卵巢癌肿瘤干细胞标记物及其靶向治疗_孙可慧

486孙可慧，等:卵巢癌肿瘤干细胞标记物及其靶向治疗综述doi:10．11724jdmu．2013．05．20卵巢癌肿瘤干细胞标记物及其靶向治疗孙可慧1，李连宏2(1．大连医科大学七年制2009级，辽宁大连116044;2．大连医科大学病理学与法医学教研室，辽宁大连116044)［摘要］卵巢癌由于肿瘤干细胞的耐药性和增强肿瘤再生能力的特性，很难达到彻底治愈。随着卵巢癌肿瘤干细胞成功的分离和鉴定，如何识别卵巢癌肿瘤干细胞并对其进行靶向治疗显得尤为重要。本文将集中就卵巢癌肿瘤干细胞标记物及其新的治疗策略进行综述。［关键词］卵巢肿瘤;肿瘤干细胞;标记物;靶向治疗［中图分类号］R737．31［文献标志码］A文章编号:1671－7295(2013)05－0486－04［引用本文］孙可慧，李连宏．卵巢癌肿瘤干细胞标记物及其靶向治疗［J］．大连医科大学学报，2013，35(5):486－489．OvariancancerstemcellmarkersandtargetedtherapySUNKe－hui1，LILian－hong2(1．Grade2009，DepartmentofSeven－yearCurriculum，DalianMedicalUniversity，Dalian116044，China;2．DepartmentofPathologyForensicMedicine，DalianMedicalUniversity，Dalian116044，China)［Abstract］Ovariancancerishardtoobtaincompletehealingbecauseofcancerstemcellsresistanttochemotherapy，andhaveenhancedtumorinitiatingabilities．Withthesuccecsfulisolationandidentificationofovariancancerstemcell，ithasthegreatimportancethathowtoidentifytheovariancancersstemcellsandtargetingthemfortreatment．Thefocusofthisreviewwillbecenteredonthemarkersofovariancancerstemcellsandthenewtherapeuticstrategiesbasedonthecancerstemcellmarkers．［Keywords］ovarianneoplasms;tumorstemcells;markers;targetedtherapy近年来，卵巢癌的发病率逐年上升，在妇科肿瘤中仅次于宫颈癌和子宫体癌。由于其解剖位置隐蔽，内分泌生理功能复杂，早期无明显的临床表现，又缺乏有效的诊断依据，所以75%的患者发现卵巢癌时已处于晚期(Ⅲ、Ⅳ期)，再加上高复发率和高耐药率，5年存活率＜30%，因此卵巢癌的死亡率居妇科恶性肿瘤之首，是严重威胁妇女生命健康的疾病［1］。卵巢肿瘤细胞不尽相同，其中有大量的特殊的肿瘤细胞系表达不同的标记物，这些独特的肿瘤细胞系具有不同的生长能力，生存能力，转移和抗放疗和化疗的能力。而这些异质性的存在与肿瘤干细胞(tumorstemcells，TSCs)密切相关，TSCs占恶性肿瘤细胞的一小部分，约0．01%0．1%，它具有干细胞的一些特性，如自我更新、无限增殖、多向分化等，同时TSCs与肿瘤恶性的生物学行为有着密切关系，在肿瘤生长、浸润、转移、耐药和复发中起着关键作用［2－4］。随着白血病、乳腺癌、前列腺癌、脑癌等各种TSCs研究的深入和进展，国内外也同时掀起了卵巢癌TSCs的研究热潮，这将对卵巢癌患者的早期诊断，靶向治疗，生存率的提高有很大的帮助。1卵巢癌肿瘤干细胞的发现印度Bapat等［5］在2005年从被诊断晚期卵巢基金项目:国家自然科学基金项目(81272430)作者简介:孙可慧(1992－)，女，辽宁盘锦人，七年制学生。E－mail:kehui1992@yeah．net通信作者:李连宏，博士，教授，博士生导师。E－mail:lilianhong@dlmedu．edu．cn大连医科大学学报2013年第35卷第5期(JournalofDalianMedicalUniversity2013．Vol．35No．5)487癌患者的腹水中分离了肿瘤细胞的球样细胞团，用低密度培养的方法建立了19个永生化的克隆，这些克隆可以表达Nestin、Oct－4、Nanog、CD44、c－KIT等干细胞标志。有趣的是，其中有2个克隆A2和A4－T，它们分别可以在体外悬浮培养时呈克隆球样生长，并可在裸鼠体内产生致瘤性，形成组织病理和细胞结构均与原发肿瘤相似的浆液性卵巢癌，并可连续传代产生肿瘤，提示了这两个克隆具有TSCs的特性，为卵巢癌TSCs的存在提供了依据。2卵巢癌肿瘤干细胞的来源多潜能干细胞分化成的卵巢白膜具有产生卵巢表面上皮细胞(OSE)、颗粒细胞和生殖细胞的功能。目前大量研究显示，卵巢癌TSCs起源于OSE的恶性转化。OSE的分化程度低，并具有上皮间质转化能力［6］，而这种能力便赋予OSE排卵后修复的功能。一般情况下，机体排卵后，损伤细胞表面OSE大量增殖。长此以往，反复的排卵，OSE会长期接触一些间质细胞信号、细胞因子和其他细胞生物活性因子，这些均可以导致OSE的瘤性转化［7］，因此未产妇女较经产妇和长期口服避孕药的妇女发病率稍高［8］。3卵巢癌肿瘤干细胞的分离3．1无血清球悬浮培养此方法来自于神经球培养技术，依据未分化的TSCs可在无血清的培养基中形成悬浮的干细胞球的原理，此外可在试验中利用TSCs的高耐药性通过添加化疗药物帮助TSCs的筛选，这样癌细胞所形成的非粘附球样的细胞团可以高表达Nanog、Oct－4、CD133等分子并有致瘤性等TSCs的特性。3．2SP分选法SP细胞富有多种膜转运蛋白，具有将Hoechest33342等荧光染料泵出细胞的特性，使细胞不着色或浅着色。根据这种特性，Szotek等［9］在卵巢癌组织及腹腔积液的肿瘤细胞发现了能外排Hoechest33342的SP细胞亚群。这种分选方法具有快速且不需寻找TSCs标记物的特点。3．3干细胞分子标记物筛选法包括荧光激活细胞分选法(FACS)和磁激活细胞分选法(MACS)，后者具有比前者处理细胞量大，所得细胞纯度高，对细胞损伤小等优点。但两者又共同面对一个难题，那就是:卵巢癌TSCs标记物尚未明确。4卵巢癌肿瘤干细胞的标记物4．1CD133和ALDHCD133是目前研究最多也是最被广泛认可的卵巢癌TSCs标记物。它是细胞表面结合胆固醇的糖蛋白，能够在肿瘤细胞中高表达，并且具有形成单细胞克隆的能力，最初是被证实为造血干细胞的标记物而被广泛关注。随后Ferrandina等［10］了41名卵巢癌、8名正常卵巢和5名良性卵巢肿瘤女性中CD133的表达情况，发现CD133+CK7+细胞较CD133－CK7－细胞具有更强的集落形成能力和增殖潜能。他们同时也发现卵巢癌细胞CD133+表达率显著高于正常卵巢组织和良性肿瘤组织，这一重大发现成为CD133作为卵巢癌干细胞标记物的首个迹象支持［11］。Baba等［3］从卵巢癌细胞系、原发卵巢癌组织和卵巢癌患者的腹水中分别得到CD133+和CD133－细胞，发现前者较后者具有更高的致瘤性和耐药性，同时将很低纯度的CD133+细胞注入免疫缺陷的小鼠的体内，不仅可以形成肿瘤，也能够进行不对称分裂产生CD133－的子代细胞。最近又有研究显示，CD133和ALDH(细胞内乙醛氧化脱氢酶)可以同时作为卵巢癌TSCs的标记物。ALDH是一种可能参与干细胞内解毒和维持维甲酸代谢作用的酶［12］。Kryczek等［13］发现在传统的胎牛血清培养条件下，随着时间推移而逐渐减少甚至消失的TSCs标记，在体外无血清培养后体内异种移植，ALDH和CD133可部分恢复表达，其他标记物尚不能恢复，而且ALDH+CD133+细胞较阴性者成瘤能力更强，需要的潜伏期也短。Silva等［2］也报道ALDH+细胞较阴性者更耐药、易成瘤，ALDH+CD133+的患者生存期和总体生存率较阴性者要低，ALDH+的TSCs和ALDH+CD133+的TSCs均有较高的血管源性，能够促进血管生成，诱导卵巢癌转移。以上这些均提示ALDH和CD133分子可能作为卵巢癌TSCs标记物。4．2CD44和CD117CD44是透明质酸的受体，又称为淋巴细胞表面的归巢因子。目前已经被认定可作为乳腺癌、前列腺癌、结肠癌等的标记物。CD117又称为c－kit，是另一种被广泛研究的TSCs标记物。Bapat等［5］发现卵巢癌组织中存在TSCs时，就检测出此细胞高表达CD44、CD117。同样的，Zhang等［14］利用CD44+CD117+作为表面标记采用FACS技术对悬浮细胞球和非悬浮细胞球的贴壁细胞进行分选，发现前者双抗体阳性率达到78．5%82．2%，远远高于后者的0．14%0．24%，同时发现CD44+CD117+细胞对顺铂和紫杉醇具有耐药性，接种于免疫缺陷的小鼠体内，可使其产生与来源肿瘤病理类型相似的肿瘤组织。最近Steffensen等［15］调查117名卵巢癌患者，发现57．1%的Ⅰ期患者CD44+肿瘤细胞的表达率＞20%，而绝大多数Ⅱ﹑Ⅲ﹑Ⅳ患者的CD44+表达率却很低。同时他们发现Ⅰ期高表达CD44+的488孙可慧，等:卵巢癌肿瘤干细胞标记物及其靶向治疗患者较低表达的患者预后差。这不仅说明CD44+可以作为卵巢癌肿瘤干细胞标记物，而且它的早期发现对疾病的诊断与治疗都具有重大意义。4．3CD24CD24是一种粘液样细胞表面糖蛋白标记，常作为肝癌、胰腺癌［16］的TSCs表面分子标记物，但有趣的是，研究者发现在乳腺癌细胞中，TSCs呈CD24阴性。这种差异可能与不同的组织上皮起源有关。关于CD24的具体用途，目前学者还未确定，但是有研究显示CD24可以调节Nanog的活性，使TSCs获得肿瘤的起始能力［17］。Shi等［18］从人上皮性卵巢癌细胞系3AO中得到的球样干细胞团中发现CD24+细胞具有干细胞特性，而且较CD24－细胞有更强的更新和分化能力。Gao等［19］从浆液性卵巢癌患者的腹水中分离出的细胞系中具有耐药和致瘤能力等干细胞特性的细胞均高表达CD24+，而且CD24+细胞表达Nestin、Bmi－1、Oct－4等干细胞相关基因的能力显著高于CD24－细胞。4．4Oct－4Oct－4是通常只能在多能干细胞中表达的转录因子，具有维持干细胞多能性和自我更新的能力。Zhang等［20］发现，在正常卵巢上皮组织、良性浆液性囊腺瘤、交界性浆液性囊腺瘤和恶性浆液性囊腺癌中，Oct－4的表达水平是逐渐上升的，并且与疾病的恶性程度相关。4．5ABCG2蒋翠莲等［21］采用SP细胞分选术，从人卵巢癌细胞系A2780中分选出SP细胞后发现ABCG2分子在SP细胞中高表达，利用MACS分选术分选出ABCG2+细胞，检测出ABCG2+细胞较ABCG2－细胞具有更强的致瘤能力和耐药性，这说明ABCG2分子或许可以作为卵巢癌TSCs标记物之一。5卵巢癌肿瘤干细胞表面标记物的靶向治疗目前，关于卵巢癌的治疗方法主要有手术、放疗、化疗三项。虽然70%左右的患者能通过治疗达到临床缓解，但大多数患者会出现复发和耐药表现，说明这些方法只是有选择性地杀伤已分化细胞，但并没有彻底杀灭TSCs。随着基础研究的不断深入，针对卵巢癌干细胞标记物的靶向治疗备受关注。Baba等［3］发现CD133的表达受表观遗传修饰的直接调控，包括DNA甲基化和组蛋白修饰。对卵巢癌细胞系用DNA甲基化酶抑制剂地西他宾处理，发现CD133mRNA转录水平升高，CD133阳性细胞增多。说明可以利用表观遗传学方法对这群细胞进行监测或调控，促进TSCs的分化，也有可能降低疾病的复发率。还有实验表明，抗CD133抗体有消除肿瘤潜在耐药性的能力，将小鼠体内繁殖的抗人CD133抗体与细胞毒药物MMAF相结合，可以通过诱导细胞凋亡，进而抑制体内癌细胞生长［22］。ALDH1与介导肿瘤细胞耐药性相关。临床实验中，敲除细胞中ALDH1A1分子可以恢复卵巢癌细胞系的化疗敏感性［4］。因此，ALDH抑制剂也广泛应用于临床治疗，如双硫仑，一种ALDH抑制剂，不仅可以优先杀死ALDH+卵巢癌TSCs，并可以与顺铂协同治疗。更重要的是，双硫仑与化疗药物结合治疗不会影响机体其他干细胞的功能，对于患者也是相对安全的［23］。CD44可以与透明质酸(HA)结合从而诱导细胞的粘附和迁移。有研究证明，可以将HA或HA类似物与化疗药物结合，利用CD44与HA的高亲和力，可以降低肿瘤的侵袭力。该实验已经在体内和体外得到了显著的疗效［24］。最近有学者发现一种叫做Clostridiumperfringensenterotoxin(CPE)的毒素依靠某种机制可以根除小鼠移植瘤模型体内的CD44+卵巢癌肿瘤细胞［25］。CD117抑制剂伊马替尼已经在胃肠道间质瘤和慢性粒细胞白血病等疾病中证明有明显的疗效［26］。但令人失望的是，应用于卵巢癌临床实验时，患者可以临床缓解但是很快复发或无可观改善［27］。可见，CD117应用于卵巢癌TSCs的靶向治疗是未来有待研究的一项重要课题。CD24在肿瘤细胞的转移和生存上起到巨大的作用。在动物模型中敲除短链RNA上的CD24分子，可以降低卵巢癌肿瘤的异体繁殖能力，诱导细胞凋亡。但人类体内广泛高表达CD24分子，使靶向CD24分子的治疗方法应用于人类成为一项挑战［28］。蒋翠莲等［21］学者从卵巢癌细胞系中分离出ABCG2+细胞，并对其给予抗ABCG2+抗体处理后，用MTT法监测长春新碱对ABCG2+细胞的杀伤能力，发现杀伤强度明显增高。因此提示ABCG2分子可以作为靶向治疗卵巢癌TSCs的一个靶点。6结语过去的几年内，卵巢癌TSCs研究领域取得了重大的进步:成功分离培养了TSCs，并且也筛选出了一些可以代表TSCs的标记物。但是这一系列进展并不能根治肿瘤，目前一项重大的挑战就是关于TSCs特异性标记物的寻找与确定，这样将有助于肿瘤的早期诊断和靶向抗癌药物的筛选，从而给患者带来彻底治愈的福音和希望。参考文献:［1］AlettiGD，GallenbergMM，ClibyWA，etal．CurrentManagementStrategiesforOvarianCancer［J］．MayoClin大连医科大学学报2013年第35卷第5期(JournalofDalianMedicalUniversity2013．Vol．35No．5)489Proc，2007，82(6):751－770．［2］SilvaIA，BaiS，McLeanK，etal．AldehydedehydrogenaseincombinationwithCD133definesangiogenicovariancancerstemcellsthatportendpoorpatientsurvival［J］．CancerRes，2011，71(11):3991－4001．［3］BabaT，ConveryPA，MatsumuraN，etal．EpigeneticregulationofCD133andtumorigenicityofCD133+ovariancancercells［J］．Oncogene，2009，28(2):209－218．［4］LandenCNJr，GoodmanB，KatreAA，etal．Targetingaldehydedehydrogenasecancerstemcellsinovariancancer［J］．MolCancerTher，2010，9(12):3186－3199．［5］BapatSA，MaliAM，KoppikarCB，etal．Stemandprogenitor－likecellscontributetotheaggressivebehaviorofhumanepithelialovariancancer［J］．CancerRes，2005，65(8):3025－3029．［6］AuerspergN，WongAS，ChoiKC，etal．Ovariansurfaceepithelium:biologyendocrinologyandpathology［J］．EndocrRev，2001，22(2):255－288．［7］LarueL，BellacosaA．Epithelial－mesenchymaltransitionindevelopmentandcancer:roleofphosphatidylinositol3＇kinaseAKTpathways［J］．Oncogene，2005，24(50):7443－7454．［8］AuerspergN，EdelsonMI，MokSC，etal．Thebiologyofovariancancer［J］．SeminOncol，1998，25(3):281－304．［9］SzotekPP，Pieretti－VanmarckeR，MasiakosPT，etal．Ovariancancersidepopulationdefinescellswithstemcell－likecharacteristicsandMullerianInhibitingSubstanceresponsiveness［J］．ProcNatlAcadSciUSA，2006，103(30):11154－11159．［10］FerrandinaG，MartinelliE，PetrilloM，etal．CD133antigenexpressioninovariancancer［J］．BMCCancer，2009，9:221．［11］FerrandinaG，BonannoG，PierelliL，etal．ExpressionofCD133－1andCD133－2inovariancancer［J］．IntJGynecolCancer，2008，18(3):506－514．［12］MaI，AllanAL．Theroleofhumanaldehydedehydrogenaseinnormalandcancerstemcells［J］．StemCellRev，2011，7(2):292－306．［13］KryczekI，LiuS，RohM，etal．ExpressionofaldehydedehydrogenaseandCD133definesovariancancerstemcells［J］．IntJCancer，2012，130(1):29－39．［14］ZhangS，BalchC，ChanMW，etal．Identificationandcharacterizationofovariancancer－initiatingcellsfromprimaryhumantumors［J］．CancerRes，2008，68(11):4311－4320．［15］SteffensenKD，AlveroAB，YangY，etal．Prevalenceofepithelialovariancancerstemcellscorrelateswithrecurrenceinearly－stageovariancancer［J］．JOncol，2011(2011):1－12．［16］LiC，HeidtDG，DalerbaP，etal．Identificationofpancreaticcancerstemcells［J］．CancerRes，2007，67(3):1030－1037．［17］LeeTK，CastilhoA，CheungVC，etal．CD24(+)livertumor－initiatingcellsdriveself－renewalandtumorinitiationthroughSTAT3－mediatedNANOGregulation［J］．CellStemCell，2011，9(1):50－63．［18］ShiMF，JiaoJ，LuWG，etal．Identificationofcancerstemcell－likecellsfromhumanepithelialovariancarcinomacellline［J］．CellMolLifeSci，2010，67(22):3915－3925．［19］GaoMQ，ChoiYP，KangS，etal．CD24+cellsfromhierarchicallyorganizedovariancancerareenrichedincancerstemcells［J］．Oncogene，2010，29(18):2672－2680．［20］ZhangJ，LiYL，ZhouCY，etal．Expressionofoctamer－4inserousandmucinousovariancarcinoma［J］．JClinPathol，2010，63(10):879－883．［21］蒋翠莲．基于SP细胞分选法初步研究卵巢癌干细胞［D］．东南大学硕士学位，2009．［22］SmithLM，NesterovaA，RyanMC，etal．CD133prominin－1isapotentialtherapeutictargetforantibody－drugconjugatesinhepatocellularandgastriccancers［J］．BrJCancer，2008，99(1):100－109．［23］VermaS，StewartDJ，MarounJA，etal．ArandomizedphaseIIstudyofcisplatinaloneversuscisplatinplusdisulfiram［J］．AmJClinOncol，1990，13(2):119－124．［24］LiSD，HowellSB．CD44－targetedmicroparticlesfordeliveryofcisplatintoperitonealmetastases［J］．MolPharm，2010，7(1):280－290．［25］CasagrandeF，CoccoE，BelloneS，etal．Eradicationofchemotherapy－resistantCD44+humanovariancancerstemcellsinmicebyintraperitonealadministrationofClostridiumperfringensenterotoxin［J］．Cancer，2011，117(24):5519－5528．［26］HassanHT．C－kitexpressioninhumannormalandmalignantstemcellsprognosticandtherapeuticimplications［J］．LeukRes，2009，33(1):5－10．［27］JuretzkaM，HensleyML，TewW，etal．Aphase2trialoforalimatinibinpatientswithepithelialovarian，fallopiantube，orperitonealcarcinomainsecondorgreaterremission［J］．EurJGynaecolOncol，2008，29(6):568－572．［28］SuD，DengH，ZhaoX，etal．TargetingCD24fortreatmentofovariancancerbyshorthairpinRNA［J］．Cytotherapy，2009，11(5):642－652．(收稿日期:2013－04－10;修日期:2013－07－13)