頭頸部癌腫瘤干細胞候選標志物的研究進展

劉 涵，肖 晶

(大連醫科大學 口腔醫學院 口腔基礎教研室，遼寧 大連 116044)

近年來，許多學者提出了腫瘤干細胞(cancer stem cell，CSC)假說，即腫瘤組織中存在極少量的腫瘤細胞，此類細胞具有無限自我更新的潛能，在啟動腫瘤形成和生長過程中起著決定性的作用。

1994年，Lapidot等[1]首次通過特異細胞表面標志分離出了人急性粒細胞性白血病干細胞(leukemic stem cell，LSC)，發現只有LSC才具有不斷自我更新維持其惡性顯型的能力，從而證明了腫瘤干細胞的客觀存在。2003年，Al-Hajj等[2]率先在人乳腺癌中分離純化出了乳腺腫瘤干細胞(breast cancer initiating，BRCa-IC)。這類細胞僅占腫瘤細胞的2%，并且具有極強的自我復制更新能力與不斷分化能力。BRCa-IC的發現證實了實體腫瘤干細胞的存在。

研究腫瘤干細胞的首要工作就是其表面標志物的篩選與鑒定。國內外利用腫瘤干細胞標志物已從多種上皮性來源的實體瘤中篩選出了腫瘤干細胞，但對頭頸部癌干細胞表面特異性標志物尚無統一的結論。本文就近年來腫瘤干細胞候選標志物在頭頸部癌和其他上皮性實體瘤中的研究進展綜述如下。

1 腫瘤干細胞標志物在上皮性實體瘤中的研究

1.1 CD44

CD44是細胞粘附分子(CAM)家族中的一種糖蛋白，是透明質酸類的主要受體。人類CD44基因位于11q13，全長約50 kb，共由20個高度保守的外顯子組成。正常情況下，CD44主要參與淋巴細胞的激活以及細胞與細胞間、細胞與間質間的特異性粘附過程。

2003年，Al-Hajj等[2]通過特異性的細胞表面標志率先在人的乳腺癌中分離純化出了以Lin-ESA+CD44+CD24-/LOW為特異細胞表面標志的BRCa-IC。這類細胞僅占腫瘤細胞的2%，并且在NOD/SCID小鼠的成瘤能力至少是其他腫瘤細胞的50倍，即使少于100個細胞也能夠在體內成瘤，同時也可在小鼠體內連續傳代。這種轉移瘤既有BRCa-IC，又含有其他腫瘤細胞。這提示，極強的自我復制更新能力與不斷分化能力是BRCa-IC的兩個主要特性。Ponti等[3]對從患者乳腺癌組織來源的癌細胞和乳腺癌細胞系進行體外培養時，發現培養液中均含具有自我更新能力的未分化細胞，其表面標志為CD44+/CD24-/Cx43-。CD44+細胞過表達于新生血管因子和細胞保護因子，將103個CD44+細胞注射到NOD/SCID 小鼠乳腺脂肪墊時可形成新的腫瘤。

1.2 CD133

CD133是一種人造血干細胞的跨膜糖蛋白，分子量為120 kDa，為單拷貝的基因產物。該基因位于4p15，包含37個外顯子，由865個氨基酸組成。

當用可引起細胞分化的丁酸鈉處理結腸癌HT29 和Caco2細胞系后，其CD44和CD133陽性表達均下降，且CD44下降率高于CD133。因此，CD44被認為更適合作為未成熟癌細胞的表面標志物[4]。為了進一步證明CD44+/CD133+的致瘤性，將CD44+/CD133+、CD44+/CD133-、CD44-/CD133+及CD44-/CD133-細胞分別注入同一只小鼠的不同部位，發現僅有CD44+/CD133+組具有致瘤性。O’Brien 等[5]將CD133抗體注入來源于患者結腸癌的腫瘤細胞并植入NOD/SCID小鼠體內，發現僅需 100 個具有 CD133+表型的結腸癌細胞就能形成腫瘤，而 CD133-表型則至少需 2.5×105才能形成腫瘤。因此，CD44+/CD133+被認定為人結腸癌干細胞標志物。

Collins等[6]用免疫磁珠和膠原粘附法從前列腺癌中篩選純化出了分子標記為 CD44+/α2β1hi/CD133+的腫瘤細胞。此類細胞只占細胞總量的0.1%，可分化成多種細胞類型，有高度的增殖潛能，同時在體外培養的細胞克隆形成率和增殖潛能明顯大于同一組織來源的表型為CD44+/α2β1hi/ CD133-或 CD44+/α2β1low的細胞群。

Milsom等[7]發現在高致瘤性的人皮膚基底細胞癌細胞系A431中有小群細胞亞型(占腫瘤細胞的0.5%)具有異質性，均呈CD133強表達。利用免疫磁珠分選法發現CD133陽性細胞表面高表達凝血激酶抗原，提示了此群腫瘤細胞具有較強侵襲性和促凝血作用。

1.3 ABCG2

ABCG2 (ATP-binding cassette superfamily G2)是ABC轉運蛋白超家族的成員之一，是一種P-糖蛋白。其基因定位在4q22，由16個外顯子和15個內含子組成。

1996年，Goodell等[8]首次利用流式細胞儀在小鼠骨髓中分離出一小群SP(side population)細胞，因其有極強的外排染料功能而呈現Hoechst33342(核酸結合染料)低染。這群細胞不僅表達造血干細胞的表面標志，而且僅正常量的千分之一即可重建骨髓造血系統，因此此法常被用于未知表面標志的干細胞分選。近幾年研究顯示SP表型與ABCG2表達呈強相關[9]，即在不同來源的SP細胞均呈高表達，提示ABCG2可作為SP細胞的表型標記物。

張弦等[10]利用免疫磁珠分離技術獲取了人卵巢癌A2780細胞系中ABCG2+表型細胞，占總細胞數2%左右，與流式細胞法分選出SP細胞數量相近。在細胞體外克隆形成實驗中，ABCG2+細胞克隆率略高于ABCG2-細胞，差異無顯著性意義，但ABCG2+細胞對化療藥物耐受能力則明顯高于ABCG2-細胞。

1.4 Oct-4

Oct-4屬于POU轉錄因子家族中的一員，是由POU5F1基因編碼產生的，定位于6p21.3，是胚胎早期發育中起重要作用的干細胞轉錄因子。它不僅是細胞全能性的重要標志，也是維持細胞多能性的重要轉錄因子。在低密度細胞培養的卵巢癌細胞系中，可分選出的具有卵巢癌干細胞特性的兩種細胞系A2和A4-T，均表達干細胞標記分子Oct-4、Nestin及Nanog，將該細胞注入小鼠體內可形成腫瘤[11]。

2 腫瘤干細胞標志物在頭頸部癌中的研究進展

2007年，Prince等[12]首次利用免疫缺陷小鼠模型，測試原發性未經治療的人頭頸部鱗癌病例里不同類型腫瘤細胞的成瘤能力。發現有一小群CD44+腫瘤細胞(占腫瘤細胞比例<10%)，具有自我更新、增殖分化和體內成瘤能力，在RNA和蛋白水平都高表達于干細胞相關基因Bmi-1。同年，在頭頸部鱗癌CaLH2和CaLH3細胞系的克隆集落中，發現增殖活性強的全克隆細胞表面高表達β-catenin和CD44，高表達β-catenin和CD44的克隆集落被認為存在不斷自我更新增殖的腫瘤干細胞[13]。

Atsumi等[14]從頭頸部咽癌Gun-1細胞系中分離出CD44+細胞。同時，高表達CD133和ABCG2，并具有體外腫瘤形成、增殖、轉移、侵襲以及一定的抗化療能力，在CD44+細胞群中與抗化療相關的基因ABCB1，ABCG2，CYP2C8和TERT等也呈正調節。在對人喉癌細胞系Hep-2的研究中，發現有3.22%的微量細胞CD133呈陽性表達，CD133+癌細胞有比其他細胞亞群強的體外分化和增殖能力[15]。

Zhang等[16]利用流式細胞術在口腔鱗癌細胞中分離篩選出的SP細胞，在裸鼠體內具有成瘤能力，可高表達ABCG2、ABCB1、CD44、Oct-4、Bmi-1、NSPc1和CK19基因。在其他的研究中，體外培養口腔鱗癌細胞可形成腫瘤球，此細胞球富含腫瘤干細胞并可高表達干細胞標志物和ABC運載體基因(Oct-4， Nanog， CD117， Nestin， CD133和ABCG2)[17]。而Nanog/ Oct-4/ CD133三者的陽性表達與口腔癌患者較差的預后具有相關性。

宋娟等[19]研究發現干細胞轉錄因子Oct-4在口腔鱗癌的小部分癌細胞中呈高表達。這些少量的具有多潛能分化的腫瘤干細胞具有誘發并維持口腔鱗癌惡性表達的能力。同時認為惡性程度越高，腫瘤干細胞所占的比例越大。王開等[20]在對舌鱗癌細胞系Tca-8113研究時發現其具有異質性，僅有約5.09%的腫瘤細胞具有持續增殖并形成細胞克隆的能力。

目前認為，腫瘤治療后的復發可能與腫瘤干細胞的存在有關，消除腫瘤干細胞是腫瘤治療成功、防止復發的關鍵。然而迄今為止，雖然通過特定表面標記物，已從多種上皮性來源的實體瘤中篩選出了腫瘤干細胞，如乳腺癌[2]、前列腺癌[6]、卵巢癌[11]、結腸癌[4]以及頭頸部鱗癌[14]等。但由于實體性腫瘤本身干細胞數量少，腫瘤干細胞標記物的特異性較低，仍給分離及鑒定腫瘤干細胞帶來很大的困難。大多數研究者都是通過體外細胞系培養和動物體內成瘤模型方式來研究腫瘤干細胞的自我更新及增殖能力的。但此結果是否能真實反映腫瘤干細胞在體內及腫瘤組織內的存在、作用及機制，仍有待研究。

參考文獻:

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