胃癌干细胞作为胃癌治疗靶点的研究进展

李扬波，董卫国（武汉大学人民医院消化内科，武汉 430060）

胃癌（gastric cancer，GC）是最常见的胃肠道恶性肿瘤之一，2020年全球因胃癌死亡的人数超过76.9万人[1]。目前，胃癌的主要治疗手段是放化疗、手术以及综合治疗，然而目前仅有30%左右的患者可以获得长期生存，总体病死率依然 很 高[2]。胃癌干细胞（gastric cancer stem cell，GCSC）可以通过多种机制诱导胃癌细胞的侵袭转移和对化疗的耐药，而现有的肿瘤治疗手段难以有效杀伤GCSC，因此GCSC是影响胃癌患者生存和预后的最主要原因之一，成为肿瘤治疗领域的研究热点[3]。本文概述了GCSC在胃癌发生发展过程中的作用并且总结了近年来针对GCSC靶向治疗的研究进展，以期为临床精准化治疗胃癌提供有效参考。

1 GCSC

无限的增殖潜能、自我更新和对凋亡的抵抗是肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）反映出的细胞干性[4]。自从人类第一次在体外分离出CSC后，CSC几乎在所有的实体肿瘤中都有发现，包括GCSC[5]。目前GCSC的起源尚无定论，部分科学家认为GCSC来源于胃腺正常干细胞恶性转化或者发生致癌突变，激活祖细胞，成为肿瘤的起始细胞，并促进肿瘤的侵袭、转移和异质性[6]。另一部分科学家则认为GCSC来源于骨髓源性细胞，累积的遗传变异足以引起细胞增殖与突变，促使局部或骨髓来源的成人干细胞与分化的细胞融合产生GCSC[7]。此外，与维持干细胞特性密切相关的上皮间质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）是GCSC形 成 的重要环节。EMT有助于肿瘤细胞的侵袭和转移，导致其产生具有干性和迁移表型的特殊类型细胞，即GCSC[8]。幽门螺杆菌是胃癌的主要致病因素之一，已有研究证明，幽门螺杆菌感染可促进EMT及GCSC的产生，该过程与胃黏膜癌前病变的进展密不可分[9]。

目前，在胃癌中鉴定GCSC的方法主要有表面标记物检测、成球生长实验和侧群细胞检测。识别GCSC的最佳方法是使用流式细胞术检测CD44、CD90、CD133和乙醛脱氢酶1（acetaldehyde dehydrogenase 1，ALDH1）等表面标记物，为了更方便地在临床通过血液标本识别GCSC，可以使用微流控平台对循环肿瘤细胞和GCSC进行分离，并评估肿瘤的进展[10]。

2 GCSC与肿瘤间质细胞

GCSC周围的免疫微环境称为“生态位”，“生态位”包括各种间质细胞，如成纤维细胞、血管内皮细胞、周细胞、骨髓源性细胞以及脂肪细胞等[11]。肿瘤间质细胞可以通过各种相互作用以及细胞融合与肿瘤细胞形成细胞团来支持GCSC的生存，对肿瘤间质细胞的了解有助于认识其作用于GCSC的具体机制[12]。

2.1 肿瘤相关巨噬细胞

已有研究表明，肿瘤周围浸润的巨噬细胞影响着肿瘤的进展和预后，这些巨噬细胞被称为肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAM），TAM在多种肿瘤中可促进肿瘤的生长、细胞外渗和抗肿瘤免疫[13]。目前认为TAM与GCSC之间的相互作用是通过血管内皮生长因子、γ-干扰素和表皮生长因子等细胞因子的表达介导[14]。一项研究发现乳脂球表皮生长因子是一种影响细胞吞噬、血管生成和免疫耐受的生长因子，经TAM大量表达后，可促进GCSC的致瘤性和耐药性[15]。而GCSC通过分泌趋化因子，招募TAM并传递促进肿瘤增殖的信号，进一步增强胃癌的发生发展[16]。TAM还可与GCSC的标记物相互作用，CD44通过诱导TAM抑制miR-328进一步上调CD44的表达，从而促进肿瘤细胞适应高氧化应激状态[17]。TAM的一个重要特点是，可在不同条件下分化为M1型和M2型，而M2型细胞可以促进程序性死亡配体1（programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1）的表达，促进T淋巴细胞的凋亡，从而抑制细胞毒性T淋巴细胞的抗肿瘤作用[18]。

2.2 肿瘤相关成纤维细胞

肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAF）在维持TAM特性中起到了重要作用。CAF通过细胞之间的相互作用，分泌趋化因子募集单核细胞，并诱导单核细胞呈现M2型来维持TAM特性[19-20]。因此，CAF可以通过募集的TAM来增强GCSC的干性及标记物的表达，促进胃癌的发生发展。另有研究发现转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）可以显著增强CAF对GCSC的促进作用，诱导胃癌的侵袭和转移，提示CAF通过TGF-β信号通路直接增强GCSC的干性[21]。此外，CAF通过分泌胞外体来增强GCSC的化疗耐药性，该过程作用机制可能与增强Wnt信号通路有关[22]。综上，CAF通过多种途径增强了GCSC的干性特征，导致了胃癌进一步恶化，同时靶向抑制TAM和CAF可能是更好的治疗方案。

3 GCSC与靶向治疗

GCSC对传统化疗和放疗均呈抵抗状态，传统的化疗药物难以清除GCSC，化疗后残留的癌细胞团中仍有GCSC富集，导致了晚期胃癌患者的预后不良[23]。因此针对GCSC的靶向治疗越来越受到关注。

3.1 针对GCSC表面标记物的靶向治疗

CD44是GCSC最常见的标记物并且在GCSC高表达，可以作为GCSC免疫治疗的有效靶点[24]。近年来评估了多种针对CD44或CD44v亚型的单克隆抗体，如RG7356和比伐珠单抗，作为单一疗法具有较好的抗肿瘤效果[25]。CD44v的高表达与胃癌的治疗及预后相关，其中CD44v6可促进肿瘤增殖与耐药性，是胃癌重要的预后指标[26]。此外，在一项动物实验中抗CD44v6的单克隆抗体偶联纳米药物GNS-PEGCD44v6可明显抑制实验动物体内的肿瘤增殖，并显著延长生存期[27]。作为另一种GCSC高表达的标记物，CD133成为了胃癌的靶向治疗研究热点，目前已经开发了数种针对CD133的药物。如将细胞因子诱导的杀伤细胞与抗CD133特异性抗体结合形成效应细胞群，用于靶向治疗CD133高表达的GCSC[28]。一项Ⅰ期临床试验研究了靶向CD133的嵌合抗原受体修饰T细胞（chimeric antigen receptor-modified T-cell directed CD133，CART-133）对消化系统恶性肿瘤的作用，结果显示接受CART-133治疗的患者胃癌中的CD133阳性细胞完全清除[29]。GCSC中标记物常以共表达的形式存在，因此有学者研发了一种抗CD44与抗CD133偶联的纳米药物CD44/CD133-ATRAPLPN被研发用于靶向CD44＋/CD133＋的GCSC，药效明显高于其他的单靶向药物[30]。基于针对CD44和CD133的研究，GCSC的其他标记物也有望成为治疗靶点。GCSC表面的CD47分子会抑制巨噬细胞的吞噬作用，一项临床研究显示，抗CD47抗体可恢复巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，提示CD47也是治疗GCSC的有效靶点[31]。

3.2 针对GCSC相关信号通路的靶向治疗

除GCSC标记物外，Hippo、Hedgehog和Wnt/β-catenin等信号通路通过维持GCSC的干性特征，参与了胃癌的发生发展。目前科研人员正在开发靶向GCSC信号通路的药物，通过抑制异常信号通路的活性，增强GCSC的化疗敏感性，以期改善临床治疗效果。

Hippo信号通路是通过抑制细胞生长调节细胞数量和组织大小的关键信号通路，在多种癌症中均检测到了Hippo信号通路的转导异常[32]。Hippo通路的异常导致下游分子Yes相关蛋白1（yes-associated protein 1，YAP1）的激活，使胃癌细胞具有GCSC特性[33]。目前有研究证实以Hippo信号通路为靶点，利用YAP1蛋白抑制剂维替泊芬靶向YAP1的转录活性可以抑制GCSC的致瘤性，从而抑制胃癌细胞的生长[34]。

Hedgehog信号通路在胚胎的发育和成体组织的维持中起着重要作用，胃组织的稳态失调与胃癌的发生和Hedgehog蛋白异常表达有关[35]。研究发现，Hedgehog信号通路抑制剂阿帕替尼干预阻断Hedgehog通路后，GCSC自我更新的能力降低，对化疗药物更加敏感[36]。

Wnt/β-catenin信号通路通过调节细胞周期、凋亡、血管生成以及肿瘤免疫微环境等参与了胃癌的发生[37]。此外，Wnt通路在癌变过程中增强了GCSC的干性和增殖，促进了EMT的形成[38]。目前，已有针对β-catenin依赖的Wnt信号级联和抗Wnt抗体的小分子药物开展临床前试验。抗菌药物沙利霉素是一种基于对Wnt/β-catenin信号转导的抑制剂，能高效抑制GCSC[39]。有研究显示，沙利霉素处理胃癌细胞后，ALDH1＋细胞数量显著减少，并且GCSC的耐药性明显降低[40]。

3.3 针对GCSC相关间质细胞的靶向治疗

GCSC所处的免疫微环境中，间质细胞对肿瘤细胞的干性具有重要影响，因此，针对GCSC相关间质细胞的靶向治疗也是一种具有潜力的策略。以TAM为靶点的治疗手段主要是减少TAM数量和抑制M2型的极化。唑来膦酸是一种双膦酸盐，可诱导巨噬细胞M2型向M1型极化，即减少TAM的数量。唑来膦酸已被用于治疗多发性骨髓瘤和骨转移瘤，在一项针对晚期前列腺癌患者的实验中，唑来膦酸联合化疗组患者的中位总生存期明显延长[41]。集落刺激因子1（colony stimulating factor 1，CSF-1）促进单核巨噬细胞的生长分化，CSF-1受体激酶抑制剂如PLX3397和BLZ945可抑制M2型的极化，其中PLX3397的Ⅰ/Ⅱ期临床研究结果显示，24例腱鞘巨细胞瘤患者中有12例患者得到部分缓解[42]。此外，STAT3在GCSC中高表达，促进了TAM向M2型的极化，STAT3抑 制 剂CA-LCL-αCD163经CD163抗体修饰后可逆转这种过程，抑制TAM特性从而发挥抗肿瘤作用[43]。

以CAF为靶点的治疗策略主要是降低、消除CAF活性或者逆转为静息态成纤维细胞。白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）主要参与CAF的活化过程，美国食品药品管理局已批准IL-6单抗（司妥昔单抗）和IL-6受体单抗（托珠单抗）用于治疗骨髓增生性肿瘤，其中司妥昔单抗联合激素治疗多发性骨髓瘤的Ⅰ/Ⅱ期临床研究结果显示，客观缓解率高达90.9%[44]。伊马替尼临床上常用于治疗恶性胃肠道间质肿瘤，研究发现，伊马替尼通过阻断血小板衍生生长因子受体信号通路降低了CAF中细胞因子表达量，从而抑制肿瘤新生血管生成[45]。另一项针对CAF的动物实验证明，同时靶向PD-L1和TGF-β的双效蛋白M7824可通过抑制CAF活性发挥抗肿瘤作用，目前Ⅰ期临床研究正在进行中[46]。

3.4 其他靶向治疗

端粒缩短会引起细胞凋亡，然而肿瘤细胞可通过激活端粒酶实现增殖，因此GCSC无限增殖、自我更新的潜在原因可能是端粒酶活性的增加[47-48]。端锚聚合酶被认为是有助于维持端粒长度的端粒特异性结合蛋白之一，体外实验利用端锚聚合酶抑制剂能够降低端粒酶活性、缩短端粒长度，因此，抑制干细胞端锚聚合酶以及端粒酶活性可以获得良好的抑癌效果[49]。

4 总结与展望

在外科治疗的基础上，常规化疗以及分子靶向治疗对延长晚期胃癌患者的生存起到了关键作用，目前大多数针对胃癌的药物因为耐药而不能很好地清除肿瘤细胞，导致患者预后不良，急需寻找新的靶向药物。大量的证据表明GCSC往往对常规化疗有耐药性，与癌症的转移和复发密切相关，另外免疫微环境中的肿瘤间质细胞在维持GCSC特性方面发挥着重要作用。因此笔者认为，GCSC及其“生态位”可能是针对GCSC特性治疗胃癌、延长患者术后生存期的潜在治疗靶点。通过进一步的研究识别胃癌免疫微环境中独特的因子及其信号通路的相互作用，探索GCSC的特定表面标记物，可能会产生新的个性化、精准化治疗手段来丰富现有的治疗策略，以提高胃癌患者的总体治疗效果。