口腔颌面部恶性肿瘤干细胞标志物用于靶向治疗的研究进展△

杨震，姚金光

1右江民族医学院口腔医学院，广西百色533000

2右江民族医学院附属医院口腔科，广西百色533000

口腔颌面部恶性肿瘤包括口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）、唾液腺恶性肿瘤、颌面部皮肤癌以及骨肉瘤等在内的一系列恶性肿瘤，预后一般较差。口腔癌及部分涎腺恶性肿瘤中已被证实存在肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC），其可能与恶性肿瘤的发生、转移和复发等有着密切联系，并导致化疗耐药性，使预后不良。CSC在肿瘤前沿区域或核心区域等不同的肿瘤微环境中，调控肿瘤组织，发挥不同的功能和治疗反应。富集CSC的细胞群体能够表现出拥有更强的自我更新和成瘤性的能力，这可能导致了肿瘤的快速生长和复发。

近年来，关于口腔颌面部恶性肿瘤CSC的研究如火如荼，为口腔颌面部恶性肿瘤的治疗提供了一个新的方向，对更好地进行肿瘤治疗十分重要。若能通过某些标志物特异性地区分CSC并对其进行靶向治疗，将有望提高当前恶性肿瘤治疗的疗效。CSC标志物可粗略分为正常干细胞标志物以及与肿瘤发生、发展、转移和复发的干性特征密切相关的细胞表面标志物。CSC标志基因是一类与干细胞干性特征有显著联系的相关基因，在口腔癌中八聚体结合转录因子4（octamer binding protein 4，OCT4）、性别决定区Y框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）和Nanog同源盒（Nanog homeobox，NANOG）转录因子三个核心转录因子对维持口腔癌CSC的干性特征很有必要。与口腔癌发生、发展、转移和复发的干性特征密切相关的细胞表面标志物包括CD44、CD133等。本文将对上述常见的口腔颌面部恶性肿瘤CSC标志物及其作为靶点的治疗潜力进行综述。

1 CD44

CD44是一个在口腔上皮细胞表面广泛表达的跨膜糖蛋白，与包括肿瘤转移在内的多种细胞功能相关。CD44与多种肿瘤有关，并被认为是包括口腔癌在内的多种恶性肿瘤CSC的表面标志物。有研究发现，口腔癌中CD44肿瘤细胞通常占总细胞数的10%以下，然而却有更原始的细胞形态，表现出连续传代并分化，具有异质性肿瘤的特性，即CSC的自我更新和分化的能力。同时，CD44的高表达往往意味着更高的肿瘤恶性程度，并促进肿瘤的出芽生长。而CD44的变异型CD44v3在淋巴结转移部位中过表达，意味着CD44在口腔癌的侵袭和转移过程中也扮演着重要的角色。基于上述研究，靶向CD44的治疗可有效地杀伤CSC，进而降低口腔颌面部恶性肿瘤的增殖、分化、侵袭、转移等能力，从而显著地改善患者的预后。

然而，在相关的靶向药物治疗上，尽管CD44单克隆抗体药物在临床第1阶段的研究中显示了部分疗效，但由于其对肿瘤组织和正常组织选择性低，作用于正常组织的致死毒性使表皮发生坏死、松解等不良反应，让相关研究陷入困境。所以，亟待发现一种能特异性靶向肿瘤细胞和组织的药物应用方法，从而减少药物对正常组织的不良反应。研究发现，近年来开发的近红外光免疫疗法（near infrared photoimmunotherapy，NIR-PIT）展现出更加特异地靶向CSC，通过抗CD44单克隆抗体与光吸收剂酞菁染料IR700DX结合，在肿瘤部位将近红外光作用于光吸收剂（IR700DX）进而激活释放CD44单抗靶向特定的肿瘤组织中的CSC，并释放相应药物，从而消灭CSC。另外，也有研究考虑通过其他途径抑制CD44的表达以期达到治疗目的，例如持续应用较低浓度的二甲双胍治疗可降低CD44的表达；糖基化抑制剂衣霉素通过抑制糖基化，被认为能在一定程度上降低CD44和B细胞特异性莫洛尼鼠白血病病毒整合位点1（B lymphoma Mo-MLV insertion region 1，BMI1）的表达并抑制头颈部肿瘤细胞的干性特征。同时，新型的更特异性CD44单抗也在开发之中。但总的来讲，如何通过靶向CD44治疗CSC仍旧是一个棘手的问题，这或许需要通过多种标志物的联合治疗或多药物联合治疗解决，相应的研究仍需继续深入。

2 CD133

CD133又称作prominin 1，是广为人知的干细胞标志物之一，其在干细胞分类、分离以及肿瘤生物学中均有重要作用。CD133在唾液腺中生理性表达，同时也在各种人类唾液腺病变中表达，例如腺样囊性癌、腺泡细胞癌、多形性腺瘤和黏液表皮样癌等。CD133高表达的口腔癌细胞通常具有较高的侵袭性、增殖能力和致瘤性等CSC样的特征。CD133表达的增加可以促进癌前状态向肿瘤的转化，并可能导致口腔癌的侵袭生长、淋巴结转移及耐药性的增加。

有报道表明，沉默CD133基因可以增强OSCC对化疗的敏感性并提高总体生存率，从而证实CD133在靶向肿瘤治疗中的潜力。早在2011年，Damek-Poprawa等学者使用抗CD133单克隆抗体与细胞致死膨胀毒素（cytolethal distending toxin，Cdt）偶联以特异性靶向CD133阳性的口腔癌细胞，经过体外研究，结果显示该方法能有效造成CD133阳性细胞的DNA损害，进而导致肿瘤细胞的增殖活性降低和生长停滞，但遗憾的是未见到该药物的后续报道。针对CD133的免疫细胞疗法也正在开发中，该方法收集自体单核细胞并使其在实验室中分化成熟为树突状细胞后结合纯化的CD133抗原肽链，随后将该细胞应用于患者，产生免疫治疗效果，Ⅰ期临床试验显示出了良好的疗效。Weng等研究发现用碘131（I）对CD133单抗进行放射性标记后应用于体内，可以增强放疗效果。同CD44一样，靶向CD133的NIR-PIT新方法也被证明是有效根除CSC的方法之一。同时，有报道称一种新型的靶向CD133的免疫毒素（immunotoxin，IT）与光化学转染（photochemical internalization，PCI）技术相结合使用能够更加特异性地杀伤CD133阳性细胞。尽管到目前为止，距离通过CD133治疗临床肿瘤还有很多路要走，但已经在多个方面取得令人振奋的结果，或许免疫治疗和光化学疗法能够为以后的药物研发带来不一样的启发。

3 ALDH 1

乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）是细胞内一组同工酶，在干细胞分化早期使视黄醇氧化成视黄酸，在正常人体内起到氧化细胞内乙醛的解毒作用。ALDH1是ALDH家族的主要成员，ALDH1常在口腔白斑向OSCC的恶性转化以及OSCC的局部复发等过程中扮演着重要的角色。有研究认为单个潜在的恶性口腔黏膜红斑病变中ALDH1和BMI1的表达与随后发生的多灶性肿瘤显著相关，与口腔癌变的发生过程相似，这意味着ALDH1与口腔癌的发生、侵袭和转移能力等干性特征息息相关。唾液腺恶性肿瘤黏液表皮样癌细胞中ALDH1和CD44的高表达代表了更强的肿瘤侵袭能力。在腺样囊性癌中，ALDH过表达也意味着更高的肿瘤干性特征，并利用ALDH在腺样囊性癌中的过表达成功分离富集CSC。

利用ALDH1调节肿瘤的干性特征并预测预后的潜力，有望开发出针对ALDH1的药物。全反式视黄酸（all-trans retinoic acid，ATRA）可以降低ALDH1A1和ALDH3A1的活性，并促进CSC的分化，将ATRA与化疗相结合可使急性髓细胞白血病（acute myelocytic leukemia，AML）的缓解率超过90%，但目前在实体肿瘤中的临床应用效果尚不确切。研究发现，在头颈部鳞状细胞癌顺铂耐药细胞系中抑制ALDH1A1会导致CSC标志物下调，降低细胞的干性特征，并诱导对顺铂的敏感性。显然，尽管有很多药物可以抑制ALDH1，但由于特异性不强，临床疗效并不显著，仍需要继续改良。由于ALDH家族有19种不同的同工型，ALDH1亦有不同的同工型，而最常用于检测细胞中的ALDH1表达情况的ALDEFLUOR测定法，尽管具有商业化、成熟及简便的优点，但无法确定具体不同ALDH同工型之间表达的差异。考虑到ALDH家族的生理性广泛分布，要求相应的药物具有更强的特异性，进一步研究不同ALDH1同工型的具体生理病理作用可能有助于该领域研究的临床研究转化。所以，在此领域改进研究方法，以进一步细化ALDH家族相关的研究，可能对ALDH的临床应用有更大的帮助。

4 BMI1

BMI1是一种维持正常干细胞和CSC功能必需的转录抑制因子，其可通过调节染色体结构导致细胞周期基因沉默而发挥致癌作用。BMI1可通过干预磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）、蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又称AKT）和糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）信号通路进而促进上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和恶性肿瘤的发生。研究发现，外源性BMI1表达增加了小鼠对4-硝基喹啉-1-氧化物（4-NQO）诱导口腔癌发生的敏感性，其过度表达有助于肿瘤细胞增殖、分化等肿瘤干性特征的维持，被认为是舌癌等口腔恶性肿瘤CSC的标志。在CSC中沉默BMI1基因可抑制肿瘤细胞的自我更新和分化，并使肿瘤恶性程度降低，这些研究进一步证实了BMI1可作为人类OSCC潜在治疗靶标。

PTC209为一种BMI1靶向药物，在宫颈癌、口腔癌治疗中较有优势。研究发现，其能在体外抑制人舌癌细胞中BMI1的表达，从而抑制细胞增殖、侵袭、迁移，降低肿瘤干细胞亚群比例等。糖基化抑制剂衣霉素亦可在体外使CD44和BMI1的表达降低，抑制头颈部癌细胞的集落和肿瘤球形成，并在体内抑制肿瘤生长，显示了其治疗头颈部肿瘤的潜力。目前针对BMI1开发药物较少，仍处于较基础的研究阶段，但其确实是一种有价值的预测预后工具。

5 OCT4

OCT4是维持干细胞自我更新的重要转录因子，在维持胚胎干细胞自我更新和调节细胞多潜能性的基因网络中发挥核心调控作用，通常在多能干细胞表达，而分化细胞不表达，其被证实是生殖细胞肿瘤中的CSC标志物。在口腔癌中，OCT4在肿瘤发生、分化、侵袭和转移等致癌过程中扮演重要作用，其高水平表达往往预示着肿瘤的不良预后。OCT4可能通过EMT促使口腔癌的发生，在中度分化的颊黏膜鳞状细胞癌的不同CSC亚群中均有明显的表达。有趣的是，另一项研究发现，在中度分化的口腔舌癌中，OCT4的表达仅限于肿瘤周围基质内CSC的亚群，并且有研究认为舌癌中OCT4的高水平表达预示着疾病的早期阶段，且预后较好，目前相关分子机制的解释尚待阐明。Vaddi等研究发现了一个名为SORE6的荧光报告分子，其可以识别SOX2/OCT4过表达的前列腺癌细胞，并证实其可能在肿瘤的早期诊断和靶向治疗中发挥重要作用。尽管针对OCT4在肿瘤靶向治疗中的研究较少，但其与CSC的相关性被学者们广泛认可，在肿瘤的早期诊断和癌前病变预后的判断上可能将发挥重要作用。

6 Nanog

Nanog是一种差异化的同源盒域蛋白，它与其他调控因子（如OCT4、SOX2和KLF4）进行复杂的合作，控制着细胞命运。Nanog在口腔癌的发生、转移、分化等干性特征的维持中同样扮演着重要作用，而过度表达的Nanog往往意味着肿瘤组织的低分化和较差的预后。Nanog可直接参与Slug、E-cadherin、OCT4、c-Myc等基因的调控，从而导致顺铂耐药以及口腔癌的复发。许多研究表明，不良预后和高恶性程度的肿瘤与Nanog和OCT4呈正相关，而且，有报道表明突变体p53和Nanog的高表达可能与临床肿瘤患者的生存率降低、颈部淋巴结转移及病理分期有很大关系。

由于Nanog在成人的正常组织中常不表达，因此，它应该是一种良好的治疗靶点，然而相关的研究仍较少且较难，虽然能够通过RNA干扰等手段减少Nanog表达，但却没有药物能因此进入临床试验。Kuciak等开发了一种名为NANEP的药物，并证实其可在体内外敲低Nanog的表达，从而起到抗肿瘤的作用，然而尚未见到后续临床试验的报道。希望未来可以发现更多的靶向药物针对这一富有潜力的靶点。

7 SOX2

SOX2是一种在维持胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）干性特征、诱导细胞重新编程中起关键作用的重要转录因子。SOX2在舌癌干细胞中的研究较多，其通过调节各种信号通路，促进舌癌的发生，维持舌癌细胞的增殖、侵袭、转移和化疗耐药性等干性特征。对舌癌样本的几项相关队列研究表明，SOX2高表达与肿瘤发生、复发、进展、转移、放疗或化疗抵抗等更强干性特征密切相关，显示预后不良。口腔黏膜下纤维化（oral submucous fibrosis，OSF）患者随着OSF进展，SOX2和BMI1显示出增加的趋势。Ki-67、SOX2和BMI1在OSF中的表达彼此之间呈正相关，共同促进了OSF的恶变。这些研究同时发现使用短发夹RNA（shRNA）沉默SOX2可通过减少EMT取得对口腔癌的良好治疗效果。临床研究表明，吉非替尼作为一种表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）酪氨酸激酶抑制剂，显示出对口腔癌细胞的体外和体内治疗作用。由于激活EGFR可以诱导SOX2磷酸化并减少其泛素化，因此可以猜想，抑制EGFR信号可以促进SOX2自噬降解进而降低SOX2表达。所以，靶向EGFR可以在一定程度上抑制和消除CSC，联合EGFR酪氨酸激酶抑制剂常规化疗可能是治疗包括口腔癌在内的头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）有前途的策略。

8 小结

CSC作为一小部分具有自我更新能力和分化潜能的肿瘤细胞，其具有肿瘤复发、转移、化疗耐药性、放射耐受性和异质性等干性特征，对有针对性的靶向治疗展现出了极大的潜力。针对CD44、CD133、ALDH1以及BMI1、OCT4、SOX2、Nanog等CSC细胞内、外的标志靶向药物，相关研究正在如火如荼地展开。同时还有许多CSC相关药物的临床试验正在进行，它们展现出了口腔癌未来治疗的希望。其中，在CD44、CD133这类细胞表面标志物上应用光化学方法，增强药物对肿瘤组织的特异性是一种富有前景的方法，相关的研究结果也较理想，但仍需进一步研究。对于ALDH1相关药物的研发，首先需要研究清楚不同ALDH1同工型的具体作用，从而能够更加特异地靶向肿瘤组织。BMI1、OCT4、Nanog及SOX2等标志物在靶向治疗方面的研究仍较基础，尽管有少数相关靶向药物被开发出来，但却缺乏相关的后续报道。虽然在靶向治疗方面的研究不多，但上述标志物在口腔颌面部恶性肿瘤的诊断及预后预测上均表现出令人欣喜的作用。

显然，通过靶向CSC治疗口腔癌仍然面临着许多困难。首先，关于口腔癌干细胞标志物的研究远远没有结束，或许新的标志物被发现能够推进该领域研究的进步。据目前了解，大多数标志蛋白往往在其他肿瘤和正常组织中也有表达，如何增强药物特异性是一个亟待解决的问题，光化学结合化疗在这一方面展现出了良好的前景。其次，目前关于口腔癌干细胞的研究仍多建立在细胞学和免疫缺陷小鼠的实验上，这样的研究很难反映出正常免疫状态的机体对药物的真实反应。利用正常小鼠造模的肿瘤动物模型也许是成为本领域基础研究的重要补充。然后，CSC的标志物常与正常干细胞的标志物相似，在治疗过程中应避免其对于正常干细胞的影响以降低重大不良反应的发生率。最后，不应只看到CSC对于口腔癌治疗的前景，通过研究口腔白斑、黏膜纤维化等癌前病变向肿瘤转化的过程中CSC的作用，做到肿瘤的早期诊断和治疗也是极为有意义。