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肺癌干性樣細(xì)胞與耐藥

2022-12-13 20:29潘振華劉紅雨陳軍
中國(guó)肺癌雜志 2022年2期
關(guān)鍵詞:干性分化靶向

潘振華 劉紅雨 陳軍

據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的2020年GLOBOCAN數(shù)據(jù)顯示,肺癌是全球發(fā)病率第二、致死率第一的腫瘤,其中非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)占85%,小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)占15%。按照組織類型,NSCLC又分為肺腺癌、肺鱗癌和大細(xì)胞肺癌。對(duì)于中晚期的肺癌患者,單獨(dú)或者聯(lián)合化療是目前臨床的主要策略,盡管靶向治療和免疫治療大大改善了部分患者的生存狀態(tài),但無(wú)論對(duì)于傳統(tǒng)化療還是新型療法,耐藥和復(fù)發(fā)仍然使肺癌臨床面臨困境[1-3]。

腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells, CSCs)最早在急性髓系白血病中得到鑒定,隨后研究者們陸續(xù)在多種實(shí)體瘤中證實(shí)了CSCs的存在,并提出CSCs與腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、耐藥和復(fù)發(fā)密切相關(guān)[4]。2007年Maria的課題組[5]利用干細(xì)胞對(duì)Hoechst 33342染料的高外排能力從人肺癌細(xì)胞株和肺癌組織中均分離出了具有干性樣特征的細(xì)胞亞群,證實(shí)了這群細(xì)胞能夠自我更新和多向分化,在體內(nèi)可以高效成瘤。2008年Levina的課題組[6]發(fā)現(xiàn)在多種化療藥物作用下存活下來(lái)的肺癌細(xì)胞高表達(dá)干性標(biāo)志蛋白,同時(shí)這群細(xì)胞具有自我更新和體外成球等干性特征。近年來(lái),更多的證據(jù)表明在肺癌組織和細(xì)胞中存在一小群干性樣腫瘤細(xì)胞,它們可以自我更新、多向分化,具有很強(qiáng)的成瘤能力,能夠在放療、化療、靶向治療和免疫治療中存活,是肺癌耐藥與復(fù)發(fā)的主要原因[7]。

本文主要針對(duì)肺癌干性樣細(xì)胞(lung cancer stem-like cells, LCSCs)及其耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,旨在為臨床靶向和逆轉(zhuǎn)耐藥提供思路。

1 肺癌干性樣細(xì)胞

1.1 來(lái)源 目前研究者們認(rèn)為L(zhǎng)CSCs的來(lái)源主要包括:正常成體干細(xì)胞或者前體細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化,以及已分化的腫瘤細(xì)胞通過(guò)去分化獲得干性。近來(lái)有團(tuán)隊(duì)提出,在腫瘤組織中可能不僅僅存在單一的CSC亞群,而可能有多個(gè)亞群,它們可能是單來(lái)源,也可能是多來(lái)源,其惡性轉(zhuǎn)化途徑可能既存在重合,也存在各自的特異性,這對(duì)于干性樣腫瘤細(xì)胞的鑒定與靶向提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[7]。

1.1.1 成體干細(xì)胞來(lái)源的LCSCs 研究最多的肺部成體干細(xì)胞包括基底細(xì)胞、II型肺泡表皮(alveolar epithelial type II, AT2)細(xì)胞和club細(xì)胞,它們除維系肺部組織平衡發(fā)育,在損傷修復(fù)中也發(fā)揮重要功能。研究[7]表明,細(xì)胞自身的DNA損傷修復(fù)應(yīng)答、基因突變和炎性環(huán)境的誘導(dǎo)等多種因素可能引起這些成體干細(xì)胞在分裂和增殖過(guò)程中累積突變而發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。

Weeden團(tuán)隊(duì)[8]發(fā)現(xiàn)基底細(xì)胞在吸煙等引起的肺損傷時(shí)更傾向于啟動(dòng)非同源末端連接(non-homogenous end joining, NHEJ)途徑進(jìn)行修復(fù),從而增加了基因組的不穩(wěn)定性和突變幾率,基因表達(dá)分析進(jìn)一步論證了肺鱗癌與基底細(xì)胞之間具有高度同源性,這為肺鱗癌的基底細(xì)胞來(lái)源提供了有力的證據(jù)。Jeong團(tuán)隊(duì)[9]通過(guò)Trp53和Keap1雙突變,誘導(dǎo)小鼠氣道基底干細(xì)胞發(fā)生了向肺鱗癌的惡性轉(zhuǎn)化,證實(shí)了肺鱗癌可由基底細(xì)胞惡性突變形成,并成功建立了小鼠基底細(xì)胞發(fā)展為肺鱗癌的模型。

通過(guò)小鼠模型,研究者們追蹤到在出生后,肺部損傷可以誘導(dǎo)AT2細(xì)胞分化產(chǎn)生新的AT1細(xì)胞,同時(shí),體外添加表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor, EGF)等可以誘導(dǎo)AT2細(xì)胞的自我更新。在KrasG12D突變型小鼠體內(nèi)的AT2細(xì)胞可以被有效地激發(fā)出自我更新能力,并進(jìn)一步發(fā)展為多灶位肺腺癌[10]。在最新的研究中,Chen的團(tuán)隊(duì)[11]通過(guò)類器官模型證實(shí)表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)T790M/L858R突變的AT2細(xì)胞和支氣管肺泡來(lái)源的干性細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化為肺癌細(xì)胞,轉(zhuǎn)化后的癌細(xì)胞保留了它們各自的表觀遺傳學(xué)特征,并對(duì)不同的藥物表現(xiàn)出不同的敏感性。

當(dāng)肺部受損嚴(yán)重,或者采用基因編輯的方式去除掉club細(xì)胞時(shí),通常保持休眠狀態(tài)的神經(jīng)內(nèi)分泌(neuroendocrine, NE)細(xì)胞就會(huì)發(fā)生增殖并對(duì)周圍表皮細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)。而在腫瘤抑制因子Rb1和Trp53缺失的情況下,小鼠體內(nèi)的NE細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化成為小細(xì)胞肺癌[12]。

1.1.2 前體細(xì)胞來(lái)源的LCSCs 與干細(xì)胞相比,前體細(xì)胞在組織中的含量明顯增加,同時(shí)前體細(xì)胞也存在一定的自我更新和多向分化能力。Sasai團(tuán)隊(duì)[13]對(duì)人小氣道表皮細(xì)胞進(jìn)行基因編輯,聯(lián)合hTERT的過(guò)表達(dá)、Rb和p53通路的失活、KRAS以及PIK3CA和CYCLIN-D1的活化,成功在裸鼠模型中轉(zhuǎn)化得到了肺腺癌細(xì)胞,當(dāng)增加c-Myc活性,可以得到具有干性樣的低分化型肺腺癌細(xì)胞。不同于Sasai團(tuán)隊(duì)復(fù)雜的基因編輯實(shí)驗(yàn),Wang的團(tuán)隊(duì)[14]發(fā)現(xiàn)鎳元素可以直接誘導(dǎo)正常的人支氣管表皮細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化,同時(shí),SOD1的高表達(dá)促使其中一部分細(xì)胞發(fā)生去分化獲得干性樣特征,這部分獲得干性樣特征的腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出更高的惡性程度。

1.1.3 肺癌細(xì)胞通過(guò)去分化獲得干性 干性細(xì)胞的分化受到c-Myc、SOX2、Oct-4和TP53等多種基因以及Wnt、Notch和Hedgehog等信號(hào)通路的調(diào)控,因此當(dāng)這些與分化相關(guān)的基因或者通路活性發(fā)生改變時(shí),細(xì)胞的分化和去分化狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換[7]。

EGFR突變的肺腺癌向小細(xì)胞肺癌或者肺鱗癌的轉(zhuǎn)化,是臨床上腫瘤細(xì)胞獲得多向分化能力從而發(fā)生組織類型轉(zhuǎn)化的經(jīng)典案例。研究[15]表明TP53和RB1的失活使腫瘤細(xì)胞獲得干性樣特征,具有了能夠多向分化的能力,在EGFR活化型突變的情況下會(huì)激活更利于表皮特征的轉(zhuǎn)錄程序并抑制細(xì)胞向神經(jīng)內(nèi)分泌型轉(zhuǎn)化的趨勢(shì),但當(dāng)采用酪氨酸激酶抑制劑分子(tyrosine-kinase inhibitors, TKIs)抑制EGFR信號(hào)時(shí),則大大增加了這類細(xì)胞向SCLC轉(zhuǎn)化的能力。

另一個(gè)與肺癌耐藥直接相關(guān)的研究熱點(diǎn)是表皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT),EMT主要受到SNAI1、TWIST1和ZEB1等轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控,促使表皮特征的蛋白減少而間充質(zhì)特征的蛋白表達(dá)增多,其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與CSCs的調(diào)控之間存在很多重合。EMT既是腫瘤細(xì)胞獲得干性的一個(gè)重要途徑,同時(shí)也是一個(gè)重要表現(xiàn)[16]。

除此之外,包括基因突變,表觀遺傳修飾、代謝重編程和腫瘤微環(huán)境在內(nèi)的多種內(nèi)外因素都被證實(shí)可以誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞發(fā)生去分化。比如,白介素-6(interleukin-6, IL-6)通過(guò)上調(diào)DNMT1促進(jìn)了A549細(xì)胞p53和p21蛋白的甲基化,誘導(dǎo)出細(xì)胞的干性樣功能表型;而抑制DNMT3A可以通過(guò)上調(diào)CDH1來(lái)降低Wnt/β-catenin信號(hào)活性從而抑制NSCLC的干性特征[17,18]。缺氧壓力下,HOXA5通過(guò)上調(diào)SOX2的轉(zhuǎn)錄水平誘導(dǎo)肺腺癌細(xì)胞發(fā)生去分化;在營(yíng)養(yǎng)和氧氣同時(shí)缺乏的情況下,間充質(zhì)成纖維細(xì)胞通過(guò)旁分泌IL-6、Activin-A和G-CSF,促進(jìn)肺癌細(xì)胞的去分化;CD90+的腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞可以通過(guò)旁分泌胰島素樣生長(zhǎng)因子II(insulin-like growth factor II, IGF-II)誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞的Nanog表達(dá)和干性樣特征的獲得;一氧化氮分子可以促進(jìn)Oct-4和Cav-1復(fù)合體的形成,從而誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞去分化、獲得干性樣特征[19-22]。

1.2 對(duì)LCSCs的鑒定

1.2.1 側(cè)群細(xì)胞 采用Hoechst 33342染色,在流式細(xì)胞儀檢測(cè)下鑒定到的低染細(xì)胞群,也被稱為側(cè)群(side population,SP)細(xì)胞。SP鑒定干細(xì)胞最早是由Goodel團(tuán)隊(duì)在對(duì)小鼠造血干細(xì)胞研究中提出的,是基于干性樣細(xì)胞高表達(dá)ABCG2和ABCB1的特征,而這兩種蛋白可以將Hoechst 33342排出細(xì)胞,在染色上使得這部分細(xì)胞表現(xiàn)為低染[5]。研究者們最早就是通過(guò)SP的方法在肺癌組織和細(xì)胞系中分離并鑒定到干性樣細(xì)胞亞群[5]。

1.2.2 標(biāo)志性蛋白 目前在肺癌中常常采用細(xì)胞表面標(biāo)志性蛋白CD133、CD44、CD90、CD117、CD166、EpCAM(CD326)、ALDH以及EMT的標(biāo)志性蛋白Nanog、SOX2和Oct-4來(lái)鑒定干性樣細(xì)胞群,但是尚沒(méi)有得到一致認(rèn)同的標(biāo)志物分子[7,23,24]。比如,Eramo[25]和Chen[26]的課題組都在肺癌組織和細(xì)胞系中證實(shí)了CD133+的細(xì)胞可體外成球生長(zhǎng),能夠分化出CD133-的細(xì)胞,104個(gè)細(xì)胞足夠在免疫缺陷小鼠體內(nèi)形成腫瘤,然而Qiu的團(tuán)隊(duì)[27]從H446細(xì)胞中分離到的CD133+與CD133-細(xì)胞在成球能力和分化能力上并沒(méi)有顯著差異,提出相比于CD133,uPAR更適合作為干性樣特征標(biāo)記。Masciale等[28]在最新的研究中對(duì)比了從肺腺癌和肺鱗癌患者組織標(biāo)本中分離出的LCSCs,提出不同組織分型的NSCLCs應(yīng)該采用不同的標(biāo)志物。

因此,一方面研究者們常常采用多標(biāo)記聯(lián)合鑒定的方法,另一方面對(duì)于分離到的干性樣腫瘤細(xì)胞需要進(jìn)行功能驗(yàn)證。

1.2.3 功能鑒定 對(duì)干性樣腫瘤細(xì)胞的鑒定,公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn)是在免疫缺陷小鼠體內(nèi)的成瘤能力評(píng)估,早期Al-Hajj團(tuán)隊(duì)通過(guò)這個(gè)模型證實(shí)了100個(gè)CD44+/CD24(-/low)的乳腺癌細(xì)胞即可形成腫瘤,與對(duì)照組之間成瘤能力差到幾十倍[29,30]。

體外功能驗(yàn)證包括成球?qū)嶒?yàn)和克隆形成實(shí)驗(yàn)。成球?qū)嶒?yàn)通常是將細(xì)胞置于低吸附培養(yǎng)皿中,以無(wú)血清培養(yǎng)基培養(yǎng),定期添加適量生長(zhǎng)因子,檢測(cè)其形成細(xì)胞球的能力??寺⌒纬蓪?shí)驗(yàn)是將倍比稀釋的細(xì)胞接種到普通培養(yǎng)皿中常規(guī)培養(yǎng),一定時(shí)間之后采用甲醛固定并染色以觀察克隆的數(shù)目[28,31,32]。

1.2.4 干性指數(shù)評(píng)估 2018年,Malta等[33]來(lái)自包括哈佛、斯坦福、MD Anderson癌癥研究中心等多個(gè)重要研究機(jī)構(gòu)的研究者們基于癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)中33種腫瘤的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法得到并驗(yàn)證了可以作為腫瘤細(xì)胞干性指數(shù)的mRNAsi。2020年Zhang的課題組[34]即發(fā)表了利用該指數(shù)挖掘肺腺癌干性樣腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物的相關(guān)工作。通過(guò)對(duì)TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析,Zhang課題組的工作證實(shí)了mRNAsi的分值與肺腺癌患者的臨床分期正相關(guān),與5年生存率負(fù)相關(guān),同時(shí)進(jìn)一步鑒定到細(xì)胞周期相關(guān)基因?qū)Ψ伟┘?xì)胞干性樣特征的重要調(diào)控作用。

2 肺癌干性樣細(xì)胞的耐藥機(jī)制

2.1 ABC家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白促進(jìn)了藥物外排 ABCB1、ABCG2和ABCC1是多藥耐藥(multidrug-resistant, MDR)蛋白家族中三個(gè)最為主要的成員,廣泛調(diào)控親水物質(zhì)、親脂物質(zhì)在胎盤、腸道以及血腦屏障中的轉(zhuǎn)運(yùn)。其中,ABCB1和ABCG2被證實(shí)在干性細(xì)胞中普遍高表達(dá),并與多種干性樣腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥表型相關(guān)[24,35,36]。Chen的團(tuán)隊(duì)[37]鑒定到ABCB1高表達(dá)是NSCLC細(xì)胞HCC827、HCC4006和H1299對(duì)多西他賽(Docetaxel)耐藥的主要原因,當(dāng)采用依克立達(dá)(Elacridar)靶向抑制ABCB1時(shí),能夠抑制耐藥細(xì)胞亞群的干性樣特征,并增強(qiáng)對(duì)Docetaxel的敏感性。Su的團(tuán)隊(duì)[38]證實(shí)通過(guò)抑制SLC27A2,可以負(fù)向調(diào)控ABCG2的表達(dá)從而逆轉(zhuǎn)肺腺癌原代細(xì)胞中干性樣細(xì)胞對(duì)順鉑的耐受。

2.2 抗氧化能力強(qiáng) CSCs中的活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平普遍降低,主要原因之一是細(xì)胞內(nèi)自由基清除系統(tǒng)的表達(dá)水平增高[39]。研究[40]發(fā)現(xiàn),ROS與調(diào)控干細(xì)胞生物學(xué)特性的信號(hào)通路相互調(diào)控,比如,WNT配體能刺激NADPH氧化酶(NADPH oxidase, NOX)家族成員NOX1產(chǎn)生ROS,產(chǎn)生的ROS又促進(jìn)了核氧化還原蛋白(nucleoredoxin, NRX)的氧化,破壞了NRX與蓬亂(Dishevelled, DVL)蛋白的相互作用,與NRX解離的DVL能增加β-catenin的穩(wěn)定性,繼而增加其與T細(xì)胞因子(T cell factor, TCF)家族轉(zhuǎn)錄因子的相互作用,進(jìn)一步調(diào)控WNT的靶基因,或者與叉形頭轉(zhuǎn)錄因子O亞型(forkhead box protein O, FOXO)家族作用,調(diào)控細(xì)胞的還原狀態(tài)。Lei的團(tuán)隊(duì)[41]證實(shí),改變細(xì)胞內(nèi)的ROS水平可以通過(guò)激活Nrf2誘導(dǎo)Notch信號(hào)的活化,從而促進(jìn)基底干細(xì)胞的自我更新,與此同時(shí)激活細(xì)胞內(nèi)的抗氧化途徑來(lái)減少細(xì)胞內(nèi)的ROS,以保持細(xì)胞內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)。ALDH1可以通過(guò)上調(diào)SOD2和GPX4來(lái)調(diào)控ROS-RCS代謝通路,以平衡厄洛替尼引起的細(xì)胞內(nèi)ROS毒性。

由ROS水平升高誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡是多種藥物毒性的重要途徑之一,CSCs中低水平的ROS,以及增強(qiáng)的氧化還原平衡能力,加強(qiáng)了其對(duì)治療的耐受性。這種還原調(diào)控機(jī)制對(duì)于干細(xì)胞的生物學(xué)特征、肺損傷修復(fù)以及腫瘤等疾病具有重要的研究?jī)r(jià)值[42]。

2.3 凋亡逃逸 CSCs可以通過(guò)多種機(jī)制來(lái)降低藥物引起的細(xì)胞凋亡,包括改變Bcl-2家族中抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白之間的平衡,抑制線粒體介導(dǎo)的凋亡通路,促進(jìn)凋亡抑制因子的表達(dá)等[24,30,43]。Zeuner和同事[44]證實(shí)了從肺癌組織中提取出的LCSCs普遍高表達(dá)Bcl-XL,當(dāng)采用抑制劑分子ABT737時(shí)能夠有效誘導(dǎo)干性樣細(xì)胞的凋亡、阻斷LCSCs移植瘤的生長(zhǎng)。Zakaria的團(tuán)隊(duì)[45]也報(bào)道了NSCLC細(xì)胞系中的CSCs高表達(dá)抗凋亡蛋白BCL-2、Bcl-XL和凋亡抑制因子survivin,并且核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)信號(hào)在其中起到了關(guān)鍵調(diào)控作用。

此外,與正常成體干性細(xì)胞一樣,干性樣腫瘤細(xì)胞也會(huì)通過(guò)進(jìn)入休眠狀態(tài)來(lái)維持組織平衡,并且在微環(huán)境不利于其生存的情況下,起到自我保護(hù)的作用[46]。休眠狀態(tài)的細(xì)胞周期一般停滯在G0期,這就降低了對(duì)靶向細(xì)胞快速增殖特征的傳統(tǒng)化療藥物的敏感性,同時(shí),休眠的LCSCs被證實(shí)促凋亡蛋白活性顯著降低,并能通過(guò)自噬和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等途徑適應(yīng)性生存[24,46,47]。

2.4 DNA損傷修復(fù)能力增強(qiáng) 研究發(fā)現(xiàn),CSCs的DNA損傷修復(fù)能力很強(qiáng)。DNA損傷的主要感受蛋白包括ATM和ATR相關(guān)的蛋白激酶,ATM識(shí)別雙鏈DNA斷裂,ATR識(shí)別單鏈斷裂。當(dāng)DNA發(fā)生損傷,ATM和ATR激酶會(huì)與PARP-1、BRCA1形成復(fù)合體,磷酸化CHK1和CHK2,繼而促進(jìn)下游靶蛋白的活化,包括p53和CDC25A,促進(jìn)細(xì)胞周期停滯,給細(xì)胞足夠的時(shí)間進(jìn)行DNA損傷修復(fù)或者誘導(dǎo)凋亡。目前認(rèn)為與CSCs的耐藥有關(guān)的DNA修復(fù)蛋白主要包括CHK1、CHK2、ATR、MSI1、RAD50和RAD51。

Bartucci團(tuán)隊(duì)[48]驗(yàn)證到,由NSCLC患者組織就分離到的干性樣腫瘤細(xì)胞,在化療藥物引起的損傷應(yīng)答過(guò)程中,CHK1是最早也是最顯著的活化指標(biāo),并且不依賴于p53的狀態(tài)。而在已經(jīng)分化的肺癌細(xì)胞中,CHK1的活化很微弱。體內(nèi)、體外采用CHK1的抑制劑聯(lián)合化療能夠顯著地抑制干性樣肺癌細(xì)胞。

Yu的團(tuán)隊(duì)[49]對(duì)比了干性樣和非干性樣肺腺癌細(xì)胞在順鉑作用下的DNA損傷修復(fù)能力,證實(shí)前者細(xì)胞中DNA損傷更小,可能是由于AQP2和CTR1的下調(diào),因此具有對(duì)順鉑引起的DNA雙鏈間的損傷修復(fù)能力更強(qiáng)。

2.5 與腫瘤微環(huán)境的相互影響 多項(xiàng)研究證實(shí),CSCs與其所處的微環(huán)境之間存在相互調(diào)控關(guān)系。如前所述,營(yíng)養(yǎng)和氧氣的缺失、炎性反應(yīng),以及藥物作用等都可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞通過(guò)去分化獲得干性。此外,細(xì)胞外基質(zhì)的改變可以通過(guò)應(yīng)力傳導(dǎo)影響細(xì)胞骨架、形態(tài)和粘附力,并調(diào)控在CSCs干性維系中發(fā)揮重要作用的轉(zhuǎn)錄因子YAP/TAZ的活性。YAP/TAZ的靶基因中包括了參與EMT調(diào)控的重要蛋白,而同時(shí)細(xì)胞EMT過(guò)程中伴隨的形態(tài)與粘附力等的改變又作為上游調(diào)控因子直接影響了YAP/TAZ的活性[50]。近來(lái)不少研究者們提出,YAP/TAZ的磷酸化能夠?qū)Ψ歉尚阅[瘤細(xì)胞重編程,使其具備完整的CSCs屬性[50,51]。Kurppa等[47]通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)LCSCs在藥物的作用下可以通過(guò)啟動(dòng)YAP介導(dǎo)的重編程進(jìn)入休眠狀態(tài)而逃避凋亡,Pisanu的團(tuán)隊(duì)[52]也提到在LCSCs中硬脂酰輔酶A脫氫酶SCD1主要是通過(guò)調(diào)控YAP/TAZ的活性維系細(xì)胞的干性特征以及對(duì)順鉑的耐受表型。

此外,CSCs的自我更新和多向分化能力會(huì)造成腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性,并且抑制腫瘤微環(huán)境對(duì)免疫細(xì)胞的招募[53,54]。

3 靶向肺癌干性樣細(xì)胞逆轉(zhuǎn)耐藥的策略

3.1 誘導(dǎo)分化 Zhai的團(tuán)隊(duì)[55]證實(shí)神經(jīng)表皮生長(zhǎng)因子樣蛋白NELL1能夠通過(guò)抑制c-MET-Notch信號(hào)誘導(dǎo)LCSCs的分化,Huang的團(tuán)隊(duì)[56]證實(shí)綠原酸(chlorogenic acid)可以增強(qiáng)SUMO1的表達(dá),引起c-Myc的類泛素化繼而促進(jìn)LCSCs的分化。這些研究結(jié)果表明,通過(guò)誘導(dǎo)LCSCs的分化可以有效降低腫瘤細(xì)胞的成瘤能力、增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性。

3.2 靶向調(diào)控細(xì)胞干性的關(guān)鍵蛋白和信號(hào)通路 早期用來(lái)戒酒的雙硫侖(Disulfiram)能夠抑制ALDH活性,近來(lái)在包括肺癌在內(nèi)的多種腫瘤中被證實(shí)具有抑制腫瘤的作用[57]。Ouyang等[58]在實(shí)驗(yàn)中鑒定到芳香烴受體(aryl hydrocarbon receptor, AhR)可以通過(guò)與干性特征基因ABCG2、KLF4和c-Myc啟動(dòng)子的結(jié)合來(lái)促進(jìn)這些基因的表達(dá),而小分子抑制劑TCID可以通過(guò)靶向抑制泛素羧基末端水解酶L3的活性,增強(qiáng)AhR的降解,最終達(dá)到抑制LCSCs的效果。

一些靶向Wnt、Notch、Hedgehog和Hippo信號(hào)通路的單克隆抗體分子已經(jīng)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段,包括DLL4的抗體Demcizumab、Wnt/Fzd的廣譜抗體Vantictumab、Hedgehog通路的抗體Taladegib和Saridegib,以及靶向Hippo通路的Pevonedistat等,但是效果和毒性仍然有待評(píng)估。由于這些調(diào)控CSCs干性的蛋白和信號(hào)通路同樣也在正常成體干細(xì)胞中發(fā)揮重要功能,因此在臨床應(yīng)用中需要更加謹(jǐn)慎[4]。

值得關(guān)注的是,姜黃素和異硫氰酸鹽等天然藥物成分,在靶向LCSCs中同樣表現(xiàn)出了重要潛力。比如,姜黃素能有效抑制LCSCs的Wnt和Hedgehog通路,而異硫氰酸鹽能夠通過(guò)調(diào)控miR-214,繼而抑制MYC的轉(zhuǎn)錄[59,60]。

3.3 靶向腫瘤微環(huán)境 鈣調(diào)蛋白的抑制劑分子CBP501,在小鼠模型中可以抑制巨噬細(xì)胞分泌的IL-6、IL-10和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF),從而阻斷了肺腺癌中ABCG2的表達(dá)及細(xì)胞的成球能力和成瘤能力,限制了肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[61]。阿帕替尼近來(lái)在晚期肺癌患者的II期臨床試驗(yàn)中表現(xiàn)良好,研究者們發(fā)現(xiàn)阿帕替尼可以通過(guò)靶向血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor 2, VEGFR2)降低腫瘤微環(huán)境中巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)的肺癌細(xì)胞EMT重編程而達(dá)到有效抑制肺癌發(fā)展的效果[62]。

4 小結(jié)與展望

LCSCs是一群具有自我更新、多向分化和無(wú)限增殖能力的細(xì)胞亞群,被提出并證實(shí)是肺癌發(fā)生、耐藥、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的主要原因。LCSCs既能由正常成體干細(xì)胞或前體細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化而來(lái),也可由普通肺癌細(xì)胞發(fā)生去分化獲得干性而產(chǎn)生。具有干性特征的肺癌細(xì)胞由于其較強(qiáng)的藥物外排與解毒能力、增強(qiáng)的抗凋亡與DNA損傷修復(fù)能力,以及對(duì)腫瘤微環(huán)境的適應(yīng)與調(diào)節(jié)能力,對(duì)傳統(tǒng)化療、靶向治療和免疫治療均表現(xiàn)出了耐受,同時(shí),在腫瘤的異質(zhì)性調(diào)控中也發(fā)揮了重要作用。因此,鑒定和靶向LCSCs是臨床克服耐藥與復(fù)發(fā)的關(guān)鍵之一。

LCSCs的干性主要受到Wnt、Notch、Hedgehog和Hippo通路以及SOX2、c-Myc、Oct-4和TP53等基因的調(diào)控,并受到氧化還原水平和腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)與多種細(xì)胞因子的影響,然而由于LCSCs與正常成體干細(xì)胞和前體細(xì)胞具有相似的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),鑒定到其特異性調(diào)控靶點(diǎn)對(duì)于臨床具有重要的意義。同時(shí),由于LCSCs對(duì)藥物分子的高外排能力,CSCs的特異性藥物運(yùn)載方法對(duì)于提高藥物吸收也很有幫助。

LCSCs的調(diào)控因素復(fù)雜,并受到微環(huán)境的多重影響,因此在研究過(guò)程中需要更加接近人體腫瘤實(shí)際結(jié)構(gòu)與微環(huán)境的培養(yǎng)模式,包括腫瘤細(xì)胞的立體生長(zhǎng)、多種細(xì)胞的共培養(yǎng)等,人源腫瘤異種移植(patient-derived xenografts,PDX)模型、類器官以及更新的仿生系統(tǒng)能夠更好地增加研究結(jié)果的可靠性。同時(shí),干性樣腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性、細(xì)胞分化狀態(tài)的可逆性和調(diào)控機(jī)制的多樣性,增加了肺癌臨床對(duì)精準(zhǔn)醫(yī)療的需求,以及依靠無(wú)創(chuàng)技術(shù)對(duì)患者進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需求。

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