神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤干細(xì)胞的研究進(jìn)展

王晨曦(綜述)，張 軍(審校)

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院胃腸外科，重慶 400016)

腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cell,CSC)理論認(rèn)為腫瘤組織中存在一類特殊的細(xì)胞，它們擁有自我復(fù)制、無(wú)限增殖、轉(zhuǎn)移潛質(zhì)以及多能分化等生物學(xué)特性，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起到了關(guān)鍵的作用，目前已在部分腫瘤中證實(shí)了CSC的存在。神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(neuroendocrine neoplasm,NEN)是一組來(lái)自彌散神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的異質(zhì)性腫瘤，由起源于神經(jīng)外胚層的神經(jīng)型NEN，以及內(nèi)胚層衍生部位的上皮型NEN組成。近年來(lái)，全世界多個(gè)國(guó)家NEN的發(fā)病率出現(xiàn)迅速升高，臨床上卻依舊缺乏行之有效的治療方式，而神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤干細(xì)胞的提出便是一個(gè)新思路。

1 CSC概述

早在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)有研究者提出了CSC假說(shuō)。近年來(lái)，隨之在白血病[1]、乳腺癌[2]等多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)并成功分離出了CSC，進(jìn)一步證實(shí)了CSC理論：腫瘤組織內(nèi)確實(shí)存在一組特殊細(xì)胞亞群，它們能夠表達(dá)與部分正常干細(xì)胞同樣的標(biāo)記蛋白，同時(shí)具有類似干細(xì)胞的自我復(fù)制、無(wú)限增殖、轉(zhuǎn)移潛質(zhì)以及多能分化等生物學(xué)特性[3]，稱之為CSC。這些細(xì)胞能夠長(zhǎng)期靜止從而躲避作用于快速分裂細(xì)胞的化療藥物攻擊，也可以表達(dá)類似腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及多重藥耐藥蛋白等[4]高水平的耐藥蛋白，故CSC與腫瘤的轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)及耐藥密切相關(guān)。

2 NEN

“類癌”概念的提出，標(biāo)志著NEN研究的開始。隨著該理論體系的逐漸完善，WHO在2010年用NEN這個(gè)描述性概念定義所有源自神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的腫瘤，重新建立分級(jí)分期系統(tǒng)后，將高分化的命名為神經(jīng)內(nèi)分泌瘤，低分化的命名為神經(jīng)內(nèi)分泌癌。

近年來(lái)，各國(guó)流行病學(xué)調(diào)查顯示NEN的發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)[5-8]。國(guó)內(nèi)醫(yī)務(wù)工作者在實(shí)際工作中已明顯感覺(jué)到NEN患者數(shù)量的漸增。由于診斷水平受限，加之大部分癥狀隱匿，誤診及漏診較為常見(jiàn)，有相當(dāng)一部分NEN患者診斷時(shí)已發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[9]。然而，在NEN臨床治療中，不僅傳統(tǒng)放化療效果不佳，非細(xì)胞毒性抗NEN藥物(如生長(zhǎng)抑素以及新型靶向藥物)亦無(wú)法達(dá)到令人滿意的療效。與大部分腫瘤類似，NEN治療中的難點(diǎn)依舊是轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和耐藥。因此，對(duì)NEN發(fā)病機(jī)制的研究和有效治療方式的探索刻不容緩。而CSC或許能夠成為NEN發(fā)病機(jī)制研究的新方向，可有助于解決NEN的治療難題。

3 CSC與NEN

從20世紀(jì)90年代起，CSC理論逐漸走向成熟，已為越來(lái)越多的科研工作者所認(rèn)可，通過(guò)不同的研究途徑均于多個(gè)腫瘤中證實(shí)了CSC的存在，并成功將其分離[10-14]。但至今仍然沒(méi)有CSC在NEN中成功分離的報(bào)道。因此，依舊沒(méi)有直接的證據(jù)能夠證實(shí)神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤干細(xì)胞的存在。然而，關(guān)于CSC相關(guān)信號(hào)通路的研究目前已較為成熟，同時(shí)有研究表明這些信號(hào)通路似乎也出現(xiàn)在NEN的代謝活動(dòng)中。

3.1CSC相關(guān)信號(hào)通路的研究成果 多項(xiàng)研究表明，在不同干細(xì)胞內(nèi)存在大致相同的信號(hào)通路來(lái)調(diào)控自身的更新和增殖，當(dāng)這些通路出現(xiàn)異常時(shí)可發(fā)生癌變。研究較為清楚的有Hedgehog(Hh)、Wnt、Notch等信號(hào)通路。

3.1.1Hh通路 Hh基因是一種分節(jié)極性基因，因突變的果蠅胚胎形似刺猬而得名。哺乳動(dòng)物種中共發(fā)現(xiàn)三種：sonic hedgehog(SHH)、indian hedgehog(IHH)和desert hedgehog(DHH)，分別編碼SSH、IHH和DHH蛋白。Hh信號(hào)傳遞受靶細(xì)胞膜上兩種受體Patched(Ptc)和Smoothened(Smo)的調(diào)控。一般情況下，Ptc抑制Smo，從而抑制下游通路。當(dāng)Ptc和Hh結(jié)合后，解除對(duì)Smo的抑制作用，促使Gli蛋白進(jìn)入核內(nèi)激活下游靶基因轉(zhuǎn)錄。當(dāng)Ptc、Smo缺失或突變致相互負(fù)反饋效應(yīng)消失，使Hh信號(hào)通路失控，導(dǎo)致Gli持續(xù)激活，可使遺傳不穩(wěn)定性的相關(guān)基因表達(dá)水平增高[15]。研究表明，腫瘤的侵襲性可能與Snail的表達(dá)水平呈正相關(guān)，而Hh通路的正常狀態(tài)可以降低多種抑癌因子的表達(dá)[16]。例如：成神經(jīng)管細(xì)胞瘤中或許存在原癌基因Bmi-1過(guò)度表達(dá)或者SHH通路的突變[17]、基底細(xì)胞癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤中SHH的活性水平顯著高于正常組織[18]。

3.1.2Notch通路 Notch通路包括Notch1-4四個(gè)跨膜受體和5個(gè)配基(Dlta-like-1、3、4以及Jagged-1、2)。Notch通路激活需要細(xì)胞膜間的接觸，當(dāng)受體-配基結(jié)合后，受體的胞內(nèi)部分活化，進(jìn)入核內(nèi)成為轉(zhuǎn)錄因子，激活與細(xì)胞增殖、腫瘤形成的相關(guān)基因表達(dá)[19]。

3.1.3Wnt/β聯(lián)蛋白信號(hào)通路 該通路在細(xì)胞增殖、組織維穩(wěn)、極性保持方面有關(guān)鍵作用[20]，已在如下若干實(shí)驗(yàn)研究中證實(shí)：Wnt信號(hào)通路在消化道中發(fā)揮著調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，同時(shí)維持干細(xì)胞微環(huán)境與Notch信號(hào)通路之間的聯(lián)系[21]。研究表明，基因突變所致Wnt通路異常可使腸道隱窩原始細(xì)胞數(shù)量增多及良性息肉的過(guò)度增生[21]。在人類乳腺上皮細(xì)胞中Wnt1信號(hào)和DNA損傷修復(fù)之間可能也有相關(guān)性[22]。murine mammary tumor virus(MMTV)-Wnt1動(dòng)物模型中，使用原癌基因激活Wnt1/β聯(lián)蛋白路徑后，原始細(xì)胞出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，并且擁有自我復(fù)制能力及抗輻射特性[23]。

3.2不同信號(hào)通路在NEN中的作用

3.2.1Hh信號(hào)表達(dá)水平與NEN的侵襲性及增殖能力呈正相關(guān) Fendrich等[24]通過(guò)臨床前研究證實(shí)，大部分體外NEN細(xì)胞株中都存在Hh信號(hào)通路的激活，可下調(diào)與上皮組織-間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)的上皮鈣黏素表達(dá)水平，而上皮組織-間質(zhì)轉(zhuǎn)化可能與NEN的形成具有相關(guān)性。此外，若將Hh相關(guān)性基因(Gli1、Gli2、Gli3、Ptch)水平上調(diào)或加入一種天然的Hh抑制劑環(huán)巴胺，可明顯誘導(dǎo)NEN細(xì)胞株中腫瘤細(xì)胞增殖[16]。此外，觀察到環(huán)巴胺可以明顯降低Gli1、Ptch1表達(dá)水平，導(dǎo)致Snail的下調(diào)，降低腫瘤細(xì)胞的增殖力和侵襲性[25]。另一個(gè)臨床前研究通過(guò)免疫組織化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，標(biāo)本中有50%的類癌和全部NEN石蠟切片都可檢測(cè)到Gli1的表達(dá)。

3.2.2Notch信號(hào)通路在NEN中的抑癌因子作用 在體外培養(yǎng)的NEN細(xì)胞株中觀察到Notch-1信號(hào)的激活能延緩腫瘤的生長(zhǎng)[26]，同時(shí)Notch信號(hào)短暫的表達(dá)會(huì)出現(xiàn)NEN特征性標(biāo)記的消失，類似血清素、嗜鉻粒蛋白A及突觸素等，均證實(shí)Notch信號(hào)可能在NEN細(xì)胞株中發(fā)揮了腫瘤抑制因子的作用[26]。在其他NEN(甲狀腺髓樣癌和小細(xì)胞肺癌)細(xì)胞株中激活Notch-1信號(hào)也可表現(xiàn)出抑癌特性[26]。但至今仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)活體NEN組織中Notch信號(hào)通路的報(bào)道，Notch信號(hào)通路是否真正發(fā)揮了腫瘤抑制因子的作用，有待于NEN發(fā)病機(jī)制更確切的研究。

3.2.3其他信號(hào)通路 還有很多已在其他腫瘤CSC中證實(shí)存在的信號(hào)通路，未能在NEN中發(fā)現(xiàn)蛛絲馬跡。如Wnt/β聯(lián)蛋白信號(hào)通路，動(dòng)物模型中的腫瘤抑制蛋白Menin可通過(guò)Wnt/β聯(lián)蛋白通路激活A(yù)xin2基因，誘導(dǎo)胰島腫瘤細(xì)胞增殖[27]，但Wnt/β聯(lián)蛋白通路和NEN的確切關(guān)系尚不明確。

4 結(jié) 語(yǔ)

CSC理論的耐藥機(jī)制能夠較合理地解釋NEN的耐藥性，而且在NEN體外培養(yǎng)的細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)的一些特殊信號(hào)通路也間接證明了神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤干細(xì)胞的存在。但是，仍不能肯定NEN中存在CSC，而要將CSC理論真正運(yùn)用于NEN的診斷和治療，需要在細(xì)胞及分子生物學(xué)水平上研究NEN發(fā)病機(jī)制；發(fā)展種類齊全的分子遺傳學(xué)和疾病模型；組建完善的臨床和流行病學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)；設(shè)立科學(xué)統(tǒng)一的組織病理學(xué)分級(jí)分期系統(tǒng)；實(shí)施跨領(lǐng)域及多中心的臨床科研合作?？傊Ｍ鸆SC可以為NEN患者帶來(lái)福音。

[1] Lapidot T,Sirard C,Vormoor J,etal.A cell initiating human acute myeloid leukaemia after transplantation into SCID mice[J].Nature,1994,367(6464):645-648.

[2] Dontu G,Al-Hajj M,Abdallah WM,etal.Stem cells in normal breast development and breast cancer[J].Cell Proliferation,2003,36(s1):59-72.

[3] Enderling H,Hlatky L,Hahnfeldt P.Cancer Stem Cells:A Minor Cancer Subpopulation that Redefines Global Cancer Features[J].Front Oncol,2013,15(3):76.

[4] Visvader JE,Lindeman GJ.Cancer stem cells in solid tumours:Accumulating evidence and unresolved questions[J].Nat Rev Cancer,2008,8(10):755-768.

[5] Yao JC,Hassan M,Phan A,etal.One hundred years after "carcinoid":epidemiology of and prognostic factors for neuroendocrine tumors in 35,825 cases in the United States[J].J Clin Oncol,2008,26(18):3063-3072.

[6] Luke C,Price T,Townsend A,etal.Epidemiology of neuroendocrine cancers in an Australian population[J].Cancer Causes Control,2010,21(6):931-938.

[7] Hauso O,Gustafsson BI，Kidd M，etal.Neuroendocrine tumor epidemiology:contrasting Norway and North America[J].Cancer,2008,113(10):2655-2664.

[8] Ito T,Sasano H,Tanaka M,etal.Epidemiological study of gastroenteropancreatic neuroendocrine tumors in Japan[J].J Gastroenterol,2010,45(2):234-243.

[9] Grande E,Capdevila J,Barriuso J,etal.Gastroenteropancreatic neuroendocrine tumor cancer stem cells:do they exist?[J].Cancer Metastasis Rev,2012,31(1/2):47-53.

[10] Hermann PC,Huber SL,Herrler T,etal.Distinct populations of cancer stem cells determine tumor growth and metastatic activity in human pancreatic cancer[J].Cell Stem Cell,2007,1(3):313-323.

[11] Ma S,Chan KW,Hu L,etal.Identification and characterization of tumorigenic liver cancer stem/progenitor cells[J].Gastroenterology,2007,132(7):2542-2556.

[12] Ho MM,Ng AV,Lam S,etal.Side population in human lung cancer cell lines and tumors is enriched with stem-like cancer cells[J].Cancer Res,2007,67(10):4827-4833.

[13] Fukuda K,Saikawa Y,Ohashi M,etal.Tumor initiating potential of side population cells in human gastric cancer[J]Int J Oncol,2009,34(5):1201-1207.

[14] Todaro M,Iovino F,Eterno V,etal.Tumorigenic and metastatic activity of human thyroid cancer stem cells[J].Cancer Res,2010,70(21):8874-8885.

[15] Merchant AA,Matsui W.Targeting Hedgehog-a cancer stem cell pathway[J].Clin Cancer Res,2010,16(12):3130-3140.

[16] Fendrich V,Waldmann J,Esni F,etal.Snail and Sonic Hedgehog activation in neuroendocrine tumors of the ileum[J].Endocr Relat Cancer,2007,14(3):865-874.

[17] Leuna C,Linqbeek M,Shakhova O,etal.Bmi1 is essential for cerebellar development and is overexpressed in human medulloblastomas[J].Nature,2004,428(6980):337-341.

[18] Pardal R,Molofsky AV,He S,etal.Stem cell self-renewal and cancer cell proliferation are regulated by common networks that balance the activation of proto-oncogenes and tumor suppressors[J].Cold Spring Harb Symp Quant Biol,2005,70(57):177-185.

[19] Pannuti A,Foreman K,Rizzo P,etal.Targeting Notch to target cancer stem cells[J].Clin Cancer Res,2010,16(12):3141-3152.

[20] Takebe N,Lvy SP.Controversies in cancer stem cell:Targeting embryonic signaling pathways[J].Clin Cancer Res,2010,16(12):3106-3112.

[21] Ouyang H,Zhuo Y,Zhang K.WNT signaling in stem cell differentiation and tumor formation[J].J Clin Invest,2013,123(4):1422-1424.

[22] Ayyanan A,Civenni G,Ciarloni L,etal.Increased Wnt signaling triggers oncogenic conversion of human breast epithelial cells by a Notch-dependent mechanism[J].PNAS,2006,103(10):3799-3804.

[23] Woodward WA,Chen MS,etal.WNT/β-catenin mediates radiation resistance of mouse mammary progenitor cells[J].PNAS,2007,104(2):618-623.

[24] Fendrich V,Esni F,Garay MV,etal.Hedgehog signaling is required for effective regeneration of exocrine pancreas[J].Gastroenterology,2008,135(2):621-631.

[25] Shida T,Furuya M,Nikaido T,etal.Sonic Hedgehog-Gli1 signaling pathway might become an effective therapeutic target in gastrointestinal neuroendocrine carcinomas[J].Cancer Biol Ther,2006,5(11):1530-1538.

[26] Kunnimalaiyaan M,Chen H.Tumor suppressor role of Notch-1 signaling in neuroendocrine tumors[J].Oncologist,2007,12(5):535-542.

[27] Chen G,A J，Wang M,etal.Menin promotes the Wnt signaling pathway in pancreatic endocrine cells[J].Mol Cancer Res,2008,6(12):1894-1907.