食管癌是消化道常見的致命性腫瘤,雖然在全世界范圍內開展了大量的基礎研究和臨床試驗,但其診斷水平和治療效果仍無明顯改善。相比于其他惡性腫瘤,食管癌患者5年生存率仍普遍較低。目前較為前沿的研究認為食管癌難治愈可能與其中的干細胞有關。消除或抑制這些干細胞可能為食管癌的治療帶來新的希望。本文主要就食管癌干細胞特異標記、分選鑒定手段和靶向治療進行綜述。
引用本文: 鄭鑫林, 夏學陽, 張建華, 李斌. 食管癌干細胞的研究進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2016, 23(9): 907-911. doi: 10.7507/1007-4848.20160217 復制
中國是食管癌的高發地區之一,盡管我們的診斷水平和治療手段取得了很大的進步,但其發病率和死亡率一直高居不下。截至2010年底,全國每年有287 632例病人被確診,有208 473人因醫治無效而死亡。其發病率和死亡率分別占所有惡性腫瘤的第五位和第四位[1]。越來越多的研究證明每種腫瘤組織中均存在一種高轉移性、高再生性和放射抗性的細胞亞群,我們稱之為腫瘤干細胞(cancer stem cells,CSCs)[2-7]。腫瘤干細胞的理論不僅有助于進一步闡明腫瘤的發生機制,同時還有望給腫瘤的治療帶來革命性的變化。
1 食管癌干細胞特異性標志物
腫瘤干細胞除了有腫瘤細胞所共有的標志外,還應該具有一些特異性表型標志。我們可以通過識別這些標志來篩選和分離干細胞。同時這些標志大多與腫瘤的致病、轉移、復發相關[8],可以通過檢測這些特異性標志物來對疾病進行監測。理想的食管癌干細胞標志物應具有以下特性:①干細胞特性:能無限的自我更新和多向分化;②干細胞特異性:該特異性標志只存在于食管癌干細胞,而在一般食管癌細胞和正常食管組織中不表達。目前,篩選腫瘤干細胞最權威的方法是明確它的特異標志物,然后根據這些標志物進行篩選。然而,關于食管癌干細胞的研究我們尚處于初級階段,尋找特異標志物來分離鑒定這類稀少的細胞成為研究食管癌干細胞的技術瓶頸。
1.1 腫瘤壞死因子受體家族成員——P75NTR
P75NTR (P75 neurotroph in receptor)是神經營養因子的低親和力受體,屬于腫瘤壞死因子超家族成員,廣泛存在于多種組織和腫瘤細胞內。2003年,Okumura等[9]發現P75NTR陽性的正常食管上皮細胞具有無限增殖、自我更新和多向分化的能力,經鑒定為食管上皮干細胞。而腫瘤干細胞的學說認為腫瘤干細胞來源于組織干細胞的突變[4]。因此,推測P75NTR陽性細胞為食管癌干細胞。Huang等[10]將食管鱗癌細胞在無血清培養液中培養并標志P75NTR,結果發現在形成的細胞球中P75NTR陽性細胞的比例較高。張麗榮等[11]發現P75NTR在侵襲性的細胞亞型中比例較高。2010年孫志剛等[12]研究發現P75NTR陽性細胞具有較強的增殖能力、自我更新能力,具有可分化為其他表型腫瘤的能力、耐受化療藥物能力和較強的體外致瘤性。而上述特點符合腫瘤干細胞的特性,因此認為P75NTR可作為分選鑒定食管癌干細胞的標志。但是也發現P75NTR陰性細胞也可形成少部分克隆,提示在此亞群中仍有干細胞的存在,P75NTR并非食管癌干細胞的唯一標志。
1.2 粘附分子——CD44
CD44是一種跨膜蛋白,參與細胞間或細胞與細胞外基質間特異性粘附過程。許多文獻表明CD44還參與腫瘤的發生、生長、侵襲和轉移。Shigeishi等[13]發現頭頸部鱗狀細胞癌中高表達CD44的細胞有較強的腫瘤始發能力,敲除CD44后干細胞表面的標志物如Oct4、Sox2、Nang等表達下降,并且腫瘤細胞成球能力明顯下降。Smit等[14]研究發現CD44陽性食管癌細胞至少可分化為2個不同特點的亞群。CD44+/CD24-食管癌細胞有干細胞相似的特性,如體外抗輻射性、高增長性、高侵襲擴散性。Zhao等[15]發現CD44+細胞具有分化、致瘤、自我更新等干細胞特性,CD44可作為富集食管癌干細胞的標志。汪建林等[16]用無血清培養法分離出富含腫瘤干細胞的細胞球,并且發現細胞球中CD44、CD271表達率均高于親本細胞。因此認為CD44+的腫瘤細胞群中含有食管癌干細胞,CD44可能是一種特異的表面標志物。
1.3 干細胞轉錄因子——Oct4
Oct4是一種公認的干細胞表面標志物,控制著成體細胞的重組,對維持細胞多向分化和自我更新有重要的作用。徐兵等[17]發現Oct4陽性細胞在食管癌成球細胞中有較高的陽性率、更低的凋亡率和更高的增殖潛能,這與趙生霞等[18]的研究結果相似。黃燕燕等[19]發現Oct4陽性細胞有顯著的成球能力、較高的致瘤能力和侵襲能力。綜合實驗結果認為Oct4可能為食管癌干細胞的一個標志分子,可用于分離鑒定此細胞。這與國外的一些文獻報道一致[20-21]。
1.4 多梳基因家族——Bmil
Bmil是多梳基因家族核心成員之一,參與干細胞的增殖分化,并在多種腫瘤的形成過程中發揮著重要的作用[22-24]。Wang等[25]通過分次照射獲得食管癌干細胞,Bmil在這些細胞中的表達顯著高于其親本。Huang等[26]發現Bmil在食管鱗癌SP細胞中表達比非SP細胞更高。于茜穎[27]進一步提出隨著SP細胞向非SP細胞分化程度的提高,Bmil表達水平逐漸下將。說明Bmil基因符合干細胞特異標志的特性,Bmil可能是食管癌干細胞的特異標志。
2 食管癌干細胞的分離鑒定
食管癌干細胞研究的首要任務是將它們分離出來,近年來許多專家對食管癌干細胞的分離方法進行了探索,現如今分離的手段主要有4種:①免疫學分選法:利用食管癌干細胞表面帶有的特異性標志物進行篩選,分為流式細胞儀分選法(FACS)和免疫磁珠分選法(MACS)。自從孫志剛發現P75NTR在食管癌干細胞高表達后,目前多采用P75NTR作為食管癌干細胞分選的標志[9-10, 28]。但與其他實體腫瘤干細胞相比食管癌干細胞特異性標志物仍未明確,采用此法分離出的干細胞純度不高。②功能分選法:利用腫瘤干細胞能將DNA染料(Hoechst33342)排出胞外的特性,采用流式細胞儀將不著色的干細胞分選出來,他們將分選出來的細胞稱為SP(side population)細胞。Huang等[26]從多種ESCC細胞株中均分離出了SP細胞,并發現它們有更強的增殖能力、克隆能力、體內成瘤能力,其成瘤能力是非SP細胞的50倍。Zhao等[29]進一步發現SP細胞與癌癥的化療耐藥性有關。李步強等[30]認為功能分選法是在無法確定腫瘤干細胞表面特異標志時最簡單的分離方法。但熒光染料的細胞毒作用使得分選出的干細胞難以用于更深入的研究,并且用該法獲得的干細胞只富集了部分而非全部干細胞。③無血清培養法分選:利用腫瘤干細胞能在無血清培養基中懸浮并形成細胞球的特性,國內外許多專家用此法富集到了食管癌干細胞,是目前實驗室最常用分選食管癌干細胞的方法[16-19, 31-32]。無血清培養法既克服了食管癌干細胞缺乏特征性標志的缺點又避免了功能分選法熒光染料細胞毒的問題,而且還具有成本低廉、易于實施等優點。但是此方法還有一定的局限性:如用該法培養的細胞球并非單一的食管癌干細胞群,還含有部分祖細胞等。④放射抗性篩選法:許多文獻報道采用分次照射的方法可獲得具有放射抗性的食管癌干細胞[25, 33-34]。另外還有學者根據食管癌干細胞較強的耐藥性推測用三氧化二砷誘導后剩余的細胞即為食管癌干細胞[35],但此法未對誘導后剩余的細胞進行鑒定。在以后的研究中我們可以聯合干細胞的特性對該細胞群進行鑒定。
腫瘤干細胞具有多向分化、強致瘤性、耐藥性、侵襲性的能力,所以根據這些特性對分選出來的食管癌干細胞進行進一步的鑒定,目前國內外鑒定食管癌干細胞的方法主要有以下5種:①體外分化能力檢測:將無血清培養基培養的細胞球機械打碎后置于有血清培養基中,一段時間后將其與正常血清培養下的細胞進行對比以檢測食管癌干細胞多向分化的潛能;②裸鼠成瘤實驗:又叫移植瘤實驗,將食管癌細胞和食管癌干細胞分別接種于免疫缺陷動物來觀察兩者體內成瘤情況,主要用于驗證食管癌干細胞較強的致瘤性;③耐藥實驗:通過觀察P75NTR陽性細胞在有無化療藥物兩種培養條件下的比例來驗證食管癌干細胞的耐藥性;④增殖能力檢測:主要有MTT法和平板克隆實驗,原理為在特定條件下食管癌干細胞具有比普通腫瘤細胞更強的自我更新及增殖能力,通過觀察食管癌干細胞、提純的食管癌細胞、未分選的混合細胞體外生長曲線,比較三者的增殖能力;⑤侵襲能力檢測:主要為Transwell細胞侵襲實驗,通過比較食管癌干細胞與食管癌細胞穿過微孔膜的細胞數來對比二者的侵襲能力。
3 靶向食管癌干細胞治療研究進展
食管癌干細胞是食管癌群體中具有部分干細胞特征性的細胞亞群,其增殖能力明顯強于同一腫瘤組織中的其他亞群。因此,有效地清除這些細胞對于獲得理想的效果是十分必要的。由于受限于當前診斷技術,食管癌患者確診時多為晚期,多已發生大面積轉移,喪失了手術切除的時機,放療成為目前食管癌的主要治療手段。目前,食管癌的常規治療確實能殺死大部分腫瘤細胞,但對于癌組織中少數具有干細胞特征的細胞亞群卻作用甚微。放療后殘存的干細胞增殖,足以形成腫瘤的復發和轉移。有文獻報道放療后食管癌的復發率為68%[36]。因此,在以后食管癌治療的研究過程中要以食管癌干細胞為目標,以期達到更好的治療效果。
3.1 放射增敏劑
目前,靶向腫瘤干細胞的研究中應用最多的治療藥物是小分子抑制劑和融合蛋白[37],由于食管癌患者大多需要放射治療并且食管癌干細胞有較強的放射抗性,所以增加這些干細胞的放射敏感性成為當今研究的熱點。多項研究證實食管癌的發生與生活中鉬元素的缺乏有關,因此推斷鉬可能對食管癌的治療起作用[38-39]。李珂等[40]發現順鉑加鉬組中P75NTR的百分率比單用相同濃度的順鉑組下降趨勢更明顯,而單用鉬時對食管癌干細胞無明顯的影響。這說明鉬和順鉑聯用對食管癌干細胞抑制作用更強,鉬對化療藥物有顯著的增敏作用。環氧合酶(cyclooxygenase,COX)是前列腺素合成的限速酶,多項研究發現其同工酶COX-2在食管癌中呈高表達狀態[41-42]。朱兆峰等[43]發現在食管癌組織中COX-2和血管內皮生長因子(VEGF)陽性者對放療不敏感,而陰性者敏感。抑制COX-2的表達可增強腫瘤組織對放療的敏感性。龍輝等[44]發現COX-2抑制劑NS398可能通過抑制食管癌干細胞表達來降低放射抗拒,起到增敏作用。Che等[34]進一步發現NS398增強食管癌干細胞的放射敏感性是通過下調β-catenin的表達實現的。還有人發現P162(安疴利肽)[45]、冬凌草甲素[46]對食管癌干細胞有放療增敏效果,但具體作用機制尚未明確。
小分子抑制劑和融合蛋白除了用作放射增敏劑外,還可直接殺傷靶細胞。有人發現艱難梭菌毒素A(Tcd A)對癌癥細胞非常敏感,能誘導多種實體瘤發生凋亡[47]。本課題組張建華等[48]進一步發現,Tcd A產生細胞毒性破壞了食管癌干細胞的DNA,進而誘導細胞凋亡。Tcd A可能為食管癌治療帶來新的希望。
3.2 基因療法
在靶向腫瘤干細胞研究中另一種常見的方法是以病毒為載體的基因療法。近年來多項研究提示食管癌中微小RNA21(miR21)高表達與食管癌的分期、增殖、侵襲、轉移和預后有關。而基因敲除miR21后,腫瘤細胞侵襲、轉移等能力顯著下降[49]。Huang等[50]采用慢性病毒介導的方法將含反義miR21表達基因載體轉染至食管癌TE-1細胞系(命名為TE-1-miR21),通過比較TE-1-miR21細胞和TE-1細胞中P75NTR陽性細胞比例,發現TE-1-miR21細胞系中P75NTR陽性細胞比例明顯下降。而P75NTR陽性細胞被認為是具有干細胞特性的食管癌細胞,因此猜測病毒介導的基因療法可用于殺傷食管癌干細胞。
4 問題與展望
食管癌干細胞的發現為食管癌研究打開了一個新的視野,引導我們從干細胞的角度進一步認識食管癌的產生、發展、轉移、復發等特點。盡管我們對食管癌干細胞進行了一系列的研究,但至今仍未明確其特異的標志物,目前分選出的干細胞純度不高或覆蓋不全面。而食管癌干細胞的分選和鑒定是對其進一步研究的基礎,因此在未來的分選過程中我們可以聯合多個標志物或多種方法共同進行篩選。
目前,食管癌患者的高復發性使我們認識到,消滅食管癌的最終目標是殺死細胞株內部的干細胞。在靶向食管癌的研究中小分子抑制物和融合蛋白由于靶向差、不良反應明顯等缺陷限制了它們在臨床中的應用。而病毒為載體的基因療法也有存在病毒轉染率不高、表達不穩定、靶向不強、長期安全性等問題需要解決。一般腫瘤細胞由于低免疫原性、MHC分子表達異常、缺乏共刺激信號等易造成免疫逃逸,而成熟樹突狀細胞高表達MHC及B7等共刺激分子和多種粘附分子,是目前已知的功能最強的抗原提呈細胞。Guo等[51]利用樹突狀細胞和腫瘤細胞互補的特點構建了樹突狀細胞和食管癌細胞融合疫苗,融合細胞高表達樹突狀細胞的特異性標志CD80、CD83、CD86,能有效提呈腫瘤抗原,可利用患者本身主動免疫屏障對腫瘤細胞實行打擊。未來研究中可延續他們的思路將食管癌干細胞和樹突狀細胞融合制成疫苗誘導抗腫瘤免疫。只要對腫瘤干細胞準確實施醫學打擊,就可能從根本上摧毀腫瘤母體,整個腫瘤也會隨之潰散,從而避免常規放療、化療不能根除食管癌的弊端。
中國是食管癌的高發地區之一,盡管我們的診斷水平和治療手段取得了很大的進步,但其發病率和死亡率一直高居不下。截至2010年底,全國每年有287 632例病人被確診,有208 473人因醫治無效而死亡。其發病率和死亡率分別占所有惡性腫瘤的第五位和第四位[1]。越來越多的研究證明每種腫瘤組織中均存在一種高轉移性、高再生性和放射抗性的細胞亞群,我們稱之為腫瘤干細胞(cancer stem cells,CSCs)[2-7]。腫瘤干細胞的理論不僅有助于進一步闡明腫瘤的發生機制,同時還有望給腫瘤的治療帶來革命性的變化。
1 食管癌干細胞特異性標志物
腫瘤干細胞除了有腫瘤細胞所共有的標志外,還應該具有一些特異性表型標志。我們可以通過識別這些標志來篩選和分離干細胞。同時這些標志大多與腫瘤的致病、轉移、復發相關[8],可以通過檢測這些特異性標志物來對疾病進行監測。理想的食管癌干細胞標志物應具有以下特性:①干細胞特性:能無限的自我更新和多向分化;②干細胞特異性:該特異性標志只存在于食管癌干細胞,而在一般食管癌細胞和正常食管組織中不表達。目前,篩選腫瘤干細胞最權威的方法是明確它的特異標志物,然后根據這些標志物進行篩選。然而,關于食管癌干細胞的研究我們尚處于初級階段,尋找特異標志物來分離鑒定這類稀少的細胞成為研究食管癌干細胞的技術瓶頸。
1.1 腫瘤壞死因子受體家族成員——P75NTR
P75NTR (P75 neurotroph in receptor)是神經營養因子的低親和力受體,屬于腫瘤壞死因子超家族成員,廣泛存在于多種組織和腫瘤細胞內。2003年,Okumura等[9]發現P75NTR陽性的正常食管上皮細胞具有無限增殖、自我更新和多向分化的能力,經鑒定為食管上皮干細胞。而腫瘤干細胞的學說認為腫瘤干細胞來源于組織干細胞的突變[4]。因此,推測P75NTR陽性細胞為食管癌干細胞。Huang等[10]將食管鱗癌細胞在無血清培養液中培養并標志P75NTR,結果發現在形成的細胞球中P75NTR陽性細胞的比例較高。張麗榮等[11]發現P75NTR在侵襲性的細胞亞型中比例較高。2010年孫志剛等[12]研究發現P75NTR陽性細胞具有較強的增殖能力、自我更新能力,具有可分化為其他表型腫瘤的能力、耐受化療藥物能力和較強的體外致瘤性。而上述特點符合腫瘤干細胞的特性,因此認為P75NTR可作為分選鑒定食管癌干細胞的標志。但是也發現P75NTR陰性細胞也可形成少部分克隆,提示在此亞群中仍有干細胞的存在,P75NTR并非食管癌干細胞的唯一標志。
1.2 粘附分子——CD44
CD44是一種跨膜蛋白,參與細胞間或細胞與細胞外基質間特異性粘附過程。許多文獻表明CD44還參與腫瘤的發生、生長、侵襲和轉移。Shigeishi等[13]發現頭頸部鱗狀細胞癌中高表達CD44的細胞有較強的腫瘤始發能力,敲除CD44后干細胞表面的標志物如Oct4、Sox2、Nang等表達下降,并且腫瘤細胞成球能力明顯下降。Smit等[14]研究發現CD44陽性食管癌細胞至少可分化為2個不同特點的亞群。CD44+/CD24-食管癌細胞有干細胞相似的特性,如體外抗輻射性、高增長性、高侵襲擴散性。Zhao等[15]發現CD44+細胞具有分化、致瘤、自我更新等干細胞特性,CD44可作為富集食管癌干細胞的標志。汪建林等[16]用無血清培養法分離出富含腫瘤干細胞的細胞球,并且發現細胞球中CD44、CD271表達率均高于親本細胞。因此認為CD44+的腫瘤細胞群中含有食管癌干細胞,CD44可能是一種特異的表面標志物。
1.3 干細胞轉錄因子——Oct4
Oct4是一種公認的干細胞表面標志物,控制著成體細胞的重組,對維持細胞多向分化和自我更新有重要的作用。徐兵等[17]發現Oct4陽性細胞在食管癌成球細胞中有較高的陽性率、更低的凋亡率和更高的增殖潛能,這與趙生霞等[18]的研究結果相似。黃燕燕等[19]發現Oct4陽性細胞有顯著的成球能力、較高的致瘤能力和侵襲能力。綜合實驗結果認為Oct4可能為食管癌干細胞的一個標志分子,可用于分離鑒定此細胞。這與國外的一些文獻報道一致[20-21]。
1.4 多梳基因家族——Bmil
Bmil是多梳基因家族核心成員之一,參與干細胞的增殖分化,并在多種腫瘤的形成過程中發揮著重要的作用[22-24]。Wang等[25]通過分次照射獲得食管癌干細胞,Bmil在這些細胞中的表達顯著高于其親本。Huang等[26]發現Bmil在食管鱗癌SP細胞中表達比非SP細胞更高。于茜穎[27]進一步提出隨著SP細胞向非SP細胞分化程度的提高,Bmil表達水平逐漸下將。說明Bmil基因符合干細胞特異標志的特性,Bmil可能是食管癌干細胞的特異標志。
2 食管癌干細胞的分離鑒定
食管癌干細胞研究的首要任務是將它們分離出來,近年來許多專家對食管癌干細胞的分離方法進行了探索,現如今分離的手段主要有4種:①免疫學分選法:利用食管癌干細胞表面帶有的特異性標志物進行篩選,分為流式細胞儀分選法(FACS)和免疫磁珠分選法(MACS)。自從孫志剛發現P75NTR在食管癌干細胞高表達后,目前多采用P75NTR作為食管癌干細胞分選的標志[9-10, 28]。但與其他實體腫瘤干細胞相比食管癌干細胞特異性標志物仍未明確,采用此法分離出的干細胞純度不高。②功能分選法:利用腫瘤干細胞能將DNA染料(Hoechst33342)排出胞外的特性,采用流式細胞儀將不著色的干細胞分選出來,他們將分選出來的細胞稱為SP(side population)細胞。Huang等[26]從多種ESCC細胞株中均分離出了SP細胞,并發現它們有更強的增殖能力、克隆能力、體內成瘤能力,其成瘤能力是非SP細胞的50倍。Zhao等[29]進一步發現SP細胞與癌癥的化療耐藥性有關。李步強等[30]認為功能分選法是在無法確定腫瘤干細胞表面特異標志時最簡單的分離方法。但熒光染料的細胞毒作用使得分選出的干細胞難以用于更深入的研究,并且用該法獲得的干細胞只富集了部分而非全部干細胞。③無血清培養法分選:利用腫瘤干細胞能在無血清培養基中懸浮并形成細胞球的特性,國內外許多專家用此法富集到了食管癌干細胞,是目前實驗室最常用分選食管癌干細胞的方法[16-19, 31-32]。無血清培養法既克服了食管癌干細胞缺乏特征性標志的缺點又避免了功能分選法熒光染料細胞毒的問題,而且還具有成本低廉、易于實施等優點。但是此方法還有一定的局限性:如用該法培養的細胞球并非單一的食管癌干細胞群,還含有部分祖細胞等。④放射抗性篩選法:許多文獻報道采用分次照射的方法可獲得具有放射抗性的食管癌干細胞[25, 33-34]。另外還有學者根據食管癌干細胞較強的耐藥性推測用三氧化二砷誘導后剩余的細胞即為食管癌干細胞[35],但此法未對誘導后剩余的細胞進行鑒定。在以后的研究中我們可以聯合干細胞的特性對該細胞群進行鑒定。
腫瘤干細胞具有多向分化、強致瘤性、耐藥性、侵襲性的能力,所以根據這些特性對分選出來的食管癌干細胞進行進一步的鑒定,目前國內外鑒定食管癌干細胞的方法主要有以下5種:①體外分化能力檢測:將無血清培養基培養的細胞球機械打碎后置于有血清培養基中,一段時間后將其與正常血清培養下的細胞進行對比以檢測食管癌干細胞多向分化的潛能;②裸鼠成瘤實驗:又叫移植瘤實驗,將食管癌細胞和食管癌干細胞分別接種于免疫缺陷動物來觀察兩者體內成瘤情況,主要用于驗證食管癌干細胞較強的致瘤性;③耐藥實驗:通過觀察P75NTR陽性細胞在有無化療藥物兩種培養條件下的比例來驗證食管癌干細胞的耐藥性;④增殖能力檢測:主要有MTT法和平板克隆實驗,原理為在特定條件下食管癌干細胞具有比普通腫瘤細胞更強的自我更新及增殖能力,通過觀察食管癌干細胞、提純的食管癌細胞、未分選的混合細胞體外生長曲線,比較三者的增殖能力;⑤侵襲能力檢測:主要為Transwell細胞侵襲實驗,通過比較食管癌干細胞與食管癌細胞穿過微孔膜的細胞數來對比二者的侵襲能力。
3 靶向食管癌干細胞治療研究進展
食管癌干細胞是食管癌群體中具有部分干細胞特征性的細胞亞群,其增殖能力明顯強于同一腫瘤組織中的其他亞群。因此,有效地清除這些細胞對于獲得理想的效果是十分必要的。由于受限于當前診斷技術,食管癌患者確診時多為晚期,多已發生大面積轉移,喪失了手術切除的時機,放療成為目前食管癌的主要治療手段。目前,食管癌的常規治療確實能殺死大部分腫瘤細胞,但對于癌組織中少數具有干細胞特征的細胞亞群卻作用甚微。放療后殘存的干細胞增殖,足以形成腫瘤的復發和轉移。有文獻報道放療后食管癌的復發率為68%[36]。因此,在以后食管癌治療的研究過程中要以食管癌干細胞為目標,以期達到更好的治療效果。
3.1 放射增敏劑
目前,靶向腫瘤干細胞的研究中應用最多的治療藥物是小分子抑制劑和融合蛋白[37],由于食管癌患者大多需要放射治療并且食管癌干細胞有較強的放射抗性,所以增加這些干細胞的放射敏感性成為當今研究的熱點。多項研究證實食管癌的發生與生活中鉬元素的缺乏有關,因此推斷鉬可能對食管癌的治療起作用[38-39]。李珂等[40]發現順鉑加鉬組中P75NTR的百分率比單用相同濃度的順鉑組下降趨勢更明顯,而單用鉬時對食管癌干細胞無明顯的影響。這說明鉬和順鉑聯用對食管癌干細胞抑制作用更強,鉬對化療藥物有顯著的增敏作用。環氧合酶(cyclooxygenase,COX)是前列腺素合成的限速酶,多項研究發現其同工酶COX-2在食管癌中呈高表達狀態[41-42]。朱兆峰等[43]發現在食管癌組織中COX-2和血管內皮生長因子(VEGF)陽性者對放療不敏感,而陰性者敏感。抑制COX-2的表達可增強腫瘤組織對放療的敏感性。龍輝等[44]發現COX-2抑制劑NS398可能通過抑制食管癌干細胞表達來降低放射抗拒,起到增敏作用。Che等[34]進一步發現NS398增強食管癌干細胞的放射敏感性是通過下調β-catenin的表達實現的。還有人發現P162(安疴利肽)[45]、冬凌草甲素[46]對食管癌干細胞有放療增敏效果,但具體作用機制尚未明確。
小分子抑制劑和融合蛋白除了用作放射增敏劑外,還可直接殺傷靶細胞。有人發現艱難梭菌毒素A(Tcd A)對癌癥細胞非常敏感,能誘導多種實體瘤發生凋亡[47]。本課題組張建華等[48]進一步發現,Tcd A產生細胞毒性破壞了食管癌干細胞的DNA,進而誘導細胞凋亡。Tcd A可能為食管癌治療帶來新的希望。
3.2 基因療法
在靶向腫瘤干細胞研究中另一種常見的方法是以病毒為載體的基因療法。近年來多項研究提示食管癌中微小RNA21(miR21)高表達與食管癌的分期、增殖、侵襲、轉移和預后有關。而基因敲除miR21后,腫瘤細胞侵襲、轉移等能力顯著下降[49]。Huang等[50]采用慢性病毒介導的方法將含反義miR21表達基因載體轉染至食管癌TE-1細胞系(命名為TE-1-miR21),通過比較TE-1-miR21細胞和TE-1細胞中P75NTR陽性細胞比例,發現TE-1-miR21細胞系中P75NTR陽性細胞比例明顯下降。而P75NTR陽性細胞被認為是具有干細胞特性的食管癌細胞,因此猜測病毒介導的基因療法可用于殺傷食管癌干細胞。
4 問題與展望
食管癌干細胞的發現為食管癌研究打開了一個新的視野,引導我們從干細胞的角度進一步認識食管癌的產生、發展、轉移、復發等特點。盡管我們對食管癌干細胞進行了一系列的研究,但至今仍未明確其特異的標志物,目前分選出的干細胞純度不高或覆蓋不全面。而食管癌干細胞的分選和鑒定是對其進一步研究的基礎,因此在未來的分選過程中我們可以聯合多個標志物或多種方法共同進行篩選。
目前,食管癌患者的高復發性使我們認識到,消滅食管癌的最終目標是殺死細胞株內部的干細胞。在靶向食管癌的研究中小分子抑制物和融合蛋白由于靶向差、不良反應明顯等缺陷限制了它們在臨床中的應用。而病毒為載體的基因療法也有存在病毒轉染率不高、表達不穩定、靶向不強、長期安全性等問題需要解決。一般腫瘤細胞由于低免疫原性、MHC分子表達異常、缺乏共刺激信號等易造成免疫逃逸,而成熟樹突狀細胞高表達MHC及B7等共刺激分子和多種粘附分子,是目前已知的功能最強的抗原提呈細胞。Guo等[51]利用樹突狀細胞和腫瘤細胞互補的特點構建了樹突狀細胞和食管癌細胞融合疫苗,融合細胞高表達樹突狀細胞的特異性標志CD80、CD83、CD86,能有效提呈腫瘤抗原,可利用患者本身主動免疫屏障對腫瘤細胞實行打擊。未來研究中可延續他們的思路將食管癌干細胞和樹突狀細胞融合制成疫苗誘導抗腫瘤免疫。只要對腫瘤干細胞準確實施醫學打擊,就可能從根本上摧毀腫瘤母體,整個腫瘤也會隨之潰散,從而避免常規放療、化療不能根除食管癌的弊端。