肺癌干细胞标志物的研究进展

　　[摘要] 肿瘤组织中存在肿瘤干细胞。肿瘤干细胞标志物可以用于肿瘤干细胞的分选和鉴定。肺癌组织中亦存在肺癌干细胞，肺癌干细胞相关标志物对肺癌的诊断和治疗具有重要意义。肺癌干细胞标志物的研究与分离鉴定将为肺癌的治疗提供新的策略。

　　[关键词] 肺癌;肿瘤干细胞;干细胞标志物

　　Research progress of lung cancer stem cell markers

　　Liu Wenwen Liu Hekun

　　Preclinical Medicine College of Fujian Medical Universty

　　88 Jiaotong Road, Taijiang District, Fuzhou, Fujian Provience, 350005

　　[Abstract]: Tumors have been known to contain a small population of cancer stem cells. Cancer stem cell markers can be used for sorting and identificating of tumor stem cells. The same as lung cancer, there are also lung tumor stem cells. Lung cancer stem cell-associated markers are significant for the diagnosis and treatment of lung cancer. The research on isolation and identification of lung cancer stem cell markers will provide a new strategy for the treatment of lung cancer.

　　[Key words]: lung cancer; cancer stem cell; stem cell marker

　　目前全球范围内新发肺癌患者每年已经超过100万例[1]。在中国其死亡率也居恶性肿瘤死亡率之首。据国家卫生部全国肿瘤防治研究办公室统计，2000～2005 年，中国肺癌的发病患者数约增加了12万，预计未来中国很可能成为世界肺癌第一大国，其将成为对我国人民健康危害最严重的肿瘤。然而到目前为止，肺癌仍然无法根治。但肿瘤干细胞学说的创立与研究使肺癌的根治成为了可能，现就目前肺癌干细胞标志物的研究进展作一系统性总结。

　　1 肿瘤干细胞

　　肿瘤干细胞学说已不再是一个新的概念，早在150 年前就有病理学家(如Cohnheim，Durante) 提出肿瘤可能起源于少数组织干细胞[2]。肿瘤干细胞学说表明肿瘤中存在一小部分具有干细胞性质的细胞群体，即肿瘤干细胞[3]。1994年， John Dick实验室在急性髓系白血病(AML)患者外周血中发现CD34+CD38- 的细胞具有无限增殖能力[4]，将这些细胞移植到SCID裸鼠体内产生的细胞与病人最初的白血病细胞形态相同，从而证实了AML 干细胞的存在。这是人类首次识别并分离的肿瘤干细胞株。随后，Singh [[i]]在包括成神经管细胞瘤、星形细胞瘤、室管膜细胞瘤、神经节、神经胶质瘤在内的一系列脑部肿瘤组织中分选出一群CD133+的肿瘤干细胞。后来，在肝肿瘤、前列腺癌等肿瘤中也陆续发现了肿瘤干细胞。

　　干细胞 (stem cells) 是一类未分化的原始细胞，具有多潜能分化及自我更新两个主要生物学特性。肿瘤干细胞与干细胞相比具有很多相似点：(1) 均具有自我更新和分裂增殖能力[6];(2) 存在相似的生长调控机制，如Notch 、Wnt和Bmi21等信号通路[7];(3) 均具有端粒酶活性，干细胞和大多数恶性肿瘤细胞中都有很高的端粒酶活性以及扩增的端粒重复序列[8];(4) 具有类似的细胞表面标志物，如CD133，ABCG2等;(5) 干细胞具有迁移的特性，而肿瘤干细胞则具有转移的能力。因此，肿瘤干细胞与干细胞的诸多相似之处使得寻找肿瘤干细胞特异性细胞群成为现在研究热点，而其研究的难点在于肿瘤干细胞特异性细胞表面标志物的鉴定。

　　2 肺癌干细胞

　　2.1 肺癌干细胞的发现

　　2005年，Kim等[9]采用荧光激活细胞分选(FACS)从支气管和肺泡导管交界处分离出一群细胞表面标志为Sca-1+ CD45- Pecam- CD34+ 的细胞，并命名为支气管肺泡干细胞((bronchioalveolar-stem cells，BASCs)。BASCs 表现出明显的自我更新特性，能够分化成其他类型肺上皮细胞。研究发现，BASCs 在支气管、肺泡损伤和上皮细胞体内修复更新时发挥作用，当体内支气管和肺泡损伤时发生增殖;BASCS能够分化为终末细支气管上皮细胞(Clara细胞)、I型肺泡上皮细胞(AT I细胞)和Ⅱ型肺泡上皮细胞(ATⅡ细胞)，表明其具有自我更新和多向分化潜能，故认为鼠肺末梢支气管癌的发生和BASCs有关这个结果为人肺癌干细胞的研究提供了一个重要依据。

　　2.2 肺癌干细胞的分选

　　肺癌干细胞的分选主要采用两种方法：一种是应用细胞表面特异性标记进行分选，另一种是根据SP表型进行肿瘤干细胞的分选。Kim等[9] [10]应用流式细胞仪分选支气管肺泡干细胞，首先准备新鲜的肺单个细胞，然后用细胞裂解液去除红细胞，CD45+ 细胞代表造血干细胞，Pecam+ 细胞代表内皮细胞，去除这两类细胞，选Sca-1+ 细胞，去除CD34- 的细胞群，得到Sca-1+/CD45- /Pecam- /CD34+的支气管干细胞群。细胞表面标志物是分选肺癌肿瘤干细胞的关键，腺癌肿瘤干细胞亦存在与BASCs相似的表面标志物，如CD34+ 等。如董强刚等即是采用FACS对A549和SPC-A肺腺癌细胞株进行了TSC的研究[11]。结果在A549和SPC-A肺腺癌细胞株中发现一个新颖的癌细胞亚群，其表型特征为CD24 IGF—IR ，具有高侵袭性和高致瘤性并具有自主生长特性，能够在无血清条件下长期培养，认为其是肺腺癌干细胞。人们发现造血干细胞具有将荧光染料泵出细胞外的特性，即SP特性[12]。目前利用这一特性进行纯化成为一种常用的分离方法。Maria等[13]应用FACS和DNA染料Hoechst33342，从肺癌细胞系(H460，H23，HTB-58，A549，H441，H2170)中分离出占细胞总数1/1000-1/5000的SP细胞，体外培养可形成新的SP和non-SP细胞群，将H441、H460、A549的SP接种NOD /SCID小鼠，可观察到其SP的成瘤能力分别是non-SP的10倍、15倍和50倍。研究结果还表明：(1)所有6种肺癌细胞系中SP的ABCG2均明显增高;(2)SP比non-SP具有更强的多药耐药性;(3)SP细胞均处于细胞周期的静止期(G0);(4)SP中端粒末端转移酶水平显著高于non-SP。以上结果表明，SP细胞群中富含肿瘤干细胞。但目前尚未明确分离出肿瘤干细胞，此方面还需进一步研究。

　　3 肺癌干细胞标志物

　　3.1 CD133

　　CD133也被称为prominin-1，是细胞表面蛋白超家族中的一员，具有独特的结构：一个细胞外区的N-端，5个跨膜区域，有两个大的细胞外loop环，一个59个氨基酸的细胞内尾，8个N-糖基化区[14] 。CD133 首先在乳腺癌、脑胶质瘤、肝癌、结肠癌、前列腺癌等多种实体瘤中被发现[15][16]。Hible等[17]在非小细胞肺癌内皮祖细胞中发现CD133分子表达，肿瘤中的内皮祖细胞可能来源于肺癌的肿瘤干细胞。曹宝山等[18]应用荧光激活细胞分选方法检测和分选肺癌细胞株A549和H460中的SP和非SP细胞，并检测出SP细胞中CD133的表达，明确了CD133作为肺癌干细胞分子标志的可行性。而钱莘等[19]却发现肺腺癌组织中存在CD133+细胞和CCA+ SP-C+ 双阳性细胞，且其都具备干细胞特性;还发现CD133是一种在肺组织中广泛表达的蛋白，在癌组织或正常肺组织中无显著性差异。与此同时，Meng X等[20]研究结果显示，A549和H446癌细胞中CD133+和CD133+具有相似的形成癌细胞菌落能力，还有自我更新、增值、分化、侵袭和耐药性的能力。因此，CD133不能单独作为鉴定肺癌干细胞的表面标志物，但能够联合其它表面标志物的作用进行筛选，以提高诊断分选的精确度与特异性。

　　3.2 CD147

　　CD147分子是肿瘤细胞表面的基质金属蛋白酶(MMPs)的一种诱导剂，属于免疫超家族成员，广泛分布于人体、家禽和啮齿动物的造血组织，在癌组织中呈高表达[21]。MMPs是一组结构和功能相关的锌离子依赖性内肽酶，CD147能够通过刺激其分泌诱导肿瘤的浸润及血管发生，在肿瘤转移的降解步骤中发挥重要促进作用。Leinonen T等[22]应用免疫组化染色方法检测肺癌组织中MMP-2和CD147的表达，发现其在肺癌细胞和细胞间质中均为高表达，CD147的表达与MMP-2的表达呈正相关，而且CD147的表达与切除肿瘤患者的复发率成正相关，与患者的存活率成负相关。张惠忠等[23]研究也发现，在非小细胞肺癌组织中CD133与CD147均高表达，而且两者之间的表达呈正相关性，提示CD133和CD147在肿瘤的发生、发展中有某种协同机制。李波等[24]采用免疫组织化学和RT-PCR方法对NSCLC中CD147的表达进行了分析，结果显示CD147在肺鳞癌和腺癌中均高表达，且CD47的表达强度与T N M分期、有无淋巴结转移等有关，证实CD147与非小细胞肺癌的侵袭、转移密切相关，其可以作为评价非小细胞肺癌恶性程度的重要指标。

　　3.3 ABCG2/Bcrp1

　　1998年 Doyle[25]首次从耐药的乳腺癌细胞中分离出来一种乳腺癌耐药蛋白(BCRP) -ATP 结合转运蛋白G超家族成员2(ABCG2)，属于ABC 转运蛋白家族成员之一。目前已发现部分肿瘤干细胞的标志中包含ABCG2/ Bcrp1，并且有些研究直接运用ABCG2/Bcrp1作为干细胞或肿瘤干细胞的标志物来分离或鉴定干细胞或肿瘤干细胞[26][27][28]。张宇飞等[29]研究发现ABCG2阳性表达与肺癌的侵袭有密切关系，同时ABCG2 表达与非小细胞肺癌分化程度也相关，推测ABCG2 与较高的恶性生物学行为也有关。也有报道[30]显示，在肺腺癌和鳞癌组织原发灶及转移灶中大部分细胞ABCG2/ Bcrp1表达阳性，而在肺大细胞癌和小细胞癌中不表达，不符合肿瘤干细胞在癌组织中均有表达的特性，因而ABCG2/ Bcrp1单独不适合作为肺癌干细胞的分子标志物。

　　3.4 其它表型分子

　　其它常见的肺癌干细胞标志物有CD34和CD44抗原。CD34 主要表达于多功能造血干细胞、定向祖细胞以及血管内皮细胞。CD44抗原是一条糖基化的跨膜多肽链，接受细胞外基质糖基化、透明质酸化信息的受体。Liu D等[31]应用双参数分析法研究正常肺组织和肺癌组织中CD44和CD34的表达，认为CD34和CD44为肺癌幼稚细胞的分子标志物。亦有文献报道称，CD34和CD44 表达于肺癌细胞表面，与肿瘤的发生、发展、复发和转移关系密切，提示其可能的肺癌干细胞源性。

　　4 展望

　　肺癌干细胞标记物的发现是人肺癌干细胞研究领域继实验性小鼠肺癌干细胞研究[32]成功后又一重大突破，为设计基于肺癌干细胞的肺癌早期诊断、治疗新策略提供了新的靶点。目前，肺癌标志物的研究飞速发展，单个肺癌标志物应用于肺癌诊断时可能具有一定的局限性，而多个指标联合可以提高诊断的特异性及灵敏度，因而可能会是肺癌诊断的趋势所在。然而目前更多的观点是基于临床病例的分析和理论的推测，肿瘤表面标记物的鉴定及分离能够使我们更有针对性地治疗肿瘤，但是，如何去寻找其确切、全面的表面标志物，还需进一步在更多未知的领域探索研究。

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