肿瘤干细胞标志物在结直肠癌中的研究进展

作者及来源

刘立果,严雪冰,单泽志,金志明.

国际肿瘤学杂志,,43(6):-.

摘要

肿瘤干细胞(CSC)标志物是用来标记并鉴定CSC的一类分子。目前研究发现与结直肠癌有关的CSC标志物主要有CD、CD29、CD、CD44、Nanog等。这些干细胞标志物通过多种分子机制参与肿瘤的发生发展，可作为潜在的治疗靶点，还可被用作评估患者预后的有效指标。

正文

结直肠癌是人类常见的恶性肿瘤，其世界范围内发病率在女性居第2位，男性居第3位。术后复发和转移是影响结直肠癌患者预后的主要原因。越来越多的研究表明肿瘤干细胞(cancerstemcell，CSC)在肿瘤复发和转移过程中扮演着重要角色。CSC是指肿瘤中具有自我更新能力并且能够分化产生异质性的细胞，其表面特异性分子则被称为CSC标志物。目前研究发现的结直肠癌干细胞标志物主要有CD、CD29、CD、CD44以及Nanog等。这些CSC标志物不仅参与了结直肠癌复发与转移过程，而且可以作为判断患者预后以及制定个体化治疗方案的有效指标。现就上述CSC标志物在结直肠癌中的最新研究进展作一综述。

1　传统CSC标志物

1.1　CD

CD是位于细胞膜表面的五次跨膜糖蛋白，不仅在正常的组织中，在许多实质肿瘤(如结直肠癌、肺癌、前列腺癌、肝癌)中都有表达。因此，越来越多的研究开始探究其在肿瘤发生发展中所扮演的角色。Notch信号通路通过参与肠上皮分化与淋巴细胞增殖促进结直肠癌发展，而CD可能是其下游的重要效应分子。Wnt信号通路与肿瘤细胞增殖、分化、凋亡干细胞表型有关，研究发现CD阳性表达的结直肠癌细胞中剪切子SRp20表达上调，其可能作为Wnt或β-连接蛋白信号通路下游新型靶基因调控肿瘤细胞的增殖及成瘤能力。CD不仅促进肿瘤细胞增殖，而且在其抵抗放化疗方面也发挥重要作用。如在稳定敲除蛋白激酶B(Akt)的结直肠癌细胞中，CD阳性亚族比CD阴性亚族对放疗具有更高的敏感性，提示CD可能对Akt信号通路具有潜在激活作用。也有研究对CD在结直肠中的致癌性存在质疑。Shmelkov等通过建立免疫缺陷小鼠模型发现，CD阴性结直肠癌细胞和CD阳性结直肠癌细胞具有相同的致瘤性。类似的研究还发现，虽然肿瘤组织中CD的表达水平与结直肠癌肝转移显著相关，但是在肿瘤细胞中敲除CD后并不能引起CSC增殖、迁移及侵袭等功能学的变化。因此，虽然目前CD在结直肠癌发生发展中的作用尚未明确，但是多数研究表明其可以作为评估患者预后的有效指标，检测组织或者循环细胞中CD表达将会成为改善结直肠癌个体化治疗的新方案。

1.2　CD29

CD29又称β整合素，其作为细胞外基质蛋白的一个受体来激活胞内的信号通路，最终促进细胞的增殖、迁移、分化以及凋亡。研究发现，CD29通过和纤维连接蛋白或Ⅰ型胶原结合，激活胞外信号调节激酶信号通路，从而调控细胞增殖。研究还发现，CD29也可以通过上调Akt表达促进结肠癌细胞的抗凋亡能力。Song等研究发现CD29还可通过激活Hedgehog细胞通路促进结直肠癌细胞株HT-29的迁移能力。溃疡性结肠炎是诱导炎症性结肠癌发生的主要因素，研究发现高表达的CD29有利于维持溃疡性结肠炎的炎症状态，进而促进炎症的恶性转化，因此推测CD29可能具有癌前示警的临床意义。目前已有部分研究表明CD29的过表达与结直肠癌的不良预后相关。例如，研究发现结直肠癌伴有肝转移的患者CD29高表达，提示CD29可作为结直肠癌发生肝转移的预警标志物。然而，CD29是否能够用于某些特定肿瘤分期的预后评估或者与传统临床参数联用进行更精准的临床预测，仍需要进一步临床研究来证实。

1.3　CD

CD即活化的白细胞黏附分子，作为免疫球蛋白超家族中Ⅰ型糖蛋白的同时，也是CD6的配体，能够与CD6相结合并介导免疫细胞的黏附。Weichert等研究发现胞质阳性表达的CD对结直肠癌患者没有预后意义，但膜阳性表达的CD与患者年龄及淋巴结转移显著相关，且提示更短的平均生存时间。体外研究表明，CD可以促进肿瘤细胞的许多特质包括克隆形成、迁移侵袭及干细胞表型等。Horst等发现CD表达与结直肠癌患者的临床预后并没有一致性。虽然许多研究肯定了CD作为CSC标志物在消化系统肿瘤预后方面的价值，但仍然存在争议。Ni等针对CD在消化系统肿瘤的预后价值进行了系统评价与Meta分析，结果表明不同定位的CD具有明显不同的预后价值，胞质阳性表达的CD往往与患者的不良预后有关，并且提示结直肠癌侵袭到浆膜外或发生淋巴结转移。虽然目前多数研究表明CD可以作为一个有效的预后指标，但是其在结直肠癌发生发展中的生物学作用及所涉及的分子机制仍未清楚，因而对此进行深入研究将为潜在靶向CD提供有力的实验基础。

1.4　CD44

作为细胞黏附分子，CD44通过与透明质酸配体结合而介导细胞间或细胞与细胞外基质间的的相互作用。目前研究表明CD44可作为乳腺癌、胰腺癌、非小细胞肺癌等实质肿瘤的分子标志物。在结直肠癌中，CD44在肿瘤组织中的表达水平较正常组织显著增高，且下调其表达可以抑制肿瘤细胞的克隆形成能力。血管生成是恶性肿瘤的重要特征之一，基于基因芯片的研究发现，CD44可以促进血管结构的形成，进而在肿瘤的恶性进展中发挥作用。Galizia等研究发现，CD44表达阳性往往提示结直肠癌患者的不良预后。进一步的研究发现，CD44可能通过调控Akt信号通路促进结直肠癌细胞对放疗的抵抗，最终影响患者预后。CD44有CD44s和CD44v6两种亚型，CD44s表达与Duke分期及肿瘤分化程度有关，而CD44v6的阳性表达则可作为患者不良预后的独立评估指标。此外，最新研究还发现CD44存在一种新亚型CD44v9，其在循环肿瘤细胞中的mRNA表达水平对Ⅲ期及部分Ⅳ期结直肠癌患者预后具有重要临床意义。研究表明CD44在原发结直肠癌组织中的表达水平明显高于其在转移灶中的表达，且低表达的CD44提示更短的无瘤生存期。尽管上述研究结果的差异可能是由病例选择、试验方法、肿瘤异质性等因素造成，但是大样本多中心的临床试验仍有必要继续开展，以明确CD44在结直肠癌患者中的具体预后意义。

1.5　Nanog

Nanog是一种能与DNA结合的新的转录因子，在维持胚胎干细胞多能性与自我更新过程中发挥着重要作用。目前研究表明Nanog通过多种分子机制促进恶性肿瘤的发生发展。Nodal是转化生长因子-β家族的重要成员，可与细胞周期蛋白D1直接作用或者激活NODAL或SMAD3信号通路来调节肿瘤细胞的增殖与转移。在结直肠癌中，体外靶向Nanog可以使G2期细胞周期蛋白表达下调，从而抑制其增殖能力。研究还发现，Nanog的亚型Nanog-8在促进肿瘤细胞增殖的同时，还有助于细胞去分化和细胞可塑性。在临床样本验证中，高表达的Nanog往往提示结直肠癌淋巴结转移的可能及不良预后。而对于结直肠癌术后患者，Nanog表达水平还可作为患者术后是否发生肝转移的重要参考。也有研究表明Nanog虽然是一个重要的胚胎干细胞基因，但却不能像传统的致癌基因那样单独起作用，而是需要和其他生物因子或分子一同协作才能增强其致瘤能力。因此，进一步研究仍需明确Nanog是否可以作为患者的独立预后因素及其分子机制。

2　新型CSC标志物

随着实验技术的发展和对CSC研究的深入，越来越多的与结直肠癌相关的新型CSC标志物被人们所发现，如CD26、CD24、X染色体耦联锌指蛋白(zincfingerproteinX-linked，ZFX)、转录因子Oct-4、TBX3基因、转录因子SOX2等。细胞表面抗原CD26是一种细胞表面糖蛋白，其在循环肿瘤细胞中阳性表达被证实是结直肠癌术后复发的独立预后因素。检测外周血中细胞表面抗原CD24的表达水平可用于早期检测结直肠腺瘤与腺癌。ZFX在干细胞自我更新方面发挥着重要作用，而研究表明ZFX高表达提示结直肠癌患者更低的总生存率。转录因子Oct-4同样是调控多能干细胞自我更新和多向分化的关键因子，研究发现其通过调控上皮细胞间充质转化促进结直肠癌细胞的侵袭与迁移，暗示其可能成为预测结直肠癌转移的重要参考指标之一。TBX3基因不仅在维持肿瘤干性特质中扮演着重要角色，还与结直肠癌上皮细胞间充质转化表型有关，且其在Ⅱ、Ⅲ期患者中高表达提示更低的总生存和无瘤生存率。BRAFVE基因参与的胞外信号调节激酶信号通路是结直肠癌中的经典信号通路之一，研究发现干细胞标志物SOX2是其下游促进肿瘤细胞转移的效应分子，并且在肿瘤组织中其表达与BRAFVE基因突变程度显著相关。

由于上述新型标志物在结直肠癌乃至肿瘤中的相关研究较少，其具体的生物学作用仍不明确，而且它们是否可以作为有效的临床标志物以改进现有的TNM预后评估体系也需要今后大样本、多中心的试验来验证。但是，随着对这些新型标志物认识的逐步加深，将有力推进结直肠癌个体化精准治疗的发展。

3　结语

虽然目前针对CSC进行了广泛的研究，但由于肿瘤形成是一个复杂的生物学过程且具有异质性，CSC在肿瘤发生发展过程中所扮演的角色仍不十分清楚。靶向CSC已成为目前研究热点，利用CSC标志物鉴别和筛选出相应的CSC，有利于进一步了解CSC并为靶向治疗提供新思路；通过检测相关标志物进而预测患者预后，有助于制定个体化治疗方案，最终改善患者生存。对CSC标志物的深入了解将为防治结直肠癌带来新的希望。