乳腺癌干細胞與基因分型

1、綜述=文章編號>1007-9424(201003-0302-04乳腺癌干細胞與基因分型韓明利*,吳誠義*=摘要>目的總結(jié)乳腺癌干細胞與基因分型的研究進展,并分析二者之間的相關(guān)性。方法分析近年來有關(guān)乳腺癌干細胞與基因分型研究的文獻報道。結(jié)果乳腺癌干細胞與基因分型的相關(guān)性研究支持了乳腺癌的腫瘤干細胞起源學(xué)說,解釋了乳腺癌基因分型的復(fù)雜性及其異質(zhì)性。結(jié)論乳腺癌干細胞和基因分型的相關(guān)性研究能為從細胞分子水平研究乳腺癌的形成機理和生物學(xué)特性找到新的途徑,有望為乳腺癌的診斷和治療提供新的策略與手段。=關(guān)鍵詞>乳腺癌;異質(zhì)性;基因分型;腫瘤干細胞=中圖分類號>R737.9=文獻標識碼

2、>ABr east Cancer Stem Cells a nd Genotyping H AN M i ng2li*,WU C heng2y i*.*Depa rtment of E ndocr ine Sur ger y, The F irst Af f ilia ted H ospita l of Chongqing Medica l Univer sity,Chong qing400016,ChinaCor r esponding Author:WU C heng2yi,E2ma il:kitty246437=Abstract>Objectiv e To summar iz

3、e t he advancement of br east cancer stem cells and genotyping and analyze the correlation between the two.Methods R elevant liter at ur es about br east cancer stem cells and genot yping, which wer e published recently were collected and r eviewed.Results Cancer stem cell origin t heory was support

4、ed by researches of corr elation between br east cancer stem cells and genotyping,which also explained the complexity of intrinsic subtypes and heterogeneity of breast cancer.Conclusions A new way can be detected to study the forma2 tion mechanism and biological character istics of breast cancer at

5、the cellular and molecular level by r esear ches of cor2 r elation between br east cancer stem cells and genotyping,which are expected to provide new str ategies and tools for diagnosis and tr eatment of br east cancer.=Key wor ds>Breast cancer;H eterogeneity;Genotyping;Cancer stem cell乳腺癌是一類高度異質(zhì)

6、性的腫瘤,除了在病理組織形態(tài)、分化級別以及激素受體表達方面可分為不同亞型之外,根據(jù)基因表達差異也可分為不同基因亞型;此外,腫瘤干細胞理論認為,單個腫瘤內(nèi)也存在不同特性細胞的亞群,這就使得乳腺癌的個體化治療更加復(fù)雜化1,2?，F(xiàn)就乳腺癌干細胞與基因分型的研究進展作一綜述。1乳腺癌干細胞1.1乳腺癌干細胞理論的形成與內(nèi)涵目前,眾多研究支持了實體腫瘤的腫瘤干細胞學(xué)說:一小部分具有自我更新能力、能產(chǎn)生多種祖細胞的干細胞最終分化為腫瘤內(nèi)所有的細胞類型3。2003年Al2H ajj等4最先在乳腺癌中證實了乳腺癌干細胞的存在,并且表明乳腺癌干細胞具有自我更新、無限增殖和多向分化的特性;他們在8例癌性胸水和1例

7、原發(fā)病灶中分離出了Lin-ESA+ CD44+CD24-/low表型乳腺癌細胞,此表型細胞只需200個=作者單位>*重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌外科(重慶400016=通訊作者>吳誠義,E2mail:kitty246437=作者簡介>韓明利(1981年-,男,河南省商丘市人,碩士,主要從事乳腺癌基礎(chǔ)及臨床方面的研究,E2mail:hanmingli00111230 。就可以在非肥胖型糖尿病/重癥聯(lián)合免疫缺陷(NOD/SCID鼠體內(nèi)經(jīng)56個月形成直徑約1cm大小的腫瘤,而10000個其他表型的細胞也不能或極少產(chǎn)生腫瘤;其產(chǎn)生的子代腫瘤具有與原發(fā)腫瘤相似的病理組織學(xué)特征,并有1

8、%5%的子代腫瘤細胞表達Lin-ESA+CD44+CD24-/low且具有同樣的致瘤能力;此表型細胞只占乳腺癌細胞的2%,但卻是乳腺癌的起始細胞。這說明Lin-ESA+CD44+CD24-/low表型細胞亞群在乳腺癌中起著干細胞的作用,從而證實乳腺癌中存在乳腺癌干細胞。迄今,具有CD44+/CD24-表型的乳腺癌細胞已經(jīng)被公認為乳腺癌干細胞427。2007年Ginestier等8發(fā)現(xiàn)ALDH1+表型細胞也具有乳腺癌干細胞的特征:在577例乳腺癌組織標本中,19%30%的腫瘤組織表達ALDH1;用ALDH1+表型細胞進行成瘤實驗,只用500個ALDH1+表型細胞就能形成腫瘤,而即使用了50000

9、個ALDH1-表型細胞也不會形成腫瘤;并發(fā)現(xiàn)ALDH1+ CD44+CD24-Lin-表型細胞具有最高的致瘤能力。說明ALDH1+表型細胞具有很高的致瘤能力,也被認為是乳腺癌干細胞。P atrawala等9在ER+乳腺癌的MCF27細胞系中分離出的側(cè)群細胞較非側(cè)群細胞具有更強的致瘤能力,且側(cè)群細胞亞群可傳代并能生成非側(cè)群細胞,顯示其具有自我更新和多向分化的能力,提示側(cè)群細胞也具有乳腺癌干細胞特性,但其與乳腺癌干細胞的具體關(guān)系尚不明確。1.2乳腺癌干細胞的臨床意義1.2.1乳腺癌干細胞與臨床治療耐受乳腺癌干細胞屬于慢分裂細胞,對化療和放療具有天然耐受性。Liu等10分析了Lin-ESA+CD44

10、+CD24-/low表型的乳腺癌干細胞亞群與正常乳腺上皮細胞的基因譜差異,發(fā)現(xiàn)了與乳腺癌生長、發(fā)育、分化、代謝、凋亡等相關(guān)的186個基因,稱之為/侵襲性基因信號(invasiveness gene signatur e,IGS0;他們將284例已給予化療的患者分為IGS陰性組(60例和IGS陽性組(224例,前者13%發(fā)生了轉(zhuǎn)移,10年無轉(zhuǎn)移率為81%;后者41%發(fā)生了轉(zhuǎn)移,10年無轉(zhuǎn)移率為57%;將185例未給予化療的患者同樣分為IGS陰性組(42例和IGS陽性組(143例,前者10年復(fù)發(fā)率為12%,后者10年復(fù)發(fā)率為43%。此結(jié)果表明,與乳腺癌干細胞有關(guān)的IGS狀態(tài)對于判定乳腺癌患者能否從

11、化療中受益具有指導(dǎo)意義。Phillips 等11發(fā)現(xiàn),MCF27細胞系在干細胞條件下形成的乳腺微球體(MCF27S與MCF27相比,經(jīng)過放射性照射后前者形成的克隆更容易存活,C H2AX、反應(yīng)性氧族(ROS的表達水平也提示前者更不容易發(fā)生DNA損傷,提示乳腺癌干細胞對放療也具有耐受性。1.2.2乳腺癌干細胞與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和預(yù)后乳腺癌干細胞高度耐藥、高侵襲性,是復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移的重要因素。Sheri2 dan等6發(fā)現(xiàn),CD44+CD24-/low表型乳腺癌干細胞比例高的細胞株促侵襲相關(guān)基因表達水平更高,體外侵襲試驗也提示其侵襲能力更強。Liu等10發(fā)現(xiàn),IGS與乳腺癌患者的無轉(zhuǎn)移生存率和總體生存率有

12、關(guān)(P<0.001,并且IGS是獨立的預(yù)后因素,IGS陽性組的乳腺癌患者預(yù)后較差。Abraham 等12卻發(fā)現(xiàn),CD44+CD24-/low表型乳腺癌干細胞與患者的無事件生存率和總體生存率無明顯相關(guān)性,但可能與遠處轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性。上述研究結(jié)果之間的差異可能是由于研究者采用的方法不同所致,有待于我們進一步證實。Ginestier 等8發(fā)現(xiàn),ALDH1+乳腺癌患者的總體生存率較低,發(fā)生轉(zhuǎn)移的可能性是ALDH1-乳腺癌患者的1.76倍,表明ALDH1+乳腺癌患者預(yù)后較差。Mor imoto等13發(fā)現(xiàn), ALDH1+與ALDH1-腫瘤的無復(fù)發(fā)生存率的變化趨勢較一致(P=0.056,表明ALDH1

13、+表型乳腺癌干細胞可能有預(yù)后意義。2乳腺癌的基因分型2.1基因分型理論的形成和內(nèi)涵2000年P(guān)erou等14對65例乳腺癌標本和17株乳腺癌細胞株進行了含有8012個人類基因的cDNA微陣列分析,發(fā)現(xiàn)同一乳腺癌的基因表達相對穩(wěn)定,不同乳腺癌之間基因表達則存在著較大差別;化療前、后及腫瘤原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶之間的基因表達則無明顯差異?；诖爽F(xiàn)象,他們根據(jù)基因表達的聚類分析將乳腺癌分為ER+及ER-2組:ER+組又被稱為luminal型,并被進一步分為luminal A型和luminal B型;ER-組被分為3型:H ER2過表達型、basal2like型和nor mal breast2like型。5種

14、基因亞型分別具有各自特征7,14 (表1。luminal型具有正常乳腺腔上皮細胞基因表型,lu2 minal A型免疫表型為ER+和(或PR+、H ER2-,ER高表達,低分級,低增殖,預(yù)后好;luminal B型免疫表型為ER+和(或P R+、H ER2+,ER中低水平表達,預(yù)后較好;HER2過表達型免疫表型為ER-、P R-、H ER2+,基底上皮細胞基因高表達,腔上皮細胞基因低表達,預(yù)后較差;basal2like型免疫表型為ER-、PR-、H ER2-,增殖基因高表達,預(yù)后最表1乳腺癌基因分型和各基因亞型的特征及其與乳腺癌干細胞的關(guān)系Table1Characteristic of br

15、east can cer genotyping and each subtype and its relationship with breast cancer s tem cells項目Item lum inal A型lum inal A typeluminal B型luminal B typebasal2like型basal2like typeH ER2過表達型HER2overexpression typen orm al br east2like型n orm al br east2like type分子標記M olecule marker 高表達ERH igh ER ex pres si

16、on中低表達E RLow to moderate ER CK5/6H ER2+脂肪細胞基因標記物Adip os e gene m ark erPR+PR+EGFR+H ER3+脂蛋白脂酶Lip op rotein lipaseGAT A3HER2+肌鈣蛋白21T roponin21Grb7整聯(lián)蛋白A7Integrin A7XB P1Ki67+Grol基因Grol gen ep53突變71%p53m utation71%p53突變33%p53mutation33%FOXA1p53突變40%p53mu tation40%細胞因子家族Cytokine familyp53突變13%p53mutatio

17、n13%p53突變82%p53mutation82%5年生存率52year sur vival rate0.950.500.100.300.50 SAT B1表達SAT B1ex pres sion-+-B CSC表型B CSC p henotype 無/側(cè)群細胞?No/Side p opu lation?極少CD44+CD24-Few CD44+CD24-CD44+CD24-ALDH1ALDH1無No治療Therapy 內(nèi)分泌治療Endocrine therapy內(nèi)分泌治療Endocrin e th erapy化療Ch emotherapy赫賽汀H erceptin?化療Chem oth e

18、rapy拉帕替尼Lapatinib赫賽汀Herceptin化療Chemotherapy差;nor ma l breast2like型與正常乳腺組織的免疫表型和基因表達相似,預(yù)后較好。值得一提的是,Kreike等15對97例乳腺癌標本的7770個基因進行了基因譜分析,認為basal2like型乳腺癌仍具有異質(zhì)性,可以進一步分為Ñ、Ò、Ó、Ô及Õ5種亞型,說明上述目前公認的基因分型可能并不完善。2.2基因分型的臨床意義2.2.1基因分型對藥物敏感性的意義乳腺癌的基因分型能篩選出適合內(nèi)分泌治療以及化療可能獲益的患者,約25%的早期乳腺癌患者可因此避免

19、接受不必要的化療16。luminal A型H ER2-表達者,內(nèi)分泌治療療效明顯優(yōu)于lu2 minal B型者,但對化療不敏感;luminal B型H ER2+表達者,對三苯氧胺耐藥,但對芳香化酶抑制劑敏感;H ER2過表達型激素受體陰性表達者,內(nèi)分泌治療療效差,但對含有蒽環(huán)類的化療方案效果較好,并可以使用抗H ER2的靶向治療藥物赫賽汀(herceptin,從而可以改善患者預(yù)后17,18; basal2like型乳腺癌患者的預(yù)后較其他亞型差,但化療可以明顯改善其預(yù)后14,19;normal breast2like型對化療最不敏感。2.2.2基因分型對預(yù)后與轉(zhuǎn)移的意義各基因亞型乳腺癌具有不同的

20、預(yù)后和轉(zhuǎn)移特點。luminal A型預(yù)后最佳,lu2 minal B型和normal breast2like型預(yù)后較好,basal2like型和HER2過表達型存活期較短,預(yù)后較差7,20。luminal A型、luminal B型、nor mal br east2like型、H ER2過表達型和basal2 like型的5年生存率依次為95%、50%、50%、30%、10%7。值得注意的是,由于赫賽汀治療價格昂貴,限制了其部分臨床應(yīng)用,也就使H ER2過表達型乳腺癌總體療效相應(yīng)降低。不同基因亞型乳腺癌患者的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移模式也不同21,如luminal型易發(fā)生骨和胸膜轉(zhuǎn)移;lumina l A型

21、無肺轉(zhuǎn)移; HER2過表達型與basal2like型易發(fā)生肺、腦轉(zhuǎn)移,卻很少出現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移。3乳腺癌干細胞與基因分型具有不同分子標記和不同病理表現(xiàn)的乳腺癌基因亞型的存在意味著可能存在不同類型的乳腺癌干細胞,乳腺癌干細胞的類型不同反過來又可以解釋不同基因亞型乳腺癌對相同治療反應(yīng)不同的原因。研究表明,ER+乳腺癌的MCF27、T472D等細胞系中CD44+CD24-表型乳腺癌干細胞的比例為0,而ER-細胞系如MDA2MB2231其比例高達85%,SUM1315則高達97%5;而且并不是所有的乳腺癌組織標本體外培養(yǎng)都可形成微球體(mammosphere8。這就意味著不同基因亞型乳腺癌的乳腺癌干細胞群體可

22、能不一樣,從而造成了不同基因亞型乳腺癌的基因表達、侵襲、轉(zhuǎn)移、治療和預(yù)后差異(表1。具體來講,CD44+/CD24-表型乳腺癌干細胞與basal2like型乳腺癌密切相關(guān)7,22。basal2 like型乳腺癌可進一步分為basal2like A型和basal2like B 型,basal2like B型更多表達間葉細胞樣標志物23。研究表明,CD44+/CD24-表型乳腺癌干細胞和basal2like B型相關(guān),經(jīng)過上皮2間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化(EMT顯示癌細胞表型6,誘導(dǎo)EMT的基因能使非CD44+/CD24-乳腺癌上皮細胞表達CD44+/CD24-表型24,但只有特定的基因才能誘導(dǎo)EMT 獲得C

23、D44+/CD24-表型,basal2like型細胞基因能獲得這種表型,而luminal型細胞基因則不能7;并且basal2like型和CD44+/CD24-表型乳腺癌患者預(yù)后都很差20,25。因此, CD44+/CD24-表型乳腺癌干細胞可能只和basal2like型乳腺癌相關(guān)。而ALDH1+表型乳腺癌干細胞與basal2like型以及H ER2過表達型乳腺癌均相關(guān)7,8。H ER2過表達能增加ALDH1+表型乳腺癌干細胞的百分比,但這種表型乳腺癌干細胞比例增加與ER表達無關(guān)26。luminal A型和luminal B型與乳腺癌干細胞的關(guān)系尚未見報道,但有研究表明,具有側(cè)群細胞表型乳腺癌干

24、細胞可以從luminal A型的M CF27細胞系中分離出來27;在剔除了p53基因的小鼠實驗中,Lin-/CD24high/CD29high亞型的癌細胞可以產(chǎn)生ER+的乳腺癌28,但在人乳腺癌中尚無同樣報道?？梢奅R-乳腺癌是最可能直接來源于乳腺癌干細胞的亞型,其中的basal2like型可能來源于最原始的乳腺癌干細胞。以上是關(guān)于乳腺癌干細胞與基因亞型關(guān)系的主要觀點,另外還存在多種假說。如區(qū)域癌化(field cancerization假說認為干細胞經(jīng)多次突變可產(chǎn)生表型正常而遺傳變異的子細胞區(qū)域,如果該區(qū)域再經(jīng)一次必需的突變即可發(fā)生轉(zhuǎn)化,表現(xiàn)為該區(qū)域內(nèi)任何一個獲得自我更新能力的細胞均可形成腫

25、瘤29。此外,Dontu等30認為,正常乳腺干細胞為ER-的細胞群,正常情況下產(chǎn)生ER+的祖細胞,繼續(xù)生長分化為正常的乳腺上皮細胞;癌變時則可形成3種不同的乳腺癌細胞群:¹由ER-干細胞轉(zhuǎn)化而來,ER+細胞少于10%,分化低,內(nèi)分泌治療不敏感,預(yù)后最差;º由突變的ER-干細胞轉(zhuǎn)化而來,部分癌細胞可分化成ER+細胞,內(nèi)分泌治療可抑制ER+細胞的增殖,起初有效,但隨著ER-干細胞繼續(xù)增殖或有新的突變下調(diào)ER+的表達,內(nèi)分泌治療逐漸失效;»由ER+祖細胞轉(zhuǎn)化而來,分化好,對激素敏感,內(nèi)分泌治療敏感,預(yù)后最好。此假說在一定程度上可以解釋ER-乳腺癌患者的療效往往不如ER+

26、患者的原因。4結(jié)語總之,乳腺癌干細胞是乳腺癌發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的原因;乳腺癌基因分型可為乳腺癌的診斷、治療和預(yù)后提供重要依據(jù);乳腺癌干細胞和基因分型的相關(guān)研究理念以及近年在該領(lǐng)域所取得的成就解釋了乳腺癌基因分型的復(fù)雜性,也更好地解釋了乳腺癌的異質(zhì)性,跳出了單一方向研究乳腺癌的模式,為從細胞分子水平研究乳腺癌的形成機理和生物學(xué)特性找到新的途徑,有望為乳腺癌的預(yù)防、臨床診斷、預(yù)后判斷以及個體化治療提供新的策略與手段。5參考文獻1魏于全,吳揚.乳腺癌生物治療進展J.中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志,2004;11(1:325.2莫敖,吳誠義.腫瘤干細胞與實體腫瘤J.中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志,2007;14(

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