李弘夏 謝智欽 杜立陽

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院中醫(yī)科，遼寧 沈陽 110001)

傳統(tǒng)的治療方法經(jīng)過不斷改進(jìn)降低了乳腺癌的死亡率，但卻無法解決居高不下的發(fā)生率和復(fù)發(fā)率，也存在著癌癥轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)、對放療不敏感及對化療藥物耐受性強(qiáng)的問題〔1〕。而癌干細(xì)胞理論的提出合理地解釋了乳腺癌的難以治愈，并提供了全新的治療方向。本文就熱休克蛋白(HSP)27靶向乳腺癌干細(xì)胞治療乳腺癌的研究進(jìn)展做一概述。

1 基本概念

自1959年Makino等首次提出癌干細(xì)胞學(xué)說之后，有越來越多的癌干細(xì)胞自乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌等的實(shí)體腫瘤中成功分離出來〔2～4〕。癌干細(xì)胞學(xué)說認(rèn)為,多數(shù)的癌細(xì)胞將生長分化最終停止分裂，僅有一小部分有干細(xì)胞性質(zhì)的細(xì)胞才擁有無限繁殖能力和高致瘤潛能，這些細(xì)胞可以引起抗治療和疾病的復(fù)發(fā)，即為癌干細(xì)胞。癌干細(xì)胞是具有特殊成瘤能力，多向分化潛能和表達(dá)特異性標(biāo)志物的細(xì)胞〔5〕。癌干細(xì)胞與干細(xì)胞有很多共同特性〔6〕：①自我更新和無限繁殖能力，②保持相對未分化狀態(tài)并具有分化潛能，③有相似的信號傳導(dǎo)通路，④對放療、化療有耐受性，⑤具有顯著的轉(zhuǎn)移能力。這一概念的轉(zhuǎn)變對于癌癥發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究和抗癌治療的評估具有重要意義。

Al-Hajj等〔2〕首次發(fā)現(xiàn)CD44+CD24-標(biāo)志的乳腺癌細(xì)胞具有強(qiáng)致瘤能力，證明了乳腺癌干細(xì)胞的存在。CD44+CD24-表型或乙醛脫氫酶(ALDH)陽性表型廣泛地用于乳腺癌干細(xì)胞的鑒別〔1〕。HSP是應(yīng)激條件下產(chǎn)生的高度保守的分子伴侶。HSP27是HSPs家族中一類非ATP依賴的分子伴侶，可聯(lián)系下游蛋白，并通過蛋白折疊、抑制蛋白聚集、選擇性地穩(wěn)定或降解蛋白以及蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)等方式維持正常情況下蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性并阻止應(yīng)激對細(xì)胞的損傷。相比正常細(xì)胞，HSP27于包括乳腺癌在內(nèi)的多種癌中高表達(dá)〔7〕，并且HSP27的異常表達(dá)與癌的多種生物學(xué)行為有關(guān)。

2 HSP27與乳腺癌干細(xì)胞靶向治療

Wei等〔8〕使用Western印跡法檢測ALDH陽性乳腺癌干細(xì)胞與ALDH-乳腺癌細(xì)胞的總HSP27蛋白水平，發(fā)現(xiàn)ALDH陽性乳腺癌干細(xì)胞HSP27蛋白水平更高，證明了HSP27在乳腺癌干細(xì)胞中的表達(dá)上調(diào)。通過小RNA介導(dǎo)的HSP27基因沉默，發(fā)現(xiàn)ALDH陽性乳腺癌干細(xì)胞水平明顯下降。敲除HSP27總體上并沒有瞬即引起明顯的細(xì)胞死亡及細(xì)胞生長速度的降低，但在96 h內(nèi)卻引起了明顯的細(xì)胞死亡。又通過小RNA和HSP27特異性小RNA分別轉(zhuǎn)染乳腺癌細(xì)胞48 h，再將一系列稀釋的細(xì)胞懸液注射到雌鼠乳腺脂肪墊中，發(fā)現(xiàn)這些小鼠80%形成腫瘤，而注入經(jīng)HSP27特異小RNA處理的HSP27敲除乳腺癌細(xì)胞的小鼠僅有40%形成了腫瘤。HSP27敲除的乳腺癌細(xì)胞株的癌干細(xì)胞比小RNA調(diào)控組明顯減少。除了使用RNA干擾技術(shù)，也使用了能夠抑制HSP27的櫟精來處理乳腺癌細(xì)胞株。證實(shí)一定劑量的櫟精可抑制HSP27蛋白的表達(dá)和降低ALDH陽性癌干細(xì)胞的數(shù)量。為了確認(rèn)櫟精是通過下調(diào)HSP27起到降低作用的，Wei等〔8〕接著使乳腺癌細(xì)胞株過表達(dá)HSP27，并測量經(jīng)櫟精處理的ALDH陽性乳腺癌干細(xì)胞數(shù)量，發(fā)現(xiàn)櫟精的抑制作用可以被過表達(dá)的HSP27所翻轉(zhuǎn)。接著進(jìn)一步研究櫟精是否能夠抑制乳腺癌干細(xì)胞的自我更新，發(fā)現(xiàn)原代和二代癌細(xì)胞團(tuán)的范圍和數(shù)量均被一定量的櫟精所抑制。這些實(shí)驗(yàn)證實(shí)了HSP27參與乳腺癌干細(xì)胞的維持。

2.1HSP27與乳腺癌干細(xì)胞的發(fā)生和增殖 乳腺癌干細(xì)胞的自我更新和無限繁殖能力是乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的重要因素。最近研究證實(shí)核因子(NF)-κB通路與乳腺癌的形成有關(guān)〔9〕。NF-κB通路可通過誘導(dǎo)或上調(diào)抗凋亡基因的表達(dá)發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡的作用。Wei等〔8〕發(fā)現(xiàn)HSP27可以調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的核轉(zhuǎn)錄并通過下調(diào)IκBα來激活A(yù)LDH陽性乳腺癌干細(xì)胞中的NF-κB通路，促進(jìn)癌干細(xì)胞細(xì)胞的抗凋亡，進(jìn)而加強(qiáng)乳腺癌干細(xì)胞的無限繁殖能力及乳腺癌的形成。

據(jù)報(bào)道，HSP27可降低被26 S蛋白酶降解的蛋白水平。在這些降解的蛋白中，磷酸化的IκBα可形成一個(gè)與HSP27、26 S蛋白酶的復(fù)合物，HSP27可通過蛋白酶介導(dǎo)的IκBα的降解來加強(qiáng)NF-κB的激活促進(jìn)癌細(xì)胞抗凋亡〔10〕。經(jīng)RNA敲除HSP27的乳腺癌細(xì)胞株的IκBα表達(dá)增加且磷酸化水平降低。當(dāng)敲除HSP27后乳腺癌細(xì)胞的NF-κB的核轉(zhuǎn)錄也被抑制。Wei等〔8〕又通過抑制NF-κB來研究對于乳腺癌干細(xì)胞的影響。抑制NF-κB核轉(zhuǎn)錄的JSH-23對乳腺癌干細(xì)胞株的抑制作用呈劑量相關(guān)。進(jìn)而測試，增加NF-κB的激活可以抵除HSP27敲除對ALDH陽性乳腺癌干細(xì)胞中NF-κB的抑制作用。經(jīng)HSP27敲除后增加的IκBα可通過敲除IκBα消除，則NF-κB的激活可在HSP27敲除的乳腺癌細(xì)胞中儲存，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)敲除HSP27對ALDH陽性乳腺癌干細(xì)胞中NF-κB的抑制作用可被敲除IκBα所轉(zhuǎn)變。這些結(jié)果證實(shí)了HSP27通過IκBα的降解，激活NF-κB通路抑制癌干細(xì)胞凋亡促使癌干細(xì)胞細(xì)胞永生化，因而下調(diào)癌干細(xì)胞中表達(dá)增高的HSP27進(jìn)而抑制NF-κB通路，可能是延緩乳腺癌發(fā)展的新思路。

2.2HSP27與乳腺癌干細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移 癌干細(xì)胞假說認(rèn)為只有癌干細(xì)胞能發(fā)起并維持癌的生長，與癌的轉(zhuǎn)移相關(guān)。確實(shí)存在許多研究數(shù)據(jù)表明乳腺癌干細(xì)胞在癌癥的轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用〔11〕。Liu等〔12〕證明乳腺癌干細(xì)胞具有更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)度和侵襲力，并高表達(dá)促進(jìn)轉(zhuǎn)移的基因。Theodoropoulos等〔13〕通過采集30例乳腺癌轉(zhuǎn)移女患者的血液樣品使用抗細(xì)胞角蛋白、抗CD24分子以及抗ALDH-1的小鼠單克隆抗體進(jìn)行三重染色分析證實(shí)乳腺癌轉(zhuǎn)移患者高表達(dá)CD44+CD24-表型的乳腺癌干細(xì)胞。這些成果均支持乳腺癌中引起轉(zhuǎn)移的細(xì)胞存在于乳腺干細(xì)胞中。

磷脂酰肌醇-3-激酶/絲/蘇氨酸蛋白激酶(AkT)通路參與細(xì)胞的增殖、分化、黏附轉(zhuǎn)移及凋亡，近年來研究發(fā)現(xiàn)此通路分子活性異常與人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。HSP27是AKT通路的激活因子，且能與胞質(zhì)中的細(xì)胞色素C結(jié)合抑制其促凋亡活性〔14，15〕。Gayado-Gutiérrez等〔16〕使用2種抗體下調(diào)乳腺癌細(xì)胞的HSP27,發(fā)現(xiàn)均同時(shí)伴隨著張力蛋白同源的磷酸酯酶的上調(diào)。該磷酸酯酶是磷脂酰肌醇-3-激酶/絲/蘇氨酸蛋白激酶通路的負(fù)調(diào)控因子，實(shí)驗(yàn)中觀察到該通路的表達(dá)明顯減少。最近也有研究發(fā)現(xiàn)HSP27可通過調(diào)節(jié)PEA調(diào)控AKT通路〔17〕，在細(xì)胞永生化和通過AKT、張力蛋白同源磷酸酯酶介導(dǎo)的Fas凋亡方面的雙重作用。這些項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)有力的證實(shí)HSP27是AKT通路的重要調(diào)節(jié)因子，是促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移的重要因素。

Lombardo等〔18〕發(fā)現(xiàn)一種在乳腺癌中過表達(dá)的γ-分泌酶的組成蛋白nicastrin可以增加乳腺癌中ALDH陽性乳腺癌干細(xì)胞和CD44+CD24-乳腺癌干細(xì)胞的數(shù)量并促進(jìn)轉(zhuǎn)移侵襲，并證實(shí)nicastrin的作用主要與AKT通路有關(guān)。因此AKT通路與乳腺癌干細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。HSP很可能通過AKT通路介導(dǎo)乳腺癌干細(xì)胞轉(zhuǎn)移和乳腺癌復(fù)發(fā)，尚有待更深入的研究。

2.3HSP27與乳腺癌干細(xì)胞的抗治療機(jī)制 臨床研究顯示，在108例乳腺癌晚期患者中，經(jīng)手術(shù)切除治療之后使用紫杉醇、5-氟尿嘧啶、阿霉素和環(huán)磷酰胺進(jìn)行化療，結(jié)果乳腺癌干細(xì)胞比例明顯升高〔19〕。Lagadec等〔20〕收集乳腺癌患者癌細(xì)胞樣本，通過電離輻射發(fā)現(xiàn)乳腺癌細(xì)胞被誘導(dǎo)成為具有強(qiáng)致瘤能力的乳腺癌干細(xì)胞抵抗傳統(tǒng)放療。這些研究成果證實(shí)了傳統(tǒng)的通過殺傷快速增殖的癌細(xì)胞的方法無法殺傷處于相對休眠狀態(tài)的癌干細(xì)胞，進(jìn)一步的深入研究將有可能從根本上解決乳腺癌的抗化療問題〔21，22〕。

P53基因突變積累可誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生多重耐藥基因和依賴ATP藥物的外排。P糖蛋白是多重耐藥基因編碼產(chǎn)生的膜蛋白，它依賴ATP將藥物排出細(xì)胞外而參與耐藥機(jī)制的形成。Kanagasabai等〔23〕發(fā)現(xiàn)增加HSP27的表達(dá)可增加能夠降解P53的蛋白酶，可明顯抑制抵抗阿霉素的乳腺癌細(xì)胞株。HSP27的過量表達(dá)可明顯耗盡突變P53和NF-κB通路分子，通過降低乳腺癌細(xì)胞p糖蛋白的表達(dá)轉(zhuǎn)變耐藥性，重新對化療藥物敏感，并可誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。因此，通過改變HSP27水平可能是轉(zhuǎn)變?nèi)橄侔└杉?xì)胞抗耐藥性的新思路。

3 結(jié) 語

通過NF-κB和AKT通路調(diào)HSP27水平為乳腺癌的治療提供新的選擇。隨著人們對于乳腺癌干細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制的深入認(rèn)識和生物技術(shù)的發(fā)展，通過乳腺癌干細(xì)胞靶向治療新手段進(jìn)而推進(jìn)乳腺癌個(gè)體化治療將有可能為徹底改善乳腺癌患者的預(yù)后帶來新希望。

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