BTPCs在胶质母细胞瘤治疗中的研究进展

乐利明 荔志云 孙建军 李长栋 孙英甲 杨 平 耿毛毛 关海滨

胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）是成人神经上皮性肿瘤中恶性程度最高、最具侵袭性、预后最差的肿瘤[1]，中位生存期仅12～18.5个月[2]。脑胶质瘤的细胞来源仍众说纷纭，星形胶质细胞、神经干细胞和少突胶质前体细胞等均有可能是胶质瘤的起源细胞[3]。研究表明，高级别胶质瘤更有可能起源于神经干细胞（neural stem cell，NSCs）[4]。在成人哺乳动物大脑中，室管膜下区（subventricular zone，SVZ）与海马齿状回颗粒下层（subgranular zone，SGZ）均可产生NSCs[5]。NSCs 的增殖受细胞本身、邻近细胞以及相邻血管的内在和外在因素的严格调节[6]。这些调节机制的破坏可产生脑肿瘤繁殖细胞（brain tumor propagating cells，BTPCs）[7]，其中SVZ 的星形细胞样神经干细胞（astrocytic-like NSCs，AL-NSCs）比其他有丝分裂后的神经细胞更容易、更快速地转化为BTPCs[8]。BTPCs在GBM的发生、发展及肿瘤复发等过程中都起着极其重要的作用。本文就BTPCs的特征及其在GBM治疗中的研究进展做一综述。

1 BTPCs的特征

BTPCs 的特征包括细胞缓慢的分裂速度、持续的自我更新特性、极强的DNA修复能力和药物转运蛋白高表达[9]。目前，主要挑战是识别及定位这个细胞群。BTPCs 能够通过多种方式获得耐药性。ATP结合盒药物转运体的高表达可阻止细胞毒性药物进入细胞，导致BTPCs 对包括替莫唑胺在内的烷基化剂类化疗药物耐药，并增加肿瘤复发的风险[10]。除了化学抗性外，BTPCs 还能够通过激活DNA 修复机制，促进干细胞标志物CD133的表达，使肿瘤细胞产生抗放疗的能力[11]。这种化学和放射性抗性严重阻碍了肿瘤治疗的成功率，因此许多GBM病人需要采用综合治疗的策略提高生存率。此外，BTPCs 通过肿瘤微管进行迁移，因此有学者建议使用新型抗肿瘤微管抑制剂IG-105治疗GBM[12]。

2 BTPCs作为GBM的治疗靶点

多年来，多种方法被尝试用于针对BTPCs 的靶向治疗，其中绝大多数是与传统治疗相结合，并且取得了一定的成功[13]。

2.1 靶向特异性细胞表面标志物、信号通路或BTPCs微环境

2.1.1 针对BTPCs的特异性细胞表面标志物 细胞表面标志物最经典的是CD133。CD133单独或与增殖标志物Ki67 联合表达往往提示GBM 病人预后较差[14]。然而与CD133+细胞相比，CD133-且增殖率较低的BTPCs 群体具有相同的致瘤特性[15]。此外，表皮细胞生长因子受体VⅢ（epidermal growth factor receptor，EGFRvⅢ）仅表达于高级别胶质瘤[16]，其抑制剂AG1478和吉非替尼不仅可以降低细胞增殖，还可以诱导BTPCs凋亡。研究发现酸性神经酰胺酶抑制剂卡莫氟增加肿瘤干细胞对放、化疗更加敏感，促使细胞内神经酰胺累积，诱导细胞凋亡[17]。

2.1.2 针对异常信号传导途径 多种肿瘤细胞Notch信号传导、Wnt/β-catenin 通路和PI3K/Akt 级联途径都显著上调，这是靶向治疗GBM 中BTPCs 的焦点[18]。例如，NSCs中Notch途径上调促使细胞增殖和存活，从而在肿瘤发生中起重要作用[19]，还直接调节BTPCs 的维持和细胞分化。γ-分泌酶抑制剂抑制Notch 信号传导通路，减缓胶质瘤的生长，同时也会诱导干细胞壁龛中神经元和星形胶质细胞分化，从而减少CD133阳性BTPCs的数量[20]。

2.1.3 针对BTPCs的微环境 肿瘤微环境存在维持细胞生长所必需的基本信号通路，通过缺氧调节肿瘤血管生成。缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）影响着许多基因的表达，其中包括VEGF[21]。HIF-1α和HIF-2α过度表达与肿瘤病人预后不良有关。HIF-2α阳性细胞与BTPC 密切接触，表明BTPCs 可能通过与周围细胞的联系，促使血管生成，维持自我调节[22]。研究表明，贝伐单抗（VEGF抗体）可以特异性地抑制BTPCs 的促血管生成作用[23]。因此，针对肿瘤细胞和血管生成的联合治疗可能是消灭BTPCs的一种重要治疗策略。

2.2 诱导细胞凋亡、自噬或干细胞分化 诱导细胞凋亡是减少BTPCs数量和消除肿瘤起源的一种有效方法[24]。自噬是一种细胞成分的降解和循环过程[25]。抑制自噬降低BTPCs的自我更新能力。有报道显示化疗增加肿瘤细胞的自噬，抑制自噬增加BTPCs 化疗敏感性[26，27]。此外，替莫唑胺可将烷基基团转移至DNA，若没有及时的损伤修复，可直接导致DNA 损伤，最终引起细胞死亡[28]。

干细胞分化也是一种很有前景的治疗方向，能限制具有致瘤潜力细胞的数量，并产生对放射性和化学疗法具有更高敏感性的细胞。影响细胞分化的抗癌药物可通过影响子代干细胞的有丝分裂细胞周期，阻止胶质瘤的发展和减少CD133阳性细胞[29，30]。

2.3 疫苗或表观遗传药物的应用 组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）抑制剂属于表观遗传药物，作用于可逆组蛋白乙酰化和甲基化的过程。HDAC抑制剂伏立诺他（Vorinostat）能阻断沉默信息调节因子HDAC SirT1，增加CD133 阳性胶质瘤细胞的凋亡和细胞分化[31]。

免疫细胞疗法潜力巨大，受到越来越多的关注。树突细胞疫苗ICT-107 由AIM-2，MAGE1，TRP-2，gp100，HER2/neu 和IL-13Rα2 等六种合成肽组成，这些多肽来自肿瘤相关和神经胶质瘤BTPCs 过表达的抗原。ICT-107 的Ⅲ期临床试验发现，ICT-107 治疗可降低CD133 阳性细胞数并延长病人的生存期[32]。研究发现，GBM 中BRAF 基因的热点密码子会错义突变为V600E，BRAF抑制剂维莫非尼治疗小儿GBM 能使BRAF V600E 突变恢复[33]。因此，对BRAF突变进行分子检测或DNA 测序并对BRAF V600E 特异性抗体进行免疫组织化学检测等方法，或许为研发消除BTPCs的靶向药物极有价值。

综上所述，目前GBM的传统治疗方法成功率很低，这可能是由于具有侵袭性的肿瘤细胞浸润邻近的脑组织、肿瘤细胞的异质性和不同肿瘤细胞群体产生治疗抗性所致。研究发现，BTPCs 是导致GBM瘤复发的主要原因，它们通常不受传统治疗手段的影响。BTPCs 可分化成肿瘤细胞或分裂成新的BTPCs，为GBM 细胞库提供源源不断的储备。此外，BTPCs 的化学和放射抵抗性反过来导致复发性GBM 对传统治疗方法出现抵抗性。如何将针对GBM 中的BTPCs 治疗方法与传统疗法相结合，这对于彻底消除肿瘤干细胞，减少GBM 复发，尤为重要。虽然，一些药物已经进入了临床试验阶段，但这仍需要进一步研究加以验证以及研发出更多的BTPCs 靶向治疗药物，消灭肿瘤干细胞增殖，增加GBM病人的存活率。总之，BTPCs为GBM的治疗研究提供了一个行之有效的突破口。