類型中的CSC群體，包括幾種形式的腦癌、前列腺癌、結腸癌、肺癌、肝細胞癌和卵巢癌，其中前3種癌癥研究最多。研究［28］表明，表達CD133的CSC在移植入免疫缺陷小鼠后表現(xiàn)出自我更新潛力和再生組織學上相似的腫瘤塊的能力。一篇針對11項研究的meta分析［29］納入了1004例NSCLC患者的組織標本，證實較高的CD133表達預示著患者較差的5年生存率，并且與患者的腫瘤分期、分化、淋巴轉(zhuǎn)移情況均密切相關。

在耐藥方面，肺癌中CD133陽性CSC的存在增加了ABC轉(zhuǎn)運蛋白ABCG2的表達，從而導致肺癌對于鉑類、吉他西濱、紫杉醇等一線藥物的耐藥。研究［3］顯示，低劑量的鉑類治療可以導致DNA的損傷而不是細胞死亡，可以誘導ABCG2的表達上調(diào)，進一步導致CD133陽性細胞增多。用特異性的ABCG2抑制劑泮托拉唑或ABC轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑維拉帕米可以降低腫瘤對于鉑類的耐藥程度［3］。另一方面，缺氧狀態(tài)在多種實體腫瘤均存在，近期的研究［30］證實，缺氧狀態(tài)可以誘導CD133陽性和Oct4過表達的細胞產(chǎn)生，從而導致腫瘤對吉非替尼的耐藥，并且吉非替尼耐藥細胞的產(chǎn)生與HIF?1α和胰島素樣生長因子受體的表達相關，抑制HIF?1α和胰島素樣生長因子受體的表達可以減少CD133陽性的細胞數(shù)，緩解吉非替尼的耐藥。

4 CD166與腫瘤耐藥

CD166也稱之為活化的白細胞粘附分子，是一種膜糖蛋白，可表達于間充質(zhì)干細胞和造血干細胞表面。其可以介導白細胞的外滲、T細胞的活化和增殖。除此之外，CD166的高表達與多種惡性腫瘤的不良預后顯著相關，近年來也被認為是肺癌CSC的標志物之一。研究［31］發(fā)現(xiàn)，CD166陽性的NSCLC細胞體內(nèi)的成瘤能力以及體外的成球能力均顯著高于CD166陰性的細胞群，并且CD166的表達與甘氨酸脫羧酶（glycine decarboxylase，GLDC）、干細胞因子Lin28B顯著相關，下調(diào)GLDC和Lin28B后，細胞的增殖和呈瘤能力顯著下降；較高的 GLDC表達以及CD166陽性也預示著 NSCLC患者的不良預后。CD166也與肺癌的化療抵抗密切相關。研究［32］發(fā)現(xiàn)化學缺氧可以導致肺癌細胞的干性增強以及對化療的敏感性降低，其中CD166陽性的細胞群對化療的抵抗程度要顯著高于CD166陰性的細胞群。SLC27A2是一類可以將長鏈脂肪酸轉(zhuǎn)運至細胞內(nèi)的跨膜蛋白，Su等［33］研究發(fā)現(xiàn) SLC27A2在 CD166陽性的肺癌細胞群中低表達，并且其低表達可以通過負性調(diào)節(jié)Bmi1?ABCG2信號從而增強腫瘤細胞的化療抵抗，體內(nèi)及體外實驗均證實上調(diào)SLC27A2的表達后，CD166陽性的肺癌細胞對化療的敏感性顯著增加。

5 CD117與腫瘤耐藥

CD117是一種III型受體酪氨酸激酶，通過與其配體——干細胞因子結合來調(diào)節(jié)細胞增殖、凋亡和粘附。最近的研究［34］發(fā)現(xiàn)CD117在各種人類惡性腫瘤中異常過表達，并且它可能在致癌和轉(zhuǎn)移中起到關鍵作用。在肺腺癌中，干細胞因子和CD117的過表達與患者的預后不良、低生存率和化療耐藥密切相關。癌癥中CD117的激活可導致許多下游信號傳導途徑的激活，例如 RAS／ERK、PI3?激酶、SRC、JAK／STAT、WNT和NOTCH，并且已知這些途徑的激活誘導“干性”或莖樣表型。例如，活化的酪氨酸激酶SRC與急性髓細胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）細胞中Akt?mTOR相互作用，從而增強了AML細胞的干性［35］。NSCLC細胞系在CSC選擇性培養(yǎng)基中形成腫瘤球，其CD117的表達升高對化療的耐藥能力增加。

6 CD87與腫瘤耐藥

大多數(shù)的實體腫瘤表現(xiàn)出尿激酶纖維蛋白溶酶原激活劑（uPA）和其受體（uPAR）表達的升高，該受體也稱之為CD87。uPA及其受體CD87水平升高與許多腫瘤患者的預后不良密切相關。CD87有助于控制膜相關的細胞外蛋白水解和跨膜信號傳導，從而影響細胞在生理和病理條件下的遷移和侵襲［36－37］。惡性細胞中的CD87過表達是由幾種致癌途徑的激活引起的，包括MAPK、RTK、ERK2和 FAK。 在 NSCLC和其他腫瘤的小鼠模型中，抑制CD87可以抑制腫瘤生長、侵襲、血管生成和轉(zhuǎn)移［38］。CD87水平升高與鱗狀細胞癌和NSCLC患者的死亡率升高相關［39］。Gutova等［40］從SCLC細胞系中分離出了CD87陽性的細胞系，證實了其高表達CSC的標志物，并且具有干細胞特性。CD87陽性的細胞可以增加腫瘤的分化潛能，增加腫瘤對于傳統(tǒng)化療藥物（鉑類、依托泊苷、紫杉酚）的耐藥程度。

一線化療方案聯(lián)合特異性靶向CSC的藥物可以作為治療腫瘤化療耐藥、復發(fā)和轉(zhuǎn)移的有效方案，然而目前針對肺癌干細胞的藥物還沒有廣泛應用于臨床。CSC標志物的抑制劑，比如ABCG2抑制劑可以顯著提高CSC對于化療藥物的敏感性。阿西替尼是一種靶向酪氨酸激酶的小分子口服藥物，它可以抑制CD117和ABCG2的表達，體內(nèi)和體外實驗［41］均證實，其可以改善腫瘤對于化療藥物的多重耐藥。阿西替尼和多柔比星的聯(lián)合治療可以增加SP細胞內(nèi)多柔比星的細胞內(nèi)含量，并且增強多柔比星的細胞毒作用。此外，有研究［42］通過抑制 ALDH1在 CSC中的表達緩解腫瘤化療的耐藥程度。傳統(tǒng)的化療方案對于惡性胸膜間皮瘤療效甚微，應用ALDH1抑制劑（二乙基氨基苯）可以增加腫瘤對于鉑類化療的敏感性，在A549和H522肺癌細胞系中，沉默ALDH1A1的表達或者應用ALDH1抑制劑也可以顯著減少細胞的增殖能力和遷移能力［42］。 除此之外，有研究［43］發(fā)現(xiàn)了另一種ALDH1的抑制劑雙硫侖，既往通常將雙硫侖用于慢性酒精中毒的治療，而雙硫侖可以特異性抑制CSC的ALDH1的表達，從而增加鉑類的細胞毒性，增強腫瘤對于放療、化療的敏感性。一項針對轉(zhuǎn)移性NSCLC患者的臨床試驗［44］證實，雙硫侖聯(lián)合鉑類或者長春瑞濱的治療表現(xiàn)出良好的患者耐受性，并且可以顯著提高患者的總生存率。

7 結論與展望

盡管目前靶向藥物治療不斷發(fā)展，但是其對于改善肺癌患者預后的效果并不明顯。CSC在腫瘤的治療耐藥中起著重要的作用。針對干細胞信號通路的藥物可以緩解腫瘤的耐藥程度，預防腫瘤的復發(fā)，延緩腫瘤的進展并提高患者的生存率。但是目前針對CSC的藥物尚未大規(guī)模應用于臨床，大部分還處于臨床前研究和臨床試驗階段，相信在不久的將來，CSC的靶向藥可以廣泛應用于臨床，有效緩解肺癌患者對于傳統(tǒng)治療方案的耐藥，為腫瘤患者的治療提供新策略和新方法。