崔宏伟，苏秀兰*

( 内蒙古医科大学附属医院临床医学研究中心，内蒙古 呼和浩特 010050 )

近几年，尽管在胃癌(gastric cancer，GC)的复杂癌变和分子异质性机制方面取得了巨大的进展，但对于胃癌患者的临床结局改变甚微。虽然全世界胃癌的发病率有所下降，但死亡率仍然没有降低，胃癌依然是一个世界性的健康问题[1]。探索新的治疗途径是世界范围内的热点。胃癌干细胞(gastric cancer stem cells，GCSCs)即存在于胃癌内部一小部分的，具有自我更新和无限增殖能力的细胞。从其假说的建立到目前研究的证实，极大地丰富了胃癌的发病机制[2]。大量研究提示，GCSCs与胃癌的侵袭、转移和治疗耐药特性密切相关[3]。本文将基于GCSCs特性和功能及其在肿瘤进程中涉及的自我更新信号通路、端粒酶活性与药物抗性机制进行阐述，以期为现有的胃癌治疗方案联合靶向GCSCs的治疗提供新思路。

1 GCSCs的来源及其分离、特性鉴定

1.1 GCSCs的来源

GCSCs的来源尚无定论。部分研究认为GCSCs是胃内肿瘤的起始细胞，具有器官特异性，来源于胃腺体中正常干细胞恶性转化或者发生致癌突变，随后重新激活与干细胞相关特性的分化程度较高的祖细胞，其在胃癌进程中产生多种不同类型的细胞，并促进胃癌的侵袭、转移和异质性[4]。另一部分研究认为GCSCs来源于骨髓源性细胞(bone marrow-derived cells，BMDCs)[5]。 当慢性炎症、感染或损伤发生，BMDCs被募集并产生血液元素和骨髓基质及许多不同的细胞系[6]。Bjerkvig团队提出，累积的遗传变异足以引起细胞增殖突变，促使局部或骨髓来源的成人干细胞与分化的细胞融合产生肿瘤干细胞(cancer stem cell，CSC)[7]。此外，上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)也可产生GCSCs。EMT是一个广泛参与维持干细胞特性密切相关信号通路的复杂过程。期间，上皮细胞经由丧失细胞间的接触和细胞骨架重组机会而获得成纤维细胞的表型。EMT有助于癌细胞的侵袭和转移，被认为是肿瘤传播的关键步骤[8]。维持肿瘤生长的“静止期干细胞”可能产生一种能够经历瞬态EMT及除了干性之外的具有迁移表型的特殊类型细胞。而“迁移表型的特殊类型细胞”有助于解释原发肿瘤易转移的特性[9]。 Kurrey等[10]研究显示，EMT与CSC表型的获取，肿瘤的侵袭特性、远端传播、化疗药物抗性与放射抵抗及治疗后微小残留灶的发生紧密相关。Yang等[11]研究表明，GC细胞转移的倾向与间充质细胞表型转换，E-cadherin表达降低及vimentin和基质金属蛋白酶2表达增加显著相关。

1.2 GCSCs的识别和特性鉴定

基于GCSCs的分子特征，开发新的GC治疗策略的关键步骤是对肿瘤启动细胞的深入研究。随着细胞生物及分子生物学实验技术的发展，能够对表达特定表面标记物的肿瘤细胞群实现快速分离。目前，鉴定GCSCs的方法有干细胞表面标记物的检测，DNA结合Hoechst染料的液流分析以及评价GCSCs潜在自我更新特性与体内致瘤性的移植瘤动物模型[12]。由于缺乏GCSCs的特异性表面标记物，导致GCSCs的鉴定和分离存在较大的困难。到目前为止，由于许多研究采用的实验设计、材料和方法相似，而得到的结果却不一致，甚至有的相互矛盾，这使得每一个已探明的GCSCs标记物的特异性存在不确定性[13]。研究表明，CD44+及其变异体CD44v8-10、CD133+、ALDH1、EpCAM、CD90均可以作为GCSCs识别的表面标志物。其中，CD44+[14]、CD133+[15]、 ALDH1[16]、 EpCAM[17]、 CD90[18]标记的GCSCs分别与干性细胞的自我更新、多系分化、放化疗药物抗性及致瘤性的增强特性相关，而CD44+[19]的变异体CD44v8-10标记的GCSCs与自我更新、多系分化特性相关。

此外，由DNA结合染料Hoechst 33342标记的液流分析鉴定及分离所得的侧群细胞(side population，SP)被认为是干细胞，甚至是GCSCs的来源。Haraguchi等[20]研究发现，从人胃肠道肿瘤细胞系中分离出的SP细胞显示了与药物抗性相关的ATP结合盒(ATP- binding cassette，ABC)转运体的过度表达以及与干性特征相关的上皮和间充质标志物的过度表达特性。Schmuck等[21]研究提示SP细胞群内存在大量的药物外排蛋白过表达，药物抗性及体内成移植瘤能力增强的GCSCs。

2 肿瘤干细胞与靶向治疗

近年来，尽管药理学研究及胃癌治疗策略取得新进展，但对于晚期胃癌患者的治疗效果有限。此外，由于传统药物缺乏特异性而可能会对正常组织造成严重损害，进一步降低了胃癌患者的生活质量。靶向消除导致癌细胞生长并维持肿瘤生长的GCSCs，被认为是治疗胃癌最有希望的途径之一[22]。目前对药物疗效的评估主要是其减小肿瘤大小的程度。然而，大多数癌组织的显著收缩和消融并不能反映长期的治疗效果。尤其是肿瘤起始细胞不受细胞静态或细胞毒性因子的影响，在肿瘤治疗明显缓解后期引起肿瘤复发，而靶向GCSCs的治疗能够有效的预防肿瘤复发或转移。然而，当前靶向GCSCs治疗存在方法学的困境，包括缺乏相关的识别和分离肿瘤细胞中的肿瘤干细胞亚型的检测方法。目前，靶向治疗GCSCs集中于针对表面标记物、自我更新特性相关信号通路及端粒酶的方法。

2.1 针对肿瘤干细胞表面标记的靶向GCSCs治疗

基于富含肿瘤干细胞的肿瘤细胞亚群的特异性表面标志物的表达差异，结合新兴的高通量测序技术并结合多种药物和分子的纳米载体而发展的新技术，使得针对肿瘤干细胞表面标记的药物和分子纳米载体有选择性和有效地靶向癌GCSCs。如适配体是一种无免疫的、无毒的，能穿透癌细胞膜并特异地结合到所需部位的小寡核苷酸分子[23]。 Shigdar等[24]于2011年成功分离、制备出与人胃癌、结直肠癌和乳腺癌干细胞标志物EpCAM特异性结合的适配体，从而有效减少EpCAM标记的细胞数量。

用于标记纳米载体和共轭物的CD44配体能够有效地减少胰腺癌、胃癌中CD44+标记的细胞数量。Smith等[25]体外实验表明CD133细胞毒偶联物抑制胃癌干细胞的生长。Jiang等[26]报告CD90标记的胃癌干细胞与HER2表达呈正相关。联合给予化疗与抗HER2靶向药(曲妥单抗)则显著减少CD90标记的胃癌干细胞数量及抑制肿瘤生长。

2.2 针对GCSCs自我更新特性的靶向GCSCs治疗

由于维持GCSCs的自我更新特性涉及Hedgehog (Hh)、Notch/Delta、Wnt/b-catenin、JAK/STAT和转化生长因子(TGF)-β等信号通路，因此，针对这些信号通路的抑制剂将成为一种重要的新型治疗药物。

2.2.1 Hedgehog信号通路 Hedgehog是一种在成人干细胞和组织的分化发育中起关键作用的重要信号蛋白分子。研究显示，胃组织稳态的失调与慢性萎缩性胃炎和肠上皮化生胃酸分泌腺中的Sonic Hedgehog(Shh)受损有关[27]。 Song等[28]的研究发现，在分离具有较强的自我更新能力与药物抗性，表达GSC相关的标记物(CD44、CD24和CD133)及较强体内致瘤能力的GCSCs 球形克隆细胞过程中，Shh信号通路靶基因(Ptch和Gli1)的表达显著升高。但经Hh信号通路抑制剂环巴胺干预后，阻断Shh通路，降低了GCSCs球形克隆细胞自我更新的特性，从而增强了化疗药物的敏感性。

由于Hh信号通路参与多种癌症进程，故靶向抑制Hh通路对于治疗癌症具有重要意义。Robotnikinin，一种能与细胞外Shh结合的小分子药物，研究显示其在体外能有效抑制Shh信号[29]。虽然大量研究表明，GC与Hh信号通路蛋白过表达相关联，且临床前实验中Hh抑制剂可抑制GC细胞生长，但目前抗Hh化合物尚未在胃癌患者中进行试验。深入研究将展示出新型Hh拮抗剂良好的药理性能，无疑会对GC的治疗产生深远的影响。

2.2.2 Notch信号通路 Notch信号通路在干细胞自我更新中具有重要的意义，并参与了决定祖细胞的命运过程。Notch信号通路在许多癌症如肺癌、乳腺癌、卵巢癌以及白血病等的发生中发挥致癌作用[30]。 Piazzi等[31]研究表明，在GC中，Notch1活性是由Delta-like1配体的表观遗传沉默所控制的。Gamma-分泌酶抑制剂通过阻断Notch受体裂解而拮抗Notch信号。糖皮质激素与其联合治疗白血病可克服由Gamma-分泌酶抑制剂引起的严重胃肠道毒性副作用[32]。目前对Notch信号的蛋白酶活性抑制作用尚未在GC中发现显著的抑制效果，需要进一步研究提供科学数据。

2.2.3 Wnt/β-catenin信号通路 Wnt信号通路被认为是组织修复和干细胞更新的关键所在。在癌变过程中，经典的Wnt通路与GCSCs的干性维持和增殖，EMT形成有关。因此，GCSCs的干性维持与获得传播所需的间充质表型显著相关[33]。Wnt异常激活也与胃腺癌的发展有关，而β-catenin基因突变在GCs很常见[34]。 Fan等[35]研究表明，miR-501-5p的上调激活Wnt/β-catenin信号传导途径并增强胃癌中的干细胞样表型，提示Wnt/β-catenin 通路对人类胃癌中干细胞样细胞的自我更新具有重要意义。

目前，已有针对β-catenin依赖的Wnt信号级联和抗Wnt抗体的小分子药物开展临床前实验。抗生素沙利霉素是一种基于对Wnt/β-catenin信号转导的抑制剂，目前广泛应用于家禽养殖，但研究显示它是GCSCs的有效抑制剂。沙利霉素在乳腺癌中选择性地消除了GCSCs，而在慢性淋巴细胞白血病中通过异常Wnt信号级联诱导细胞凋亡[36]。 Zhi等[37]研究提示，在GC中，与ALDH-low癌细胞相比，ALDH-high细胞显示出包括Sox2、Nanog和Nestin的高表达，较强的克隆形成及耐药性能的GSC特性，给予沙利霉素干预后，则显著减少ALDH-high细胞数量。

2.3 针对端粒酶活性的靶向GCSCs治疗

端粒缩短会引起复制衰老或细胞凋亡。肿瘤细胞通过重新激活端粒酶(RNA模板依赖的DNA合成酶)实现增殖生长。因此，端粒酶活性的增加是GCSCs无限增殖的潜在原因[38]。端锚聚合酶1被认为是有助于维持端粒酶长度的端粒特异性结合蛋白之一。Zhang等[39]研究发现在SGC-7901胃癌细胞系中，对端锚聚合酶1和端粒酶的联合抑制能够协同缩短端粒长度，因此，抑制端粒酶活性和端锚聚合酶1可以获得良好的抗胃癌生长效果。

3 展 望

虽然关于GCSCs的研究取得一定的成就，但是仍有诸多问题需要深入探讨。如目前还未建立一套可靠的GCSCs表面标记物识别和分离的方法。此外，GCSCs表现出显著的异质性，即在单个癌症类型中也含有不同的表型。同时，GCSCs与微环境保持着动态平衡，这使得GCSCs靶向治疗更加复杂化。因此，需要对调控GCSCs状态的途径和分子有更全面的了解。高通量技术和生物信息学的快速发展使遗传和表观遗传改变的分子标记更容易被发现，进而促进胃癌生物标志物的发展，更有利于靶向胃癌干细胞药物的临床前或临床试验阶段。虽然其疗效还有待结论验证，但与传统治疗方法相比，靶向GCSCs治疗分子或者药物联合当前的胃癌治疗方案能够更精确地作用于目标靶点，更精准地抑制干细胞的特性和恶性生物学行为，这势必为胃癌的治疗带来新的希望。