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【中图分类号】R730.2【文献标识码】A【文章编号】1550-1868（2014）10
【关键词】肿瘤干细胞标记物； Notch信号通路； 结直肠癌的治疗
结直肠癌是消化系统中最常见的恶性肿瘤之一，居全球肿瘤发病率的第3位， 近几年来，结直肠癌在我国的发病率、死亡率呈逐年保持上升的趋势，并且年龄提前，严重威胁着人们的健康。在结直肠癌的发病机制中，大肠癌的发生是涉及多基因、多步骤的癌变過程，以往对大肠癌发生发展机制的研究多集中在分子水平，自Reya等，提出“肿瘤干细胞（CSC）学说”以来，肿瘤干细胞则从细胞水平上研究大肠癌形成机制与生物学特性，成为研究的新热点。
近几年来越来越多的研究提供了证据证明Notch信号通路在人类血液恶性肿瘤和实体肿瘤中起重要作用，并涉及肿瘤组织血管的生成。现就有关结直肠癌肿瘤干细胞标记物的种类与Notch信号通路在结直肠癌中的研究进展做一综述。
1.肿瘤干细胞标记物
1.1 CD133： 1997年Yin等，首次报道了AC133抗原并成功制备了能识别该抗原的单克隆抗体，2000年6月第七届人类白细胞分化抗原工作组会议（ILDAW）将此抗原命名为CD133。CD133是120kDa糖基化蛋白，包括5个跨膜结构域，其最初被认为是被认为是造血干细胞、内皮祖细胞的标志物，随着研究已证实CD133于脑肿瘤、肺癌、前列腺癌、B16黑色素瘤、脑胶质瘤及结直肠癌干细胞中表达和起作用，可见CD133可作为一种广谱干细胞标记物，在肿瘤干细胞的分离和鉴定中有一定参考价值，并且Horst等，还发现CD133 与CD44、CD166相比而言， 是预测患者预后最好的指标。
1.2 CD44：1989年Stamenkovic等，使用不同的单抗分离和克隆到了编码为CD44cDNA基因片段。CD44基因的外显子按表达方式分为两种类型： 标准构型CD44s （Standard form） 和变异型CD44v （Variant isoform）。一般所说的CD44是指CD44v， 它分为CD44v1-10等10种。研究表明，结直肠癌、乳腺癌及胃癌等有CD44变异外显子的表达， CD44基因的异常表达在肿瘤早期诊断、转移潜能判断、治疗和估计预后方面有很大潜在价值。
1.3 BMI-1：Bmi-1基因是多梳基因（ polycombgroupgenes， PcG）家族的核心成员之一。已发现Bmi-1基因不仅在多种成体干细胞和已分离鉴定出的白血病、神经、乳腺肿瘤干细胞的自我更新中发挥重要作用，而且大量文献报道Bmi-1基因作为一种潜在的肿瘤干细胞参与多种恶性肿瘤如白血病、结肠癌、乳腺癌、肺癌、前列腺癌等发生发展且呈中高表达， 结合临床病理分析还发现与这些肿瘤的侵袭、转移、预后等一系列病理过程有关。现有研究证实， 用各种治疗手段导致Bm-i1表达的消除可有助于癌症的治疗。
1.4 ALDH1：乙醛脱氢酶1（aldehydedehydrogenase1，AL-DH1，ALDH1A1或RALDH1） 是乙醛脱氢酶（AL-DH）家族之一， 是催化细胞内乙醛氧化为乙酸的细胞溶质酶， 参与多种组织的分化与基因表达，也是正常干细胞与肿瘤干细胞生长、分化的必需物质，现已被认为是目前乳腺癌、胰腺癌、眼癌、结直肠癌等最具应用前景的干细胞通用标记物之一，加上检测它的方法多样，已成为干细胞鉴定和分离的有效工具。
2. Notch信号通路的结构及调节
2.1 Notch信号通路的主要结构分子
有研究发现Notch信号途径是一种跨膜受体蛋白家族，在哺乳动物中Notch信号途径主要由Notch受体、Notch配体及转录因子CSL组成。4个Notch基因，编码为4种Notch受体（Notch1-4），Notch受体广泛表达于组织中；Notch配体又称为DSL蛋白，有5个配体：Jagged1、Jagged2、DLL1、DLL3及DLL4；转录因子CSL是一种DNA结合蛋白，为信号通路中关键的转录调节因子。
2.2 Notch信号通路的调节
Notch信号是细胞与细胞之间直接作用的主要信号通路之一，它在遗传进化过程中有高度保守和一致性，其在胚胎发育、器官形成、组织平衡及正常/肿瘤干细胞的发育、分化、增殖及凋亡过程中发挥十分重要的作用，但信号通路一旦失调产生一些病理条件，如肿瘤。大肠癌是已知的含有大量遗传和生理改变的癌症，这种改变影响细胞的生存与增殖，其中最常见的改变就是Notch信号通路。
3. Notch信号与结直肠癌的发生发展
有研究显示Notch信号途径的生长调控机制失控致使基因突变或激活是大肠癌发生的起始环节。据报道随着结肠癌进展Notch-1受体及其靶基因Hes-1的表达情况为结肠黏膜10%、结肠息肉15%、结肠癌55%。研究表明[p21起抑制肿瘤细胞生成的作用，当结肠癌HT-29细胞中的KLF-4基因表达水平被活化的Notch信号抑制后，cyclinD1和p21 高水平表达，HT-29细胞的增殖率得到了明显的提高。也有HES1、JAG1等基因是Notch信号途径的靶基因，Notch信号转导与结直肠癌的干细胞发育和成熟有关，在结直肠癌的形成过程中，Notch细胞转导途径被激活，其相关基因在结直肠癌表达增加，提示在结直肠癌的发生中，Notch信号途径作为抑癌基因来发挥作用。
4. 肿瘤干细胞标记物与Notch信号通路相关药物对结直肠癌的治疗
许多研究显示对Notch信号的抑制在一些肿瘤的治疗上是一个好的方法。Grudzien P等认为肿瘤干细胞可能有启动癌症和癌症复发的能力，针对肿瘤干细胞治疗的一种方法可能针对信号通路，如Notch信号通路，其参与维护干细胞的自我更新和生存，通过实验证实γ分泌酶抑制剂可诱导干细胞凋亡，建议抑制Notch信号通路可能对肿瘤干细胞的治疗有临床意义。最近有研究还发现，活跃的Notch信号通路被确认为是细胞具有干细胞特性的一个标记。 Notch信号通路中有3个环节可作为肿瘤治疗的靶点：（1）抑制NICD的释放，如使用r-分泌酶抑制剂（GSIs）DAPT，研究用化疗药物奥沙利铂、5-氟尿嘧啶、SN-38作用于结肠癌组织实验发现，Notch-1作为保护机制而上调，因此，GSIs结合化疗物治疗结肠癌可能代表一个新的方法，它可减轻对化疗药物的抗性。还有实验证实DAPT可显著抑制大肠癌肿瘤细胞的生长增殖能力，并呈浓度及时间依赖性，而且小剂量的DAPT等GSIs与铂类化疗药联用可协同抑制大肠癌细胞的生长，增强癌细胞的死亡。（2）阻断受体与配体的结合，如Dai Y等研究发现，使用shRNA在大肠癌体内、外试验发现，沉默的Jagged1能抑制细胞生长、减少结直肠癌的牵引和入侵能力，shRNA在大肠癌的治疗上可能会抑制Jagged1表达。Pastò 等认为，Notch1、Notch3、DLL4、MSI-1和NUMB可能与Notch信号通路在生理过程及肿瘤的发展中起监管作用有关，Notch3在转移性结直肠癌细胞中调节MSI-1的表达，治疗结直腸癌用notch3抗体可增加NUMB蛋白质而显著减少结肠癌肿瘤细胞球状体的形成，并可限制Notch信号通路在结直肠癌中受体的过度表达。许多研究显示了DLL4对肿瘤血管生成至关重要，在动物模型中用DLL4抗体，可显著抑制肿瘤血管生成，即可抑制肿瘤的生长。（3）作用于共激活复合物，如使用CLS的小分子抑制性肽以减少靶基因的转录活化。
5. 结语
肿瘤干细胞标记物和Notch信号转导途径调节结直肠肿瘤的生长起关键作用，但是，它们在结肠癌干细胞中的作用和分子机制还不清楚，目前对结肠癌的诊断及治疗、预后无一个金标准，需要更多的研究。抗癌药物联合阻断Notch信号通路在抑制肿瘤再生可能会提供一个良好的策略，为结直肠癌的分子靶向治疗及新药开发预防和治疗开辟新的途径，值得进一步探索。
参考文献
[1]Grizzi F，Celesti G，Basso G，Laghi L.Tumor budding as a potential histopathological biomarker in colorectal cancer： hype or hope [J]. World J Gastroenterol，2012，18（45）：6532-6.
[2]Reya T，et a1.Stem cells，cancer， and cancer stem cells[J]. Nature，2001，414（6859）：105～l11.
[3]Aster JC，Blacklow SC. Targeting the Notch pathway： Twists and turns on the road to rational therapeutics [J]. J Clin Oncol，2012，30（19）：2418-20.
[4]Miraglia S， Godfrey W， Yin AH， Atkins K，et al. A novel five-transmembrane hematopoietic stem cell antigen：isolation， characterization， andmolecularcloning[J].Blood1997，90（12）：5013-21.
[5]Zhang NH， Li J， Li Y， Zhang XT，？et al.Co-expression of CXCR4 and CD133 proteins is associated with poor prognosis in stage II-III colon cancer patients[J].Exp Ther Med，2012，3（6）：973-982.
[6]Horst D1， Kriegl L， Engel J， Kirchner T， Jung A. Prognostic significance of the cancer stem cell markers CD133， CD44， and CD166 in colorectal cancer[J].Cancer Invest， 2009 ，27（8）：844-50.
【关键词】肿瘤干细胞标记物； Notch信号通路； 结直肠癌的治疗
结直肠癌是消化系统中最常见的恶性肿瘤之一，居全球肿瘤发病率的第3位， 近几年来，结直肠癌在我国的发病率、死亡率呈逐年保持上升的趋势，并且年龄提前，严重威胁着人们的健康。在结直肠癌的发病机制中，大肠癌的发生是涉及多基因、多步骤的癌变過程，以往对大肠癌发生发展机制的研究多集中在分子水平，自Reya等，提出“肿瘤干细胞（CSC）学说”以来，肿瘤干细胞则从细胞水平上研究大肠癌形成机制与生物学特性，成为研究的新热点。
近几年来越来越多的研究提供了证据证明Notch信号通路在人类血液恶性肿瘤和实体肿瘤中起重要作用，并涉及肿瘤组织血管的生成。现就有关结直肠癌肿瘤干细胞标记物的种类与Notch信号通路在结直肠癌中的研究进展做一综述。
1.肿瘤干细胞标记物
1.1 CD133： 1997年Yin等，首次报道了AC133抗原并成功制备了能识别该抗原的单克隆抗体，2000年6月第七届人类白细胞分化抗原工作组会议（ILDAW）将此抗原命名为CD133。CD133是120kDa糖基化蛋白，包括5个跨膜结构域，其最初被认为是被认为是造血干细胞、内皮祖细胞的标志物，随着研究已证实CD133于脑肿瘤、肺癌、前列腺癌、B16黑色素瘤、脑胶质瘤及结直肠癌干细胞中表达和起作用，可见CD133可作为一种广谱干细胞标记物，在肿瘤干细胞的分离和鉴定中有一定参考价值，并且Horst等，还发现CD133 与CD44、CD166相比而言， 是预测患者预后最好的指标。
1.2 CD44：1989年Stamenkovic等，使用不同的单抗分离和克隆到了编码为CD44cDNA基因片段。CD44基因的外显子按表达方式分为两种类型： 标准构型CD44s （Standard form） 和变异型CD44v （Variant isoform）。一般所说的CD44是指CD44v， 它分为CD44v1-10等10种。研究表明，结直肠癌、乳腺癌及胃癌等有CD44变异外显子的表达， CD44基因的异常表达在肿瘤早期诊断、转移潜能判断、治疗和估计预后方面有很大潜在价值。
1.3 BMI-1：Bmi-1基因是多梳基因（ polycombgroupgenes， PcG）家族的核心成员之一。已发现Bmi-1基因不仅在多种成体干细胞和已分离鉴定出的白血病、神经、乳腺肿瘤干细胞的自我更新中发挥重要作用，而且大量文献报道Bmi-1基因作为一种潜在的肿瘤干细胞参与多种恶性肿瘤如白血病、结肠癌、乳腺癌、肺癌、前列腺癌等发生发展且呈中高表达， 结合临床病理分析还发现与这些肿瘤的侵袭、转移、预后等一系列病理过程有关。现有研究证实， 用各种治疗手段导致Bm-i1表达的消除可有助于癌症的治疗。
1.4 ALDH1：乙醛脱氢酶1（aldehydedehydrogenase1，AL-DH1，ALDH1A1或RALDH1） 是乙醛脱氢酶（AL-DH）家族之一， 是催化细胞内乙醛氧化为乙酸的细胞溶质酶， 参与多种组织的分化与基因表达，也是正常干细胞与肿瘤干细胞生长、分化的必需物质，现已被认为是目前乳腺癌、胰腺癌、眼癌、结直肠癌等最具应用前景的干细胞通用标记物之一，加上检测它的方法多样，已成为干细胞鉴定和分离的有效工具。
2. Notch信号通路的结构及调节
2.1 Notch信号通路的主要结构分子
有研究发现Notch信号途径是一种跨膜受体蛋白家族，在哺乳动物中Notch信号途径主要由Notch受体、Notch配体及转录因子CSL组成。4个Notch基因，编码为4种Notch受体（Notch1-4），Notch受体广泛表达于组织中；Notch配体又称为DSL蛋白，有5个配体：Jagged1、Jagged2、DLL1、DLL3及DLL4；转录因子CSL是一种DNA结合蛋白，为信号通路中关键的转录调节因子。
2.2 Notch信号通路的调节
Notch信号是细胞与细胞之间直接作用的主要信号通路之一，它在遗传进化过程中有高度保守和一致性，其在胚胎发育、器官形成、组织平衡及正常/肿瘤干细胞的发育、分化、增殖及凋亡过程中发挥十分重要的作用，但信号通路一旦失调产生一些病理条件，如肿瘤。大肠癌是已知的含有大量遗传和生理改变的癌症，这种改变影响细胞的生存与增殖，其中最常见的改变就是Notch信号通路。
3. Notch信号与结直肠癌的发生发展
有研究显示Notch信号途径的生长调控机制失控致使基因突变或激活是大肠癌发生的起始环节。据报道随着结肠癌进展Notch-1受体及其靶基因Hes-1的表达情况为结肠黏膜10%、结肠息肉15%、结肠癌55%。研究表明[p21起抑制肿瘤细胞生成的作用，当结肠癌HT-29细胞中的KLF-4基因表达水平被活化的Notch信号抑制后，cyclinD1和p21 高水平表达，HT-29细胞的增殖率得到了明显的提高。也有HES1、JAG1等基因是Notch信号途径的靶基因，Notch信号转导与结直肠癌的干细胞发育和成熟有关，在结直肠癌的形成过程中，Notch细胞转导途径被激活，其相关基因在结直肠癌表达增加，提示在结直肠癌的发生中，Notch信号途径作为抑癌基因来发挥作用。
4. 肿瘤干细胞标记物与Notch信号通路相关药物对结直肠癌的治疗
许多研究显示对Notch信号的抑制在一些肿瘤的治疗上是一个好的方法。Grudzien P等认为肿瘤干细胞可能有启动癌症和癌症复发的能力，针对肿瘤干细胞治疗的一种方法可能针对信号通路，如Notch信号通路，其参与维护干细胞的自我更新和生存，通过实验证实γ分泌酶抑制剂可诱导干细胞凋亡，建议抑制Notch信号通路可能对肿瘤干细胞的治疗有临床意义。最近有研究还发现，活跃的Notch信号通路被确认为是细胞具有干细胞特性的一个标记。 Notch信号通路中有3个环节可作为肿瘤治疗的靶点：（1）抑制NICD的释放，如使用r-分泌酶抑制剂（GSIs）DAPT，研究用化疗药物奥沙利铂、5-氟尿嘧啶、SN-38作用于结肠癌组织实验发现，Notch-1作为保护机制而上调，因此，GSIs结合化疗物治疗结肠癌可能代表一个新的方法，它可减轻对化疗药物的抗性。还有实验证实DAPT可显著抑制大肠癌肿瘤细胞的生长增殖能力，并呈浓度及时间依赖性，而且小剂量的DAPT等GSIs与铂类化疗药联用可协同抑制大肠癌细胞的生长，增强癌细胞的死亡。（2）阻断受体与配体的结合，如Dai Y等研究发现，使用shRNA在大肠癌体内、外试验发现，沉默的Jagged1能抑制细胞生长、减少结直肠癌的牵引和入侵能力，shRNA在大肠癌的治疗上可能会抑制Jagged1表达。Pastò 等认为，Notch1、Notch3、DLL4、MSI-1和NUMB可能与Notch信号通路在生理过程及肿瘤的发展中起监管作用有关，Notch3在转移性结直肠癌细胞中调节MSI-1的表达，治疗结直腸癌用notch3抗体可增加NUMB蛋白质而显著减少结肠癌肿瘤细胞球状体的形成，并可限制Notch信号通路在结直肠癌中受体的过度表达。许多研究显示了DLL4对肿瘤血管生成至关重要，在动物模型中用DLL4抗体，可显著抑制肿瘤血管生成，即可抑制肿瘤的生长。（3）作用于共激活复合物，如使用CLS的小分子抑制性肽以减少靶基因的转录活化。
5. 结语
肿瘤干细胞标记物和Notch信号转导途径调节结直肠肿瘤的生长起关键作用，但是，它们在结肠癌干细胞中的作用和分子机制还不清楚，目前对结肠癌的诊断及治疗、预后无一个金标准，需要更多的研究。抗癌药物联合阻断Notch信号通路在抑制肿瘤再生可能会提供一个良好的策略，为结直肠癌的分子靶向治疗及新药开发预防和治疗开辟新的途径，值得进一步探索。
参考文献
[1]Grizzi F，Celesti G，Basso G，Laghi L.Tumor budding as a potential histopathological biomarker in colorectal cancer： hype or hope [J]. World J Gastroenterol，2012，18（45）：6532-6.
[2]Reya T，et a1.Stem cells，cancer， and cancer stem cells[J]. Nature，2001，414（6859）：105～l11.
[3]Aster JC，Blacklow SC. Targeting the Notch pathway： Twists and turns on the road to rational therapeutics [J]. J Clin Oncol，2012，30（19）：2418-20.
[4]Miraglia S， Godfrey W， Yin AH， Atkins K，et al. A novel five-transmembrane hematopoietic stem cell antigen：isolation， characterization， andmolecularcloning[J].Blood1997，90（12）：5013-21.
[5]Zhang NH， Li J， Li Y， Zhang XT，？et al.Co-expression of CXCR4 and CD133 proteins is associated with poor prognosis in stage II-III colon cancer patients[J].Exp Ther Med，2012，3（6）：973-982.
[6]Horst D1， Kriegl L， Engel J， Kirchner T， Jung A. Prognostic significance of the cancer stem cell markers CD133， CD44， and CD166 in colorectal cancer[J].Cancer Invest， 2009 ，27（8）：844-50.