陳寅波 劉 卓 邱彭年 王 剛 蔣 來

（浙江省腫瘤醫(yī)院結(jié)直腸外科 浙江杭州 310022）

結(jié)直腸癌是我國(guó)最常見的消化道惡性腫瘤之一，2016年國(guó)家癌癥中心發(fā)布的中國(guó)最新癌癥數(shù)據(jù)顯示，城市地區(qū)大腸癌發(fā)病率位居男性的第5位、女性的第3位［1］。由于進(jìn)展期結(jié)直腸癌潛在微轉(zhuǎn)移灶的存在，約有近一半的患者接受規(guī)范治療后仍出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)。在新一代的鉑類藥物（奧沙利鉑）與生物靶向藥物（西妥昔單抗、貝伐單抗）的應(yīng)用以來，仍有部分腸癌患者能從現(xiàn)有的外科手段與內(nèi)科藥物中獲益［2］。如何進(jìn)一步殺滅逃離原發(fā)病灶且化療耐藥的腫瘤細(xì)胞，是結(jié)直腸癌治療的瓶頸之一。

腫瘤干細(xì)胞的概念最早出現(xiàn)于血液系統(tǒng)惡性腫瘤，被認(rèn)為是在惡性腫瘤組織中占極少數(shù)的一類具有無(wú)限分化潛能與自我增殖更新能力的細(xì)胞［3］。腫瘤干細(xì)胞的特性之一是能夠在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下分化出與原本表型相異的腫瘤細(xì)胞，最終導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移灶的形成，另一特性是這些細(xì)胞可表達(dá)與正常人類組織干細(xì)胞類似的分子表達(dá)譜，如CD44、CD133等。在人類正常腸壁細(xì)胞隱窩中，存在著一小群結(jié)腸干細(xì)胞，接受周圍微環(huán)境中間質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞因子與細(xì)菌分泌物的調(diào)節(jié)，不斷增生分化出不同類型的腸黏膜細(xì)胞以應(yīng)對(duì)腸上皮的更新修復(fù)，其中就包括Wnt信號(hào)、Notch 信號(hào)、TGF-β 信號(hào)和 PDGF 信號(hào)的激活［4］。 基于腸黏膜干細(xì)胞的理論，結(jié)直腸癌的發(fā)生在一定程度上來源于結(jié)直腸干細(xì)胞的突變導(dǎo)致的惡性增殖。在從腸黏膜干細(xì)胞到結(jié)直腸癌干細(xì)胞的轉(zhuǎn)變過程中，基因的調(diào)節(jié)失常常與結(jié)腸干細(xì)胞增生分化過程中細(xì)胞信號(hào)通路的異常調(diào)節(jié)相關(guān)，包括Wnt通路、Notch通路及TGF-β通路等［5］，以下就該三條通路進(jìn)行綜述。

1 Wnt通路

Wnt信號(hào)是動(dòng)物細(xì)胞在進(jìn)化過程中保守不變的細(xì)胞信號(hào)之一，在細(xì)胞中主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)增殖分化、細(xì)胞極性運(yùn)動(dòng)與干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化等功能，其主要通過抑制胞質(zhì)中的β-Catenin蛋白的降解而發(fā)揮作用［6-9］。在人正常的腸黏膜細(xì)胞中，Wnt/β-Catenin信號(hào)通路在腸黏膜隱窩底部的腸上皮細(xì)胞中呈現(xiàn)持續(xù)激活的狀態(tài)，起到維持腸黏膜細(xì)胞干性與腸黏膜的正常形態(tài)的作用［10］。Wnt信號(hào)通路在大部分腸癌細(xì)胞中都呈現(xiàn)過激活的狀態(tài)，并可促進(jìn)LGR5、ASCL2等干性相關(guān)基因的表達(dá)。有研究結(jié)果顯示［11］，Wnt通路在受DKK1蛋白阻斷的情況下，可導(dǎo)致結(jié)腸黏膜結(jié)構(gòu)的紊亂；而ALCL2、LGR5、CD44等Wnt通路蛋白表達(dá)缺失，均可誘導(dǎo)結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞不典型增生與干性特征的丟失，并上調(diào)MUC2、KRT20等上皮分化相關(guān)基因表達(dá)［12］。 CD133+CD24+CD29+或 CD44+CD166+的腫瘤干細(xì)胞常表現(xiàn)出高度的Wnt活力。Krause等［13］與Utispan等［14］的研究提示，DKK1蛋白持續(xù)高表達(dá)與β-Catenin表達(dá)的缺失，可通過抑制Wnt通路影響結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖能力與細(xì)胞群落的形成，進(jìn)而調(diào)控ALDH1表達(dá)水平，影響腫瘤的干性生物學(xué)行為并影響腫瘤患者預(yù)后。

2 Notch通路

Notch信號(hào)主要通過調(diào)節(jié)下游基因如Deltex/Hes-1/Asp21的表達(dá)，調(diào)控人體內(nèi)胚胎形成、細(xì)胞增殖與分化、細(xì)胞遷移與粘附以及細(xì)胞凋亡等生物學(xué)行為［15-17］。在人結(jié)腸黏膜隱窩的底部，Notch信號(hào)通路是結(jié)腸干細(xì)胞與杯狀細(xì)胞分化不可缺少的一部分［18］。研究發(fā)現(xiàn)［19-20］，在胰腺癌、前列腺癌、宮頸癌、尤文氏肉瘤、結(jié)直腸癌等惡性腫瘤中，Notch通路的下游蛋白在腫瘤組織中呈現(xiàn)過表達(dá)狀態(tài) （與正常組織相比），Notch1/Hes1/Jagged受體等Notch通路相關(guān)蛋白在結(jié)腸癌中的表達(dá)比正常腸黏膜隱窩細(xì)胞中高，且表達(dá)水平與腫瘤的進(jìn)展密切相關(guān)。相比于普通腸癌細(xì)胞，在腸癌干細(xì)胞中Notch通路的激活水平高10～30倍。激活Notch信號(hào)可通過抑制細(xì)胞周期抑制因子p27，進(jìn)而避免結(jié)腸癌干細(xì)胞的凋亡。另外，Hes1蛋白還可促進(jìn)CD133、ABCG2、ALDH1等干性分子的表達(dá)，增強(qiáng)腸癌干細(xì)胞的自我更新能力［21］。通過阻斷Notch信號(hào)通路，可降低CD133+腫瘤細(xì)胞的增殖與遷移能力，提示該信號(hào)通路是潛在的腸癌靶向治療靶點(diǎn)［22］。

3 TGF-β通路

TGF-β蛋白家族有超過40個(gè)成員，其中包括TGF-β與BMP蛋白。TGF-β信號(hào)通過激活SMAD蛋白磷酸化而發(fā)揮作用，在體內(nèi)與細(xì)胞增殖遷移、細(xì)胞分化粘附、細(xì)胞外基質(zhì)的調(diào)節(jié)與細(xì)胞凋亡等密切相關(guān)，在體內(nèi)起到維持器官功能穩(wěn)態(tài)的作用，該通路的異常激活，常與腫瘤的血管生成、免疫抑制密切相關(guān)［23-24］。在正常腸黏膜中，TGF-β通路通過激活死亡相關(guān)激酶（death associated protein kinase，DAPK），抑制下游Akt信號(hào)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡與抑制增殖，起到抑癌的作用［25］。然而在結(jié)直腸癌患者中，TGF-β通路激活可促進(jìn)腫瘤形成，與腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后密切相關(guān)［23］。已有研究提示［26］，TGF-β 通路可通過調(diào)節(jié)下游蛋白FGF-10的表達(dá)來調(diào)節(jié)上皮干細(xì)胞的增殖活力，其機(jī)制與TGF-β的失活密切相關(guān)。另一方面，TGF-β通路的重要組分之一BMP蛋白分子可促進(jìn)結(jié)直腸癌干細(xì)胞的分化。抑制BMP蛋白，可促進(jìn)間質(zhì)干細(xì)胞向上皮細(xì)胞分化，并下調(diào)Snail、Slug等EMT相關(guān)蛋白表達(dá)［27］。BMP4蛋白可通過與GATA6蛋白結(jié)合，在Wnt通路調(diào)控結(jié)直腸癌干細(xì)胞中起到平衡的作用：GATA6基因的抑制可提高BMP蛋白分子表達(dá)水平，繼而抑制腫瘤干細(xì)胞的自我更新增殖［28］。

4 結(jié)直腸癌干細(xì)胞的靶向干預(yù)前景

腫瘤干細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展過程中具有化療耐藥與高度成瘤能力的特性，而常規(guī)的化療手段往往難以殺滅這一群占據(jù)極少數(shù)的復(fù)發(fā)根源細(xì)胞，特異性靶向干預(yù)腫瘤干細(xì)胞便在預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移顯得格外重要。抑制劑OMP-18R5通過特異性靶向結(jié)合Wnt信號(hào)受體Frizzled，進(jìn)而干預(yù)腫瘤干細(xì)胞的自我更新能力。目前已有相關(guān)的I期臨床研究在乳腺癌、胰腺癌和結(jié)腸癌中開展［29］。 DLL4（delta like canonical Notch ligand 4），是Notch信號(hào)通路的重要組分之一。研究提示，抗-DLL4抗體可通過下調(diào)Notch信號(hào)，進(jìn)而抑制腫瘤干細(xì)胞的自我更新與血管形成［30］。目前已有相應(yīng)的II期臨床研究在進(jìn)行，初步結(jié)果提示抗-DLL4抗體可減少腫瘤復(fù)發(fā)率［31］。然而，由于腫瘤的異質(zhì)性以及腫瘤干細(xì)胞在整個(gè)人體腫瘤群落中僅占據(jù)少數(shù)比例，靶向干預(yù)腫瘤干細(xì)胞如何在整個(gè)抑癌治療中起到更好的作用在未來仍需探討。有觀點(diǎn)認(rèn)為［32］，在結(jié)直腸癌干細(xì)胞中存在著三個(gè)不同的亞群集落：（1）自我更新型腫瘤干細(xì)胞，在腫瘤轉(zhuǎn)移灶形成過程中更具主要地位；（2）瞬間擴(kuò)增型腫瘤干細(xì)胞，主要負(fù)責(zé)腫瘤原發(fā)部位的形成與增殖；（3）遲鈍型腫瘤干細(xì)胞，僅在異位移植或多次動(dòng)物體內(nèi)傳代時(shí)才表現(xiàn)出強(qiáng)大的腫瘤形成能力。綜上，結(jié)合這一理論，在未來結(jié)直腸癌干細(xì)胞靶向干預(yù)的研究仍有一段較長(zhǎng)的路要走。如何在腫瘤患者中建立個(gè)體化的腫瘤干細(xì)胞干預(yù)策略，進(jìn)而最大程度預(yù)防腫瘤的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移，是未來腫瘤干細(xì)胞靶向干預(yù)研究的方向。

［1］CHEN W，ZHENG R，BAADE P D， et al.Cancer statistics in China， 2015［J］.CA Cancer J Clin，2016，66（2）:115-132.

［2］ROTH A D，DELORENZI M，TEJPAR S， et al.Integrated analysis of molecular and clinical prognostic factors in stage II/III colon cancer［J］.J Natl Cancer Inst，2012，104（21）:1635-1646.

［3］FIALA S.The cancer cell as a stem cell unable to differentiate［J］.A theory of carcinogenesis，Neoplasma，1968，15（6）:607-622.

［4］MEDEMAJP，VERMEULENL.Microenvironmentalregulation of stem cells in intestinal homeostasis and cancer［J］.Nature，2011，474（7351）:318-326.

［5］VAIOPOULOS A G，KOSTAKIS I D，KOUTSILIERIS M，et al.Colorectal cancer stem cells［J］.Stem Cells，2012，30（3）:363-371.

［6］KOMIYA Y，HABAS R.Wnt signal transduction pathways［J］.Organogenesis， 2008，4（2）:68-75.

［7］KLAUS A，BIRCHMEIER W.Wnt signalling and its impact on development and cancer［J］.Nat Rev Cancer，2008，8（5）:387-398.

［8］ANGERS S，MOON R T.Proximal events in Wnt signal tran-sduction［J］.Nat Rev Mol Cell Biol，2009，10（7）:468-477.

［9］NEMETH M J，TOPOL L，ANDERSON S M， et al.Wnt5a inhibits canonical Wnt signaling in hematopoietic stem cells andenhancesrepopulation［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104（39）15436-15441.

［10］CROSNIER C，STAMATAKI D，LEWIS J.Organizing cell renewal in the intestine:stem cells，signals and combinatorial control［J］.Nat Rev Genet，2006，7 （5）:349-359.

［11］VAN DE WETERING M，SANCHO E，VERWEIJ C， et al.The beta-catenin/TCF-4 complex imposes a crypt progenitor phenotype on colorectal cancer cells［J］.Cell，2002，111（2）:241-250.

［12］VAN DER FLIER L G， VAN GIJN M E， HATZIS P， et al.Transcription factor achaete scute-like 2 controls intestinal stem cell fate［J］.Cell，2009，136（5）:903-912.

［13］KRAUSE U，RYAN D M，CLOUGH B H，et al.An unexpected role for a Wnt-inhibitor:Dickkopf-1 triggers a novelcancersurvivalmechanismthroughmodulationofaldehyde-dehydrogenase-1 activity［J］.Cell Death Dis，2014，5:e1093.

［14］UTISPAN K，THUWAJIT P，ABIKO Y， et al.Gene expression profiling of cholangiocarcinoma-derived fibroblast revealsalterationsrelated to tumorprogression and indicates periostin as a poor prognostic marker［J］.Mol Cancer，2010，9:13.

［15］FUKUDA M，NAKANO S，IMAIZUMI N， et al.Mitochondrial DNA mutations are associated with both decreased insulin secretion and advanced microvascular complications in Japanese diabetic subjects［J］.J Diabetes Compli-cations，1999，13 （5-6）:277-283.

［16］ARTAVANIS-TSAKONAS S， RAND M D， LAKE R J.Notch signaling:cell fate control and signal integration in development［J］.Science，1999，284（5415）:770-776.

［17］GRAY G E，MANN R S，MITSIADIS E，et al.Human ligands of the Notch receptor［J］.Am J Pathol，1999，154（3）:785-794.

［18］VAN ES J H，VAN GIJN M E，RICCIO O， et al.Notch/gamma-secretase inhibition turns proliferative cells in intes-tinal crypts and adenomas into goblet cells ［J］.Nature，2005，435（7044）:959-963.

［19］REEDIJK M，ODORCIC S，CHANG L， et al.High-level coexpression of JAG1 and NOTCH1 is observed in human breast cancer and is associated with poor overall survival［J］.Cancer Res，2005，65（18）:8530-8537.

［20］M ENG R D，SHELTON C C，LI Y M， et al.gamma-Secretase inhibitors abrogate oxaliplatin -induced activation of the Notch-1 signaling pathway in colon cancer cells resu-lting in enhanced chemosensitivity［J］.Cancer Res，2009，69（2）:573-582.

［21］VOUTASDAKISIA，PATRIKIDOUA，TSAPAKIDISK，etal.Additive inhibition of colorectal cancer cell lines by aspirin and bortezomib［J］.Int J Colorectal Dis，2010，25（7）:795-804.

［22］FAN X，KHAKI L，ZHU TS， et al.NOTCH pathway blockade depletes CD133-positive glioblastoma cells and inhibits growth of tumor neurospheres and xenografts［J］.Stem Cells，2010，28（1）:5-16.

［23］CALON A，ESPINET E，PALOMO-PONCE S， et al.Dependency of colorectal cancer on a TGF-beta-driven program in stromal cells for metastasis initiation［J］.Cancer Cell，2012，22（5）:571-584.

［24］SIEGEL P M，MASSAGU J.Cytostatic and apoptotic actions of TGF-beta in homeostasis and cancer［J］.Nat Rev Cancer，2003，3（11）:807-821.

［25］LAMOUILLE S，CONNOLLY E，SMYTH J W， et al.TGF-beta-induced activation of mTOR complex 2 drives epithelial-mesenchymal transition and cell invasion ［J］.J Cell Sci，2012，125（Pt 5）:1259-1273.

［26］MCQUALTER J L，MCCARTY R C，VAN DER VELDEN J，et al.TGF-beta signaling in stromal cells acts upstream of FGF-10 to regulate epithelial stem cell growth in the adult lung［J］.Stem Cell Res，2013，11（3）:1222-1233.

［27］GARULLI C，KALOGRIS C，PIETRELLA L， et al.Dorsomorphin reverses the mesenchymal phenotype of breast cancer initiating cells by inhibition of bone morphogenetic protein signaling［J］.Cell Signal，2014，26（2）:352-362.

［28］WHISSELL G，MONTAGNI E，MARTINELLI P， et al.The transcription factor GATA6 enables self-renewal of colon adenoma stem cells by repressing BMP gene expression［J］.Nat Cell Biol，2014，16（7）:695-707.

［29］GURNEY A，AXELROD F，BOND C J， et al.Wnt pathway inhibition via the targeting of Frizzled receptors results in decreased growth and tumorigenicity of human tumors［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2012，109 （29）:11717-11722.

［30］HOEY T，YEN W C，AXELROD F，et al.DLL4 blockade inhibits tumor growth and reduces tumor-initiating cell frequency［J］.Cell Stem Cell，2009，5（2）:168-177.

［31］VIDAL S J， RODRIGUEZ-BRAVO V， GALSKY M，et al.Targeting cancer stem cells to suppress acquired chemotherapy resistance ［J］.Oncogene， 2014，33 （36）:4451-4463.

［32］DIETER S M，BALL C R，HOFFMANN C M， et al.Distinct types of tumor-initiating cells form human colon cancer tumors and metastases［J］.Cell Stem Cell,2011,9（4）:357-36