腫瘤干細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其藥物進展

1、腫瘤干細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其藥物進展梁家杰【摘要】 腫瘤干細胞是腫瘤中存在的一小群具有自我更新和分化潛能的細胞，也是存在于腫瘤組織中具有干細胞樣能力的腫瘤細胞亞群，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著非常重要的作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤干細胞與Wnt、Notch、Hedgehog、PTEN、CXCR4/SDF-1、BMPs等多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)，本文綜述了腫瘤干細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進展以及相關(guān)的藥物進展，為腫瘤干細胞研究和臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】 腫瘤干細胞；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；藥物治療Signaling Pathway of Cancer Stem Cells and Pharmacy Develo

2、pment【Abstract】 Cancer stem cells are the small population of cells involved in tumor possessing renewal and differentiation properties，also known as the stem cell-like cell subpopulations in tumors，which play an important role in tumor occurrence and development.Recent discoveries revealed that the

3、 growth regulation of tumor cells was significantly related to the Wnt，Notch，Hedgehog，PTEN，CXCR4/SDF-1，BMPs signaling pathway，etc. To provide a theoretical basis for CSCs research and clinical application，we briefly reviewed the research advancements of the signal transduction pathway related to CSC

4、s and pharmacy.【Key words】 cancer stem cells；signaling pathway；pharmacy腫瘤干細胞（Cancer stem cell，CSCs）是指具有干細胞性質(zhì)的癌細胞，也就是具有“自我復(fù)制”以及“具有多細胞分化”等能力。2001年，干細胞研究領(lǐng)域的著名學(xué)者Reya,T、Morrison,S. J、Clarke,M. F和Weissman,I. L一起在NATURE雜志上發(fā)表綜述，首次系統(tǒng)地闡述了腫瘤干細胞學(xué)說：腫瘤干細胞是一個功能性的定義，它最重要的特征就是具有無限的自我更新潛能并且只有它們才具有真正的致瘤能力1。通常CSCs被認為有形

5、成腫瘤，發(fā)展成癌癥的潛力，特別是隨著癌癥轉(zhuǎn)移出去后，產(chǎn)生新型癌癥的來源，也與腫瘤的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移化療和放射的敏感性降低及耐藥性有著密切的關(guān)系2。由于CSCs具有干細胞的特性，同時還具有腫瘤細胞的特性，所以CSCs和干細胞在調(diào)節(jié)自我更新與分化的分子機制上有很大的不同，其中與此有關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路基因的突變參與了腫瘤的生長。大量的研究發(fā)現(xiàn)，Wnt、FGF、Notch、BMP、Hedgehog等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路組成了復(fù)雜的干細胞信號網(wǎng)絡(luò)調(diào)控體系，信號網(wǎng)絡(luò)之間的平衡對于干/祖細胞的保持有重要意義，破壞這種信號網(wǎng)絡(luò)可能導(dǎo)致病理變化而發(fā)生腫瘤3。1 腫瘤干細胞相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路正常干細胞和腫瘤干細胞都必須進行自我更新以

6、維持其自身數(shù)量的穩(wěn)定，因此它們通常會共有一些調(diào)控干細胞關(guān)鍵功能的共用分子機制。人們發(fā)現(xiàn)，許多發(fā)育相關(guān)的信號傳導(dǎo)通路，如Wnt、FGF、Notch、BMP、Hedgehog信號通路等，都能夠影響CSCs和干細胞的自我更新和分化4。1.1 Wnt信號通路Wnt是一種富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，通過旁分泌或自分泌在發(fā)育過程中調(diào)控增殖，發(fā)揮促進因子的作用。該通路成員主要包括Wnt、Frz、Dsh、-catenin以及TCF/LEF5。Wnt蛋白與其細胞膜表面的Frizzled家族跨膜蛋白(Fz)受體結(jié)合后，其配體可以參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)6，并可能激活細胞內(nèi)的3條信號通路：Wnt/-catenin信號通路、Wn

7、t/Ca2+信號通路、以及由c-Jun N端激酶(JNK)介導(dǎo)的細胞極性信號通路（PCP）7。在正常成熟細胞中Wnt通路處于關(guān)閉的狀態(tài)，胞質(zhì)中-catenin大部分與突出于細胞膜的E-cad-herin結(jié)合，剩余的與GSK-3抗原遞呈細胞形成蛋白多聚體，進而發(fā)生磷酸化，被降解; 當(dāng)處于激活狀態(tài)時，Wnt與卷曲蛋白結(jié)合，在蓬亂蛋白的參與下，GSK-3失活，ß-catenin進入細胞核與轉(zhuǎn)錄因子相互作用，調(diào)控相關(guān)基因的表達。-catenin的穩(wěn)定是經(jīng)典Wnt通路的核心，當(dāng)-catenin水平低下時Wnt通路處于關(guān)閉狀態(tài)，反之，處于開啟狀態(tài)8。Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如圖1所示。圖1 Wnt信號

8、轉(zhuǎn)導(dǎo)通路示意圖Wnt/-catenin信號通路的不恰當(dāng)激活，參與了腫瘤的發(fā)生及其侵襲轉(zhuǎn)移的過程，而且還與腫瘤干細胞的關(guān)系密切9。通常，Wnt信號通路可以通過Wnt配體的過表達而直接被激活，或者通過Wnt信號的下游組件突變的傳遞作用而被激活，一般的終點是干細胞不適當(dāng)?shù)臄U增區(qū)域，最終將會形成侵襲性的腫瘤細胞。雖然Wnt/-catenin信號通路調(diào)控著正常皮膚干細胞向毛細胞增殖分化的過程，然而在上皮腫瘤中卻在維持腫瘤干細胞特征方面發(fā)揮重要作用，Wnt/-catenin信號通路的一系列靶基因，如c-Myc在胚胎時期上皮組織分化，上皮腫瘤形成過程都起重要作用10。結(jié)腸癌、肝細胞癌和乳腺癌等腫瘤組織中Wn

9、t信號通路關(guān)鍵基因-catenin過度激活或-catenin的抑制基因APC失活都將導(dǎo)致-catenin在細胞內(nèi)的積聚進而促進細胞異常增生和惡性轉(zhuǎn)化11。Wnt/-catenin能使CML患者的GM-CFU階段的祖細胞發(fā)生干性改變，成為急性的CSCs12。有研究表明1314, 在一些細胞系如鼠4T1乳腺癌細胞系、NXS2成神經(jīng)細胞瘤系、MCF-7乳腺癌細胞系中發(fā)現(xiàn)腫瘤干細胞表達更高水平的wnt-1、-catenin等wnt信號通路分子。Varmus等15發(fā)現(xiàn)乳腺癌干細胞是Wnt信號通路誘導(dǎo)乳腺腺體腫瘤發(fā)生的重要靶細胞。Teng等16發(fā)現(xiàn)用氯化鋰激活Wnt/-catenin信號通路后，肺癌A54

10、9細胞系的增殖、克隆形成、轉(zhuǎn)移以及耐藥性等方面的功能顯著增強，表明Wnt信號可能通過Oct4對肺癌CSCs的特性產(chǎn)生重要影響。胰腺癌細胞在放療后Wnt信號通路激活轉(zhuǎn)錄-catenin，-catenin可以促進胰腺癌對損傷基因的修復(fù)。MalanChi等17的研究發(fā)現(xiàn)CD34+為標(biāo)志的皮膚癌干細胞發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)依賴于Wnt/-catenin信號途徑，敲除模型鼠體內(nèi)的-catenin，腫瘤發(fā)生受到全面抑制，此外清除-Catenin還可抑制化學(xué)誘導(dǎo)的皮膚腫瘤和H-ras誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生。大量實驗結(jié)果表明，Wnt途徑在決定腫瘤干細胞的命運和自我更新能力方面扮演著重要角色。Wnt途徑的異?；罨诩毎┳兡[瘤

11、發(fā)生及腫瘤侵襲過程中具有重要作用。當(dāng)Wnt基因本身或通路其他任一成員因素發(fā)生變化使其不正?；罨瘯r，均有可能引起腫瘤的發(fā)生。1.2 Notch信號通路圖2 Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路示意圖在研究果蠅的發(fā)育過程中, 研究者們發(fā)現(xiàn)了一條傳導(dǎo)細胞間相互作用的信號途徑-Notch信號途徑。它是一條保守的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在多種組織和器官的早期發(fā)育過程中，其家族成員對細胞的發(fā)育、生長及凋亡起著重要的調(diào)控作用1819。Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路由受體、配體和DNA結(jié)合蛋白3部分組成，哺乳動物中有4個同源Notch受體和5個同源配體。Notch信號由兩個鄰近細胞的Notch受體與配體相互作用而激活，受體與配體的結(jié)合導(dǎo)致受

12、體構(gòu)象發(fā)生改變，從而暴露受體胞外域的TACE金屬蛋白酶切割位點，隨后在分泌酶的介導(dǎo)下發(fā)生蛋白水解作用，釋放出Notch的胞內(nèi)段（NICD），NICD轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)，與轉(zhuǎn)錄抑制因子RBP-J結(jié)合；RBP-J與NICD結(jié)合并招募共活化物如MAML和組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶P300/CBP等后，即成為轉(zhuǎn)錄活化因子，活化hes( hairy enhancer of split)等分化拮抗基因的轉(zhuǎn)錄，表達產(chǎn)物與相應(yīng)的分化效應(yīng)基因的啟動子特異性結(jié)合，并募集Groucho/TLE等轉(zhuǎn)錄共抑制因子，阻礙細胞特異性分化效應(yīng)基因的表達，最終影響細胞的分化、增殖和凋亡20。Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如圖2所示。Notch信號

13、分子在一些正常干細胞中高表達，提示Notch信號分子在干細胞的自我更新中可能發(fā)揮著重要作用。不同種類細胞中的Notch通路能促進或抑制細胞的分化，并且在腫瘤干細胞向腫瘤發(fā)展的過程中也發(fā)揮重要作用。Hambardzumyan 等21研究認為CD133+細胞能生成腫瘤的原因可能與Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。Notch信號通路參與乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展，并且在轉(zhuǎn)移性乳腺癌中表達失調(diào)，使用細胞表面標(biāo)記物CD44+CD24+后，乳腺癌干細胞的啟動子數(shù)量增加，提示Notch上調(diào)可促進乳腺癌干細胞的基因表達22。而Bouras等23研究表明，信號通路Notch的作用在于抑制乳腺干細胞的增殖能力，但當(dāng)增殖終止時，

14、其表達能力就會下調(diào)，再結(jié)合腫瘤干細胞理論，可以認為正常的乳腺干細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化時，Notch1基因被激活，分化基因封閉而大量增殖基因被激活，乳腺干細胞轉(zhuǎn)化為乳腺癌干細胞，導(dǎo)致了惡性腫瘤的形成。Robine等24發(fā)現(xiàn)，在腸道中Notch通路被激活后腫瘤干細胞活性才能增加并形成腸道腫瘤。Notch 信號通路在造血干細胞自我更新的調(diào)控中其重要作用，通過調(diào)節(jié)造血干細胞的不同分化階段，引導(dǎo)造血干細胞向不同系分化，其過度表達可導(dǎo)致惡性淋巴瘤的形成25。在阻斷通路方面的研究表明，阻斷Notch通路能誘導(dǎo)成神經(jīng)管細胞瘤的凋亡, CD133+細胞群數(shù)量減少, 而且被阻斷Notch通路的CD133+腫瘤細胞不能夠

15、在NOD/ SCID鼠身上成瘤26。同時，阻斷Notch通路,能抑制HES1表達和促進腦腫瘤細胞的凋亡27。Hirose H等28的研究也證實了抑制Notch信號通路可有效提高Her2陰性乳腺癌干細胞對放療的敏感性。然而另一些研究卻表明Notch信號參與的多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展, 在一些腫瘤組織中起著促進惡性轉(zhuǎn)化的作用,而在另一些腫瘤組織中則起著抑制轉(zhuǎn)化的作用29。綜上，Notch信號通路是目前假定對于腫瘤干細胞的靶向治療的重要途徑之一。1.3 Hedgehog信號通路Hedgehog基因是一種分節(jié)極性基因，因突變的果蠅胚胎呈多毛團狀，酷似受驚刺猬而得名。哺乳動物中存在三個Hedgehog的同源基

16、因：Sonic Hedgehog(SHH)、Indian Hedgehog(IHH)和Desert Hedgehog(DHH)，分別編碼Shh、Ihh和Dhh蛋白。Hh信號傳遞受靶細胞膜上兩種受體Patched(Ptc)和Smoothened(Smo)的控制。受體Ptc由腫瘤抑制基因Patched編碼，是由12個跨膜區(qū)的單一肽鏈構(gòu)成，能與配體直接結(jié)合，對Hh信號起負調(diào)控作用。在無Hh、Ptc的情況下，激活Smo可導(dǎo) 致Hh靶基因的活化；基因Smo突變時，可出現(xiàn)與Hh基因突變相同的表征。目前發(fā)現(xiàn)的參與Hh信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的核內(nèi)因子包括轉(zhuǎn)錄因子Ci/Gli、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶Fused(Fu)、Fu抑

17、制劑(SuFu)、類運動蛋白Costal-2(Cos2)、蛋白激酶A(PKA)等。其中Ci/Gli、Fu起正調(diào)控作用，Cos 2、PKA起負調(diào)控作用。在正常情況下，Ptc抑制Smo蛋白活性，從而抑制下游通路，這時下游的Gli蛋白在蛋白酶體內(nèi)被截斷，并以羧基端被截斷的形式進入細胞核內(nèi)，抑制下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)Ptc和Hh結(jié)合以后，解除對Smo的抑制作用，促使Gli蛋白與PKA及一些未知因子與微管形成大分子復(fù)合物，使得全長Gli蛋白進入核內(nèi)激活下游靶基因轉(zhuǎn)錄。Hh-Gli通路可以誘導(dǎo)Ptc的轉(zhuǎn)錄，形成負反饋的調(diào)控環(huán)。當(dāng)Ptc發(fā)生突變或缺失時、或是Smo突變導(dǎo)致對Ptc的抑制作用不敏感致使基因活化，

18、致使Hh信號通路失控，使Gli持續(xù)激活、啟動靶基因轉(zhuǎn)錄。在正常時，Ptch蛋白抑制跨膜蛋白Smo的活性。Hh結(jié)合Ptch后釋放Smo來阻斷Ptch蛋白的功能，并通過潛伏的Gli 家屬轉(zhuǎn)譯因子激活轉(zhuǎn)譯靶分子30。Hedgehog信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如圖3所示。Hedgehog信號通路是一個高度保守的信號通路，其在胚胎干細胞和成體干細胞的增殖和分化方面扮演重要的角色31。研究表明，SHH不但在不同組織中均可促進干細胞的增殖，在許多腫瘤的發(fā)展過程中 SHH途徑都有不同程度的激活。對常見惡性腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)，Hedgehog信號通路的異常，在惡性腫瘤的形成、生長及維持方面具有重要的作用32。Hedgehog信號

19、參與了多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展，如乳腺癌干細胞高表達Hedgehog配體Ihh、受體PTCH 及下游Gli1、Gli2轉(zhuǎn)錄因子33。進一步研究Hedgehog信號在調(diào)控乳腺干細胞自我更新的作用，發(fā)現(xiàn)持續(xù)活化Hedgehog信號增加了乳腺微球體起始細胞的數(shù)量及乳腺微球體的尺度34，然而Moraes等35則發(fā)現(xiàn)Hedgehog活化后雖可使微球體形成效率增加，但體內(nèi)試驗卻顯示再造乳腺乳腺的頻率減少，提示Hedgehog信號的活化可能促進了乳腺干細胞向祖細胞分化，增加了能在不依賴于貼壁的生長條件下分裂勝任細胞的存活或活力，而不增加再生干細胞的比例。Li等36報道，在胰腺癌中檢測SHH的表達情況，發(fā)現(xiàn)表型為C

20、D44+CD24+ESA+的胰腺癌干細胞中SHH mRNA的表達較正常胰腺細胞升高46倍，而表型為CD44-CD24-ESA-的胰腺癌細胞中SHH僅升高4倍，提示SHH通路活化參與胰腺癌干細胞的促腫瘤形成過程。Chang等37發(fā)現(xiàn)Hedgehog通路的持續(xù)激活能夠促使正常的小鼠前列腺干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榍傲邢侔└杉毎?。Hedgehog信號通路還可以Wnt與Notch信號通路共同作用，對胚胎發(fā)育和維持成體組織的穩(wěn)定性發(fā)揮重要的作用。所以，Hedgehog信號通路與許多癌癥的發(fā)生都有密切的關(guān)系。圖3 Hedgehog信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路示意圖1.4 PTEN信號通路磷酸酶及張力蛋白同源物(PTEN)的磷酸酶活性區(qū)

21、和CDC14、PRL-1、BVP等雙重特異性磷酸酶的序列同源性最高，PRL-1和CDC14均參與細胞生長，且CDC14還能起始DNA復(fù)制，所以PTEN可能通過去磷酸化參與細胞調(diào)控。磷酸化和去磷酸化是調(diào)節(jié)細胞活動的重要方式，許多癌基因的產(chǎn)物都是通過磷酸化而刺激細胞生長。因此，PTEN信號通路同樣可以調(diào)控基因組的穩(wěn)定性、干細胞的自我更新、細胞衰老等38。PTEN信號通路如圖4所示。在對小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，PTEN表達缺失致使造血干細胞自我更新畸變并最終導(dǎo)致白血病。對造血干細胞的研究表明，PTEN的缺失可活化PI3K-Akt信號傳導(dǎo)通路，促使造血干細胞逃出骨髓的壁龕，而且通過PI3K-AKT信號途徑，

22、增加了cyclinD1的表達，促使了造血干細胞細胞周期的活化39。然而，另一項研究表明，采用雷怕霉素抑制PTEN信號途徑下游分子mTOR激酶后，短期抑制了造血干細胞的增殖，長期則促進了造血干細胞的增殖、功能的恢復(fù)，而對白血病起始細胞則顯示了不同的效應(yīng),即抑制了其產(chǎn)生及增殖40。值得注意的是，PTEN的缺失并非單獨干擾干細胞的生物學(xué)行為，它還可以通過促進短暫增殖祖細胞的增殖，從而形成腫瘤39。圖4 PTEN信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路示意圖1.5 CXCR4/SDF-1（CXCL12）信號通路CXCL12和 CXCR4的結(jié)合會啟動下游的幾個信號通路，產(chǎn)生各種細胞反應(yīng)，如趨化、細胞存活增殖、基因轉(zhuǎn)錄等41。近年來

23、的研究表明多種腫瘤細胞表面表達有CXCR4, 而骨髓、淋巴結(jié)、肺、肝、腎及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等腫瘤易轉(zhuǎn)移的部位則高表達SDF- 1。CXCR4/SDF-1軸在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用近年來受到廣泛關(guān)注。多種正常干細胞的遷移過程已經(jīng)明確受到CXCR4/SDF-1軸的影響，而CXCR4/SDF-1軸在腫瘤干細胞是否也發(fā)揮著類似的作用呢? Kucia等人42認為腫瘤干細胞的轉(zhuǎn)移與正常干細胞的運輸采取相同的機制，即通過SDF-1/CXCR4軸的作用。鑒于在一些正常干細胞高表達CXCR4，在許多腫瘤細胞表面表達有CXCR4，可以推測在一些腫瘤組織中的腫瘤干細胞與分化細胞相比，高表達CXCR4, 賦于了其更高的轉(zhuǎn)移潛能

24、;腫瘤來源的間質(zhì)細胞(CAFs)表達、分泌SDF-1，與腫瘤干細胞表面的CXCR4相互作用促進了腫瘤干細胞由一個組織轉(zhuǎn)移到另一個組織，并在轉(zhuǎn)移灶增殖、分化,形成腫瘤轉(zhuǎn)移灶。CXCR4/SDF-1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如圖5所示。CXCL12/CXCR4軸激活其下游的PI3K/Akt通路和Ras-Raf-MEK-ERK通路在正常和腫瘤的血管生成中尤其是促VEGF的分泌、遷移與侵襲中起著關(guān)鍵作用。CXCL12/CXCR4軸在不同細胞激活后通過其下游不同的信號通路參與細胞的生物學(xué)功能，是細胞依賴性的。在人乳腺癌細胞中CXCL12/CXCR4軸活化后通過激活其下游的PI3K/Akt通路促進VEGF分泌參與腫瘤的

25、血管生成43。而在不同的前列腺癌細胞系CXCL12/CXCR4軸激活后分別通過其下游PI3K/Akt信號通路和MAPK/ERK信號通路促進分泌不同的血管生成因子44。與此同時，在不同的細胞PI3K/Akt通路和MAPK/ERK通路激活有的是通過其中的一條通路促進細胞的遷移侵襲45-47。有的則是兩條通路共同參與該過程48。與CXCR4相關(guān)的這些通路多為腫瘤細胞轉(zhuǎn)移和逃避凋亡所控制的一些通路，這就暗示以CXCR4為靶點的治療在抗腫瘤治療方面有巨大潛力。圖5 CXCR4/SDF-1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路示意圖1.6 BMPs信號通路圖6 BMPs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路示意圖骨形成蛋白信號通路BMPs受體(BMPR)是

26、一種跨膜蛋白，屬于絲/蘇氨酸激酶受體，分和型，兩者都在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。這些受體具有相似的結(jié)構(gòu)，它們都具有胞外區(qū)，跨膜區(qū)及胞內(nèi)區(qū)。胞外區(qū)富含糖基化半胱氨酸，負責(zé)配體的識別和結(jié)合；胞內(nèi)區(qū)是富含絲/蘇氨酸激酶高度同源結(jié)構(gòu)域，可激活下游信號49。BMPs以自分泌或旁分泌的形式被釋放后，兩個單體便通過二硫鍵形成有活性的二聚體，BMPs二聚體與位于靶細胞膜上BMPR-和結(jié)合形成受體復(fù)合物，使BMPR-發(fā)生自身磷酸化而活化,活化的BMPR -磷酸化BMPR-GS區(qū)的絲/蘇氨酸殘基從而使之活化，活化的BMPR-再作用于胞漿內(nèi)的R-mads(Smad1、5、8)羧基末端的絲氨酸，使R-Smads磷酸化而被

27、激活，磷酸化的R-Smads再與Co- Smads(Smad4)結(jié)合形成復(fù)合物并轉(zhuǎn)移入核，影響目的基因(Id1、Id2和Hes5等)的轉(zhuǎn)錄，從而參與生命活動的調(diào)節(jié)50。BMPs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如圖6所示。 Piccirillo等51研究發(fā)現(xiàn)BMPs可抑制腦腫瘤干細胞的成瘤能力，用BMP4干預(yù)腦腫瘤干細胞48 h，可使腦腫瘤干細胞克隆性指數(shù)降低70 %，數(shù)量減少50 %，這些發(fā)現(xiàn)顯示BMPs信號通路可作為腦腫瘤干細胞的一個關(guān)鍵的抑制性調(diào)節(jié)劑。Li等人52發(fā)現(xiàn)TNF突變的MCF-7細胞系中的側(cè)亞群細胞的自我更新能力減低，凋亡增加了。Lee等53發(fā)現(xiàn)在一些取自患者的樣本中，BMP2/4能顯著促進腦腫瘤干

28、細胞向膠質(zhì)細胞分化，但在一個樣本中，BMP2/4不能促進腦腫瘤干細胞的膠質(zhì)分化，相反卻促進增殖和腫瘤形成，后發(fā)現(xiàn)之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象是由于這個樣本中的腦腫瘤干細胞不能表達BMPR-b ，這就類似于早期胚胎神經(jīng)干細胞，BMP2/4是促進其增殖的，進一步研究發(fā)現(xiàn)大約有20%膠質(zhì)瘤樣本屬這種情況，顯然BMP2/4對這一類的腦腫瘤干細胞與BMPR-b正常表達的腦腫瘤干細胞作用機制是不一樣的。1.7 其他信號分子除了上述多種重要的調(diào)控機制外，還有一些信號分子也可以影響腫瘤干細胞的自我更新和分化，現(xiàn)有的研究表明，腫瘤干細胞很可能是處在一系列信號傳導(dǎo)通路網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控下。Kim等54通過實驗證實，在浸潤性乳腺癌中

29、85%表達Bmi-1，由此可以推測Bmi-1與乳腺癌干細胞有著密切關(guān)聯(lián)，具體機制尚需證實。Levinad等55在一項關(guān)于肺癌干細胞的研究中發(fā)現(xiàn)腫瘤干細胞表達C-kit受體，并可產(chǎn)生干細胞因子(StemCellfaetor,SCF)，受SCF/c-kit信號通路的調(diào)控。有研究表明在表皮生長因子受體(EGFR)通路持續(xù)激活時，Ink4a/Arf基因的缺失能夠促使星型膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤干細胞56。Nanog可作為HCC中CSCs的全新生物學(xué)標(biāo)記，且Nanog可以通過IGF1R信號通路在維持CSCs自我更新中扮演重要作用57。KLF4可直接結(jié)合Nanog啟動子近端區(qū)，與PBX1協(xié)同調(diào)控Nanog的表達

30、，從而影響細胞的自我更新58。細胞周期蛋白依賴性激酶（CDC2）屬于Ser/Thr蛋白激酶家族成員，與細胞周期蛋白CyclinB形成復(fù)合物，促使細胞進入和走出M期，并受CDK抑制蛋白CKI的負向調(diào)控，在生理狀態(tài)下使細胞分裂有序進行，在人類多種惡性腫瘤中CDC2通常過表達，Nozoe等59在神經(jīng)節(jié)細胞膠質(zhì)瘤惡性發(fā)展過程中基因表達譜中發(fā)現(xiàn)了CDC2基因與神經(jīng)干細胞分化相關(guān)，提示CDC2有可能也是神經(jīng)干細胞與神經(jīng)節(jié)細胞膠質(zhì)瘤起源細胞分化的共同調(diào)控通路。Eun等60在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)CDC2基因與腫瘤干細胞的分化密切相關(guān)。在膠質(zhì)母細胞瘤干細胞樣細胞中，抑制MEK能夠降低MDM2的表達，而在抑制MEK或者M

31、DM2時導(dǎo)致p53的激活，同時伴有依賴于p53的MGMT表達的下調(diào)；另一方面，抑制MEK能恢復(fù)耐藥的膠質(zhì)母細胞瘤干細胞樣細胞對替莫唑胺的敏感性61。2 腫瘤干細胞的信號通路藥物治療現(xiàn)有的腫瘤治療方法如手術(shù)、化療和放療難以殺傷腫瘤干細胞，因此尋找以腫瘤干細胞為靶點的治療方法顯得十分必要，Wnt、Notch、Hedgehog等信號通路的異常激活存在于多種腫瘤干細胞中，針對這些信號途徑進行靶向治療成為了一種重要的手段。干擾PI3K/AKT/mTOR信號通路的藥物有雷帕霉素及其類似物特癌適和依維莫司。它們并非直接與mTOR結(jié)合，而是通過結(jié)合mTOR的免疫親和素FK506而發(fā)揮抑癌作用62。Hu等使用W

32、nt信號通路拮抗劑WIF1-Fc和sFRP1-Fc抑制Wnt信號通路后，造成了E2F1、cyclinD1、c-myc等分子的下調(diào)，促進了肝癌細胞的凋亡并降低了血管內(nèi)皮生長因子的表達，通過抑制腫瘤血管形成而發(fā)揮了強有力的抗腫瘤活性63。其中環(huán)靶明主要通過與Smo結(jié)合，抑制Smo的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而抑制Hedgehog信號通路64。而GDC-0449也主要針對SMO，目前已進入臨床試驗階段65。此外，Mueller等在體外和體內(nèi)的胰腺癌模型上研究發(fā)現(xiàn)，單一抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路或單一抑制Hedgehog信號通路或單一化療均難以有效殺滅胰腺癌干細胞，而聯(lián)合環(huán)靶明/CUR199691

33、抑制Hedgehog信號通路、雷帕霉素抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路和化療可降低胰腺癌干細胞數(shù)量至近乎檢測不到的水平65。3 展望腫瘤干細胞是一種具有啟動腫瘤的選擇性和自我更新能力的腫瘤細胞亞群，通過分化增加大部分腫瘤細胞的癌變67。但是，腫瘤干細胞理論為惡性腫瘤的治療提供了新思路，消滅腫瘤干細胞可有效治療腫瘤，而因為腫瘤干細胞有干細胞和腫瘤細胞所特有的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，所以對腫瘤干細胞的信號通路分子進行深入研究不僅有助于認識理解腫瘤發(fā)生發(fā)展，以及腫瘤復(fù)發(fā)的機制，而且對腫瘤的臨床治療具有重要指導(dǎo)作用。相信隨著腫瘤干細胞研究的不斷深入，在不久的將來，惡性腫瘤的靶向治療會取得新的突破。參考文獻

34、（References）1 T Reya，SJ Morrison，MF Clarke，IL Weissman. Stem cells，cancer，and cancer stem cells J. Nature，414(6859): 105-111.2 J Song，I Chang，Z Chen，M Kang，CY Wang. Characterization of side populations in HNSCC: highly invasive, chemoresistant and abnormal Wnt signaling J.PLoS ONE，5(7): e11456.3 M K

35、atoh.Networking of WNT，F(xiàn)GF，Notch，BMP，and Hedgehog signaling pathways during carcinogenesis J. Stem Cell Rev，2007 Jan;3(1):30-8.4 I Malanch，J Huelsken. Cancer stem cells: never Wnt away from the niche J. Curr Opin Oncol，2009 Jan;21(1):41-6.5 EI Fomchenko，EC Holland. Stem cells and brain cancer J.Exp

36、Cell Res，2005, 306(2):323-329.6 Y Teng，X Wang，Y Wang. Wnt/-catenin signaling regulates cancer stem cells in lung cancer A549 cells J.Biochem Biophys Res Commun，2010, 392(3):373-3797 WJ Nelson，R Nusse. Convergence of Wnt，ß-catenin，and cadherin pathways J.Science，2004 March 5; 303(5663): 14831487

37、.8 K Roarty，JM Rosen. Wnt and mammary stem cells: hormones cannot fly wingless J.Curr Opin Pharmacol，2010 December; 10(6): 643649.9 C Gaston-Massuet，CL Andoniadou，M Signore，et al. Increased Wingless (Wnt) signaling in pituitary progenitor/stem cells gives rise to pituitary tumors in mice and humans

38、J.Proc Natl Acad Sci U S A，2011 July 12; 108(28): 1148211487.10 T Oskarsson，MAG Essers，N Dubois. Skin epidermis lacking the c-Myc gene is resistant to Ras-driven tumorigenesis but can reacquire sensitivity upon additional loss of the p21Cip1 gene J. Genes Dev，2006 August 1; 20(15): 20242029.11 KM Ca

39、digan，R Nusse，et al. Wnt signaling: a common theme in animal development J. Genes Dev，1997 Dec 15;11(24):3286-305.12 CHM Jamieson，LE Ailles，SJ Dylla，et al. Granulocytemacrophage progenitors as candidate leukemic stem cells in blast-crisis CML J. N Engl J Med，2004 Aug 12;351(7):657-67.13 L Patrawala，

40、T Calhoun，R Schneider-Broussard,et al. Side population is enriched in tumorigenic，stem-like cancer cells，whereas ABCG2+ and ABCG2- cancer cells are similarly tumorigenic J. Cancer Res，2005 Jul 15;65(14):6207-19.14 Kruger JA，Kaplan CD，Luo Y, et al. Characterization of stem cell-like cancer cells in i

41、mmune-competent mice J. Blood，2006 Dec 1;108(12):3906-12.15 Li Y，Welm B，Podsypanina K，et al. Evidence that transgenes encoding components of the Wnt signaling pathway preferentially induce mammary cancers from progenitor cells J. Proc Natl Acad Sci U S A，2003 Dec 23;100(26):15853-8.16 Woodward WA，Ch

42、en MS，Behbod F，et al. WNT/beta-catenin mediates radiation resistance of mouse mammary progenitor cells J. Proc Natl Acad Sci U S A，2007 Jan 9;104(2):618-23.17 Malanchi I，Peinado H，Kassen D，et al. Cutaneous cancer stem cell maintenance is dependent on beta-catenin signaling J. Nature，2008 Apr 3;452(7

43、187):650-3.18 Artavanis-Tsakonas S，Rand MD，Lake RJ. Notch signaling: cell fate control and signal integration in development J. Science，1999 Apr 30;284(5415):770-6.19 Chen J，Crabbe A，Van Duppen V，et al. The notch signaling system is present in the postnatal pituitary: marked expression and regulator

44、y activity in the newly discovered side population J. Mol Endocrinol，2006 Dec;20(12):3293-307.20 M Baron. An overview of the Notch signalling pathway J. Semin Cell Dev Biol，2003 Apr;14(2):113-9.21 Hambardzumyan D，Squatrito M，Holland EC. Radiation resistance and stem-like cells in brain tumors J. Can

45、cer Cell，2006 Dec;10(6):454-6.22 Farnie G，Clarke RB. Mammary stem cells and breast cancer-role of Notch signaling J. Stem Cell Rev，2007 Jun;3(2):169-75.23 Bouras T，Pal B，Vaillant F，et al. Notch signaling regulates mammary stem cell function and luminal cell-fate commitment J. Cell Stem Cell，2008 Oct

46、 9;3(4):429-41.24 Fre S，Huyghe M，Mourikis P，et al. Notch signals control the fate of immature progenitor cells in the intestine J. Nature，2005 Jun 16;435(7044):964-8.25 Jundt F，Anagnostopoulos I，F(xiàn)örster R，et al. Activated Notch1 signaling promotes tumor cell proliferation and survival in Hodgki

47、n and anaplastic large cell lymphoma J. Blood，2002 May 1;99(9):3398-403.26 Fan X，Matsui W，Khaki L，et al. Notch pathway inhibition depletes stem-like cells and blocks engraftment in embryonal brain tumors J. Cancer Res，2006 Aug 1;66(15):7445-52.27 Georgia S，Soliz R, Li M，et al. p57 and Hes1 coordinat

48、e cell cycle exit with self-renewal of pancreatic progenitors J. Dev Biol，2006 Oct 1;298(1):22-31.28 Hirose H，Ishii H，Mimori K，et al. Notch pathway as candidate therapeutic target in Her2/Neu/ErbB2 receptor-negative breast tumors J. Oncol Rep，2010 Jan;23(1):35-43.29 Allenspach EJ，Maillard I，Aster JC

49、，et al. Notch signaling in cancer J. Cancer Biol Ther，2002 Sep-Oct;1(5):466-76.30 M Varjosalo，J Taipale. Hedgehog signaling J. J Cell Sci，2007 Jan 1;120(Pt 1):3-6.31 Medina V，Calvo MB，Díaz-Prado S，et al. Hedgehog signalling as a target in cancer stem cells J. Clin Transl Oncol，2009 Apr;11(4):19

50、9-207.32 Varjosalo M，Taipale J. Hedgehog: functions and mechanisms J. Genes Dev，2008 Sep 15;22(18):2454-72.33 Gialmanidis IP，Bravou V，Amanetopoulou SG，et al. Overexpression of hedgehog pathway molecules and FOXM1 in non-small cell lung carcinomas J. Lung Cancer，2009 Oct;66(1):64-74.34 Liu S，Dontu G，

51、Mantle ID，et al. Hedgehog signaling and Bmi-1 regulate self-renewal of normal and malignant human mammary stem cells J. Cancer Res，2006 Jun 15;66(12):6063-71.35 Moraes RC，Zhang X，Harrington N，et al. Constitutive activation of smoothened (SMO) in mammary glands of transgenic mice leads to increased p

52、roliferation，altered differentiation and ductal dysplasia J. Development，2007 Mar;134(6):1231-42. 36 C Li，DG Heidt，P Dalerba，et al. Identification of pancreatic cancer stem cells J. Cancer Res，2007 Feb 1;67(3):1030-7.37 Chang HH，Chen BY，Wu CY，et al. Hedgehog overexpression leads to the formation of

53、prostate cancer stem cells with metastatic property irrespective of androgen receptor expression in the mouse model J. J Biomed Sci，2011 Jan 18;18:6.38 Zhang S，Yu D. PI(3)king apart PTEN's role in cancer J. Clin Cancer Res，2010 Sep 1;16(17):4325-30.39 Zhang J，Grindley JC，Yin T，et al. PTEN mainta

54、ins haematopoietic stem cells and acts in lineage choice and leukaemia prevention J. Nature，2006 May 25;441(7092):518-22.40 Yilmaz OH，Valdez R，Theisen BK，et al. Pten dependence distinguishes haematopoietic stem cells from leukaemia-initiating cells J. Nature，2006 May 25;441(7092):475-82.41 Teicher B

55、A，F(xiàn)ricker SP，CXCL12 (SDF-1)/CXCR4 pathway in cancer J. Clin Cancer Res，2010 Jun 1;16(11):2927-31.42 Kucia M，Reca R，Miekus K，et al. Trafficking of normal stem cells and metastasis of cancer stem cells involve similar mechanisms: pivotal role of the SDF-1-CXCR4 axis J. Stem Cells，2005 Aug;23(7):879-94

56、.43 Liang Z，Brooks J，Willard M，et al. CXCR4/CXCL12 axis promotes VEGF-mediated tumor angiogenesis through Akt signaling pathway J. Biochem Biophys Res Commun，2007 Aug 3;359(3):716-22.44 Wang J，Wang J，Sun Y，et al. Diverse signaling pathways through the SDF-1/CXCR4 chemokine axis in prostate cancer ce

57、ll lines leads to altered patterns of cytokine secretion and angiogenesis J. Cell Signal，2005 Dec;17(12):1578-92.45 Tsukamoto H，Shibata K，et al. Uterine smooth muscle cells increase invasive ability of endometrial carcinoma cells through tumor-stromal interaction J. Clin Exp Metastasis，2007;24(6):42

58、3-9.46 Lai TH，F(xiàn)ong YC，F(xiàn)u WM，et al. Stromal cell-derived factor-1 increase alphavbeta3 integrin expression and invasion in human chondrosarcoma cells J. J Cell Physiol，2009 Feb;218(2):334-42.47 Shen XY，Wang SH，Liang ML，et al. The role and mechanism of CXCR4 and its ligand SDF-1 in the development of cervical cancer metastasis J. Ai Zheng，2008 Oct;27(10):1044-9.48