文摘
转移性或复发性肿瘤癌症相关死亡的主要原因。前列腺癌患者的诊断与当地疾病有99%的5年生存率;然而,这种患者的5年生存率下降到28%转移性疾病。这生存急剧下降导致兴趣发现新的标记能够识别肿瘤可能在开发新的方法来预防复发和转移的发生。侵略性的肿瘤细胞生物标志物的发现包括试图识别癌症干细胞(二者)。二者被定义为肿瘤细胞能够自我更新和再生的整个肿瘤的异质性。因此,假设二者可能驱动原发肿瘤侵犯,转移殖民,治疗复发。能够识别这些细胞在原发肿瘤或循环提供预后信息能够驾驶前列腺癌治疗的决定。进一步,针对这些二者可以预防前列腺癌治疗后肿瘤转移和复发允许最终被治愈。在这里,我们将审查潜在CSC标记和强调证据,描述了细胞表达每一个标记可能驱动前列腺癌进展,转移殖民和增长,肿瘤复发,抵抗治疗。
1。癌症干细胞是什么?
癌症干细胞(二者)肿瘤细胞能够自我更新和不对称分裂假设驱动肿瘤生长,转移,复发和治疗1- - - - - -7]。这些细胞可能的子集或完全独立于循环肿瘤细胞(ctc),传播肿瘤细胞(转轨国家),肿瘤起源细胞,或肿瘤祖细胞(8- - - - - -11]。深度回顾了其他地方,ctc和转轨国家都可能包含一个族群CSC特色的细胞,而肿瘤起源或肿瘤祖细胞不一定需要自我更新能力(6,12,13]。二者最初假设,试图解释肿瘤异质性和复发性和转移性肿瘤的生长。在这一假设下,只有一个或少数的二者需要概括肿瘤,其最初的异质性。此外,多个研究已经证明,这些二者更耐大多数化疗和辐射,从而可能生存的初始治疗(3,5,14]。这种生存能力意味着这些二者可能使治疗后复发和癌症的进展,针对这些二者会提高癌症治疗导致越来越多的病人治好了。
领域的争议围绕CSC是否可以被认为是一个真正的干细胞。干细胞在正常成人组织维护组织的完整性和修复至关重要。这些正常的干细胞能够自我更新和不对称分裂,产生所需的祖细胞组织异质性同时保持干细胞群。根据组织,二者有能力进入细胞周期;然而,大多数被发现有一个静止的表型特征,作为再生的休眠细胞储备池(15,16]。混乱也出现在二者是否由正常干细胞。当前的共识是,二者并不一定恶性或转换正常干细胞和可能出现各种各样的细胞来源1,17]。虽然二者表达一些基因和细胞表面与正常干细胞相关的蛋白质,它们的分裂和分化的能力明显不同(6,18]。这种差异是强调在研究表明二者有能力重建自我更新和分化癌(19]。进一步证明多能性,自我更新能力是衡量单独使用化验和串行体内肿瘤起始或限制稀释实验旨在研究人口能否再生整个肿瘤,因此被视为一个CSC [2,4,12,15]。为了从二者分化肿瘤起源细胞,重复肿瘤起源异种移植是必需的(9,15]。额外的研究自我更新检查prostaspheres的形成,代表三维肿瘤祖结构(7]。在音乐会中,干细胞标记物的表达Oct3/4,Sox2,Klf4,Nanog,原癌基因在二者往往具备干细胞用于检查20.- - - - - -22]。这些干细胞标记的几个调节前列腺癌与前列腺炎或良性增生(23]。具备干细胞基因标记,Sox2和Nanog特别是,可能是自己认为是二者的标记;然而,对于本文的目的,他们具备干细胞的基因表达谱,用于识别潜在的干细胞样细胞可能由一个CSC人口如果被证明能够串行肿瘤起始。
2。大量的标记
各种标记的假设来确定前列腺癌二者;然而,这些标记的临床意义仍然很大程度上未经验证的(表1)。在某种程度上,二者的提出大量的标记是由于前列腺肿瘤的异质性24),进一步的研究是需要解析二者的细胞起源。多数提议CSC标记细胞表面蛋白,具有能够分开的好处和丰富CSC人口;然而,许多胞内蛋白也被假定函数作为CSC标记(表1)[18]。初始CSC标记识别主要是基于主要的免疫组织化学和转移性肿瘤。例如,Trop2、CD133和α2β1整合素阳性细胞增加前列腺癌含有格里森4级区域的良性组织和局部上皮细胞的单个细胞或小集群,这可能代表了CSC利基市场(25]。除了定位在组织内,个人二者被分离细胞的数量由分离主要肿瘤或癌症细胞系以及通过检查标记细胞显示干细胞表型。限制的领域一直是依赖前列腺癌细胞系CSC的识别标记特别是对那些参与转移和治疗抵抗。因此,进一步的研究是需要使用patient-derived转移性和抗肿瘤。由于很难获得转移或复发性活检,多个隔离和量化研究侧重于能力二者在“液体活检”使用患者的全血。这个测试将侵入性较小,可以提供更多的预后信息(26,27]。二者丰富病人全血将代表CTC族群,但可能仍然错过了二者发展转移利基或治疗后。一般来说,大量的研究才能真正定义的标记前列腺二者参与人类疾病进展的所有步骤。
虽然单个标记经常使用多个标记可以创建一个签名能够可靠地隔离和量化二者。例如,CD133+CD44+ABCG2+CD24−细胞被集中在来自medium-scored球状体(5 - 6)格里森病人活检,当手术治疗是最有效的28),而EZH2+钙粘蛋白+原发肿瘤中细胞与复发有关基于从259年临床局限性前列腺癌患者组织微阵列(29日]。此外,ALDH嗨CD44+α2β1+细胞与小鼠植入前列腺癌去势抵抗增加细胞系异种移植,当隔离病人,显示潜在的自我更新能力基于殖民地和球体形成(30.]。事实上,CD44+α2β1嗨CD133+细胞分离出40例不与格里森评分,但能够自我更新,如图所示,第二代集落形成,显示基底表型,被预测二者(31日]。不幸的是,多个标记的使用大大降低了数量的细胞与前列腺癌患者隔离使额外的描述更加困难。随着新方法可靠地传播二者被发现,使用多个标记来研究二者将变得更加可行。尽管这些困难在识别和文化中,持续的兴趣,二者在肿瘤进展,是由潜在的角色转移,缺乏对治疗的反应。在本文中,我们检查潜在的前列腺CSC标记和功能相关性与癌症恶化、转移性殖民和增长,复发,或治疗抵抗。
3所示。肿瘤干细胞驱动前列腺癌进展
二者可能构成< 1%的原发性肿瘤,但假设驱动持续肿瘤恶化的缺氧和其他攻击(4,5]。为了应对缺氧、营养缺乏和氧化应激,二者显示改变基因表达让他们变得更加移动,入侵,对额外的压力。为了入侵本地转移,二者预计将经历epithelial-mesenchymal过渡(EMT)和过渡间充质标记表达式通常是测量前列腺癌的进展。EMT的标记包括增加N-cadherin和波形蛋白,除了钙粘蛋白减少,上皮细胞粘附分子(EpCAM),和其他上皮细胞标记,包括细胞角蛋白和zonula occludens-1。这些变化在EMT和应对压力大大改变了表面和胞内蛋白,二者表达的可能。当这些迁移二者进入病人循环,他们被称为循环肿瘤细胞(ctc)。ctc的一个子集,度过这个循环,可能会转移性细胞。虽然EpCAM经常用来检测在前列腺癌患者的循环肿瘤细胞,细胞接受EMT转移之前的要求建议EpCAM和钙粘蛋白表达在二者(10,32]。广泛使用和fda CellSearch™系统是基于EpCAM积极性和多个研究已经证明,循环EpCAM的数量+细胞增加前列腺癌的进展。在一项研究中比较15健康对照组20局部晚期,40转移性去势抵抗,或15 taxane-refractory前列腺癌患者,CellSearch系统被用来列举EpCAM积极ctc和证明转移病人有更多的ctc循环与正常对照组相比,局部晚期患者(33]。另一项研究使用转基因小鼠前列腺癌细胞标签作为上皮,接受EMT或间充质。本研究报道,细胞部分接受EMT EpCAM和波形蛋白表达,越来越自我更新的能力证明了球面形成化验和祖林−Sca1+CD49f嗨数量相比,完全上皮细胞或间充质(34]。令人困惑的是,发现钙粘蛋白击倒刺激EMT在前列腺癌生物细胞系领域和异种移植35具备干细胞,而钙粘蛋白表达与基因表达和球体形成DU145和生物细胞系(20.,36]。因此,需要持续的研究来了解EMT具备干细胞和基因表达有关二者或存在于单独的二者的数量。
多个nonepithelial表面和胞内标记与癌症恶化有关。在临床前研究中115例患者的主要肿瘤和ctc, CD117+细胞高高档肿瘤患者(T3举行或格里森8 +)相比,低级的肿瘤(格里森6 - 7或T2阶段)和异种移植肿瘤表达CD117和增加更大的血管生成(37]。然而,发现CD133增加中高档,格里森8 +主要肿瘤,但不能以循环(37]。实际上,PSA罗和存在+细胞与肿瘤级别也增加前列腺癌患者(PSA的43例罗112例患者存在+),证明增加球体形成(38,39),表示一个可能的自我更新能力。使用细胞系,CD44表达LNCaP通过基底膜基质和DU145细胞更有侵略性,表示EMT和具备干细胞标记,表现出自我更新能力,更在异种移植肿瘤发生的40,41]。此外,从73例前列腺癌核心,也有利于chromogranin CD44表达细胞,神经内分泌细胞标记(42]。这支持新的证据表明,二者可能包括神经内分泌细胞,终末分化和抵抗常见的治疗方法。前列腺癌二者和原发肿瘤中神经内分泌细胞都是雄激素独立和失去了雄激素受体(AR)以及PSA表达式。它已经表明,一些神经内分泌细胞表达具备干细胞标记和可能经历了EMT。这些神经内分泌细胞可能代表一个潜在的族群的二者阉割抗前列腺癌进展(43- - - - - -46]。这可能需要进一步的研究来理解二者之间的关系和神经内分泌前列腺癌。例如,在前列腺癌肿瘤微阵列,ALDH1表达式在癌组织相比,在增加良性组织和与基于“增大化现实”技术的积极性和神经内分泌标志物表达(47]。当细胞被分离出超过100病人前列腺标本,ALDH1表达式在癌组织与更高的良性增生(48]。ALDH1表达预测不良临床结果和驱动器具备干细胞标记,而额外的细胞内的标记,包括EZH2,增加了癌症患病率更高年级的部分(47,49- - - - - -51]。而许多标记与原发肿瘤的进展和可能与预后相关,最需要的是在揭露标记描述二者驾驶肿瘤逃避和识别患者可能经历转移。
4所示。癌症干细胞控制殖民和转移性增长
大约3.2×106每天流从肿瘤细胞/ g组织;然而,只有< 0.01%发展成转移(10,52]。预计脱落肿瘤细胞组成1细胞的5到107血液中的白细胞(53]。而在循环,这些细胞被称为循环肿瘤细胞(ctc)和在转移性小众,传播肿瘤细胞(转轨国家)。这些细胞进入循环的能力和生存需要EMT发生如上所述[54]。然而,所有的ctc和转轨国家可能无法形成微——或者macrometastases,潜伏在转移性细胞组织和许多不生存剪应力,氧张力变化,和其他危险的循环。增长的转移性肿瘤和重演原发肿瘤异质性的二级网站是由二者(55,56]。不对称分裂二者允许维护CSC人口以及扩大代表全谱的原始细胞异型的肿瘤。几个标记与肿瘤进展和治疗相关的阻力可以识别ctc,可以发现在骨转移病人的转轨。原发肿瘤的表达趋化因子受体CXCR4(57例或35例在第二项研究),EpCAM(90年原发肿瘤和转移性肿瘤16日),和EZH2(146例)与远处转移和局部复发患者随访期间(51,57- - - - - -59)表明这些标记可能驱动转移。然而,由于染色是只有在原发性肿瘤,这些标记没有直接卷入转移殖民。CD117和趋化因子受体CXCR4染色,然而,增加患者骨转移性肿瘤的原发肿瘤的水平(60- - - - - -62年]。这个转移性染色表明CD117和趋化因子受体CXCR4可能驱动转移性细胞的殖民化,转移性肿瘤的增长,或可能逃离休眠。一个研究转轨国家的百分比来衡量α6整合素或α2整合素表达细胞白细胞从骨髓中提取。这两个整合素与肿瘤标记物增加本地化t1 - t2肿瘤进展(44例)hormone-refractory转移性肿瘤患者(28)和相关与降低转移无进展生存(63年]。在53个病人的一项研究中,CTC枚举使用CellSearch方法和隔离EpCAM贴生的工具包+和HER2+细胞表明EpCAM+细胞数量的循环与转移的存在(64年]。有趣的是,109年钙粘蛋白表达与骨转移患者,但不是软组织转移56例(65年),这表明mesenchymal-epithelial过渡从EMT(降级)可能发生,这是需要逃离休眠通常伴有骨转移性增长。尽管如此,骨头殖民的机制,休眠,随后复活仍有待阐明,需要确认使用人类样本。这种转变从微macrometastases或逃离休眠驱动前列腺癌复发。我们假定二者将在这些过程发挥着重要的作用。
5。癌症干细胞的治疗在复发和阻力
根治性前列腺切除术后,辐射、冷冻治疗、化疗,剩余或其他治疗,二者在组织或循环可能引起复发或转移性肿瘤的发展。因为大多数癌症治疗导致快速分裂的细胞DNA损伤或目标荷尔蒙或信号通路,他们可能不会影响二者的功能不同于大部分肿瘤细胞(66年]。CSC标记,如EZH2, PSA罗原发肿瘤中表达CD117,预测了生化复发根治性前列腺切除术后(在循环上升的PSA) (37,38,50]。CD117+尤其是CTC数字,仍然很高根治性前列腺切除术后3个月12个病人经历了生化复发的循环6 - 18个月后(37),这表明二者的循环可以用来预测治疗失败。在另一项研究中患者50 CTC CellSearch雄激素剥夺疗法之前和之后的测量仪器,结果表明:CTC水平与PSA上升和下降无进展生存(64年]。此外,染色的潜在ctc来自27个转移性前列腺癌castration-resistant证明患者神经内分泌的前列腺癌患者有显著不同的ctc AR和细胞角蛋白表达较低,规模较小67年]。在小鼠模型中,存在于前列腺调节阉割后(39];在人类组织样本,EZH2在激素增加耐火材料转移组织和与减少正常生存(68年,69年]。总的来说,这些数据表明,二者的数量在初级肿瘤或病人循环可以用来识别病人可能经历复发和为谁更激进的治疗是必要的。
此外,二者被假定是抵抗化疗和放疗。表面标记,甚至那些没有已知的生物功能,是一些化疗抵抗相关。例如,特定的抑制趋化因子受体CXCR4与AMD3100 resensitized DU145和生物前列腺癌细胞对化疗多西他赛(62年,70年前列腺癌),而击倒EpCAM在多个细胞系增强辐射敏感度和多烯紫杉醇化学敏感性,紫杉醇、阿霉素(71年]。因此,这些细胞可能是驱动治疗复发。更不用说,CSC表面标记,包括EpCAM强度打捞从放射治疗后复发患者前列腺组织72年),这意味着这些细胞可能驱动复发由于辐射电阻。特别是细胞内CSC标记可以直接控制治疗抵抗。磷酸腺苷磁带(ABC)转运蛋白包括ABCG2 CSC紫杉烷类抗多种药物包括驾驶,酪氨酸激酶抑制剂、拓扑异构酶抑制剂和抗代谢物49,73年- - - - - -75年]。这种射流药物转运蛋白的能力在细胞系也导致删除赫斯特33342年导致大多数ABCG2+细胞最初被称为“人口”基于流式细胞术(4,76年]。这些细胞ABCG2表达和另一边的人口能够流出大多数药物,防止预期的治疗效果。治疗抵抗的另一个机制是基于代谢变化。例如,ALDH1表达诱导化疗药物代谢,减少辐射敏感度在前列腺癌细胞系(49]。最后,CSC标记,如TG2,增加前列腺癌雄激素剥夺疗法后在前列腺癌患者样本和相关androgen-resistance细胞系(77年,78年表明他们可能参与的雄激素敏感性和复发。患者在62年的一项研究enzalutamide阿比特龙或,EpCAM+ctc证明upregulation AR的变体7和无进展生存(减少79年]。在另一项研究阿比特龙enzalutamide或治疗的病例161例,男性7基于“增大化现实”技术的变体+ctc总体存活率比男人的更糟在AR变体7 - ctc (80年,81年]。此外,另一项研究报道,基于“增大化现实”技术的变体7表达二者enzalutamide治疗后增加,这种变体的存在导致肿瘤生长在雄激素剥夺疗法(82年,83年]。额外的证据也表明,AR表达后,二者可能诱导治疗和发展阉割电阻(24,84年,85年]。因此,细胞外和细胞内CSC标记可能诱导治疗和阻力是试图使敏感的主要目标,二者治疗。
6。癌症干细胞的未来
兴趣识别CSC标记休息,希望人口发展中专门针对CSC的疗法。如果二者可以精确识别和摧毁,然后期望是常规治疗将是有效的非人口和肿瘤干细胞将根除。潜在的针对二者的方法包括药物抑制CSC-specific信号通路,具备干细胞诱导分化或者损失的方法,目标化合物CSC的新陈代谢,改变和免疫疗法针对CSC标记(18,55]。提出的一种CSC靶向药物是源于一个叫做BR-DIM十字花科蔬菜代谢物根治性前列腺切除术前可以管理。在细胞培养的研究中,BR-DIM抑制二者的自我更新能力和减少EZH2表达式(86年),这表明这种治疗可能引起CSC终端分化和预防治疗抵抗。此外,新的小分子抑制剂是正在开发的能力在二者针对信号通路和转录因子普遍但不是正常细胞包括Stat3 (87年]。进一步可能的利益途径包括Akt激活和Erk信号(70年,88年),这可能是调节二者相比,肿瘤大部分人口和负责增强CSC的生存。其他信号通路与具备干细胞也可能抑制的目标。Wnt TGF -β、刺猬、特别是Notch通路驱动CSC自我更新能力和抑制了药物临床测试(18,89年]。除了这些CSC-targeted干预措施,联合疗法也可能目标大部分肿瘤细胞缺氧反应,或血管生成在音乐会。一些干细胞标记包括趋化因子受体CXCR4和CD117是增加血管生成和逃离肿瘤缺氧37,88年]。这些数据表明,额外的联合疗法与反血管增生或antihypoxia诱导因子- 1α单一疗法治疗可能改善功效。结合疗法也可能目标肿瘤微环境。扰乱CSC利基,防止二者之间的相互作用和细胞外基质也可以防止生存信号。改变二者之间的相互作用和癌症相关的成纤维细胞,肿瘤相关巨噬细胞或适应性免疫系统的另一个区域进一步的研究(18]。最终面积直接治疗会使用CSC标记免疫目标。在一项研究中,利用EpCAM嵌合抗原受体诱导T细胞EpCAM的目标+肿瘤细胞导致PC3M抑制肿瘤的生长,导致增强小鼠生存(90年]。继续检查CSC标记的是需要一些标记可能识别正常干细胞和二者,如Trop2和α6整合素(91年,92年),导致在临床试验中不良事件。持续的研究也集中在小说隔离的方法,识别,对于二者,充实,特别是使用ctc收集液体活检。几组正在开发微流控芯片使用CSC标记,细胞大小、或电磁隔离变化和量化ctc (93年,94年]。这些设备的发展需要知识的标记用于浓缩或理解二者之间的物理性质差异和non-stem-like ctc或其他血液细胞。额外CSC标记识别和改进所需的发展新的筛查和枚举方法以及最终发展的前列腺CSC-based疗法旨在防止肿瘤恶化,治疗抵抗,和骨转移。
缩写
| 美国广播公司(ABC): | 磷酸腺苷磁带 |
| ALDH1: | 醛脱氢酶1 |
| 基于“增大化现实”技术: | 雄性激素受体 |
| CSC: | 癌症干细胞 |
| CTC: | 循环肿瘤细胞 |
| 直接转矩: | 传播肿瘤细胞 |
| EMT: | Epithelial-mesenchymal过渡 |
| EpCAM: | 上皮细胞粘附分子 |
| EZH2: | 增强剂的zeste同族体2 |
| PSA值: | 前列腺特异性抗原。 |
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
哈里斯先生《古兰经》美国支持的数控t NIH /美国马克·U *星格兰特(T34 GM083980-08)和国防部PCRP数控夏季研究项目(w81xwh - 16 - 1 - 0351)。伯大尼a .克尔博士是由NIH / NCI通路独立奖(R00 CA175291)。