近年来，非转移性前列腺癌患者的5年生存率一直在持续增加，但晚期前列腺癌仍常发生治疗抵抗和转移，且缺少有效的治疗方法[1]。转移性激素敏感性前列腺癌的首选治疗方案是雄激素剥夺疗法(androgen deprivation therapy, ADT),该疗法对95%的患者疗效显著。但部分患者在后续的治疗中会出现治疗抵抗，发展为去势抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer, CRPC),并出现肿瘤转移，最终治疗失败[2]。这要归因于前列腺癌(prostate cancer, PCa)是异质性的，具有不同表型的癌细胞类型，这种异质性会在肿瘤面临治疗和转移时变得更加突出。目前，前列腺癌干细胞(prostate cancer stem cells, PCSCs)被视为前列腺癌耐药和转移的新兴驱动力[3]。大量研究已证实，PCSCs可以通过多个诱导分子、多条信号转导通路和广泛的表观遗传修饰维持自身的干性特征，进而促进肿瘤恶性发展[4]。PCSCs有望进一步揭示前列腺癌CRPC形成和转移的机制，以开发更有效、更彻底的治疗方法。

1、前列腺癌干细胞的起源争议

有关PCSCs的特征至今尚未完全清晰，其在前列腺癌中的起源也仍然存在争议。正常人体组织中的干细胞可视为组织细胞的起源细胞，干细胞可以通过分化而形成具有不同表型和功能的组织细胞，该概念已被广泛学者接受。尽管该假说能很好的解释前列腺实体肿瘤亚群之间的异质性和治疗后期去势抵抗的出现[5]。但前列腺癌组织中也具有这样“起源细胞”的推理并未得到完全证实。

1.1 前列腺癌干细胞起源于管腔细胞

前列腺由不同的亚单位组成，它们各自独立且由近端排入前列腺尿道。亚单位包括一个复杂的分支管状分层上皮网络，由基底、管腔和稀疏的神经内分泌细胞组成[6,7]。大多数管腔细胞表达雄激素受体(AR)、生长依赖雄激素，而基底细胞AR阴性，对去势治疗并不敏感[8,9]。大多数前列腺癌都具有管腔细胞相似的表型，因此，雄激素去势治疗可一定程度的抑制肿瘤增殖。但这种抑制作用的强度和维持时间是可变的[10,11],这现象与正常前列腺管腔分泌功能受雄激素调节相似[12]。因此，关于前列腺癌干细胞起源，广泛认为其是由正常的管腔细胞直接转换而来。在癌变过程中，肿瘤致癌基因和抑制基因发生突变，管腔细胞成为PCSCs[13]。同时许多研究表明，通过上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT),前列腺癌干细胞可从分化的上皮细胞中产生，上皮细胞通过各种分子调控机制和表观遗传修饰获得干细胞的侵袭和迁移特性[14,15,16]。

1.2 前列腺癌干细胞由起源于基底细胞

前列腺癌细胞由表型相似的管腔细胞演变而来，这种观点无法解释经过去势治疗后出现的去势抵抗。因此有了不同的观点，有学者在免疫缺陷小鼠的肿瘤起始细胞(肿瘤干细胞)中检测到了基础标志物(如p63)的表达，并未观察到AR或管腔分化标志物(PSA、PAP),这表明前列腺癌干细胞不具备管腔细胞表型，可能起源于基底细胞[17]。目前更多关注的假说是：肿瘤是由肿瘤干细胞样群体所引发和驱动增殖，且该细胞群与肿瘤实体细胞具有很大差异的细胞表型[18,19]。在一项体内前列腺重建实验中发现，前列腺癌和良性前列腺增生可能均起源于近端导管上皮的基底细胞层，该细胞层越离近端导管越近(尿道),自我更新、再生能力越强，且细胞生长不依赖雄激素[20]。在最近的一项基因追踪研究中证明，前列腺导管中存在双能的基底干细胞，其中一种基底干细胞通过分裂、分化来补充凋亡的管腔细胞，它常见且分散在整个前列腺导管网络；而另外一种基底干细胞，它罕见且生长局限于近端导管，对上皮维持稳态的贡献很小，被称之为“谱系限制性管腔干细胞”[21]。

总之，前列腺癌干细胞是肿瘤的一个小子集，甚至以单个癌细胞存在，它具有自我更新、分化成具有异质性和层次性的癌细胞。在细胞表型特征上，可与正常组织干细胞和癌细胞部分重叠。目前的共识，前列腺癌干细胞可能起源于突变的前列腺管腔细胞和基底细胞，也可能由分化成熟的前列腺癌细胞通过表型重塑而来。

2、调控前列腺癌干细胞的分子和信号通路

尽管越来越多的证据表明前列腺癌干细胞的存在，但关于驱动和维持前列腺癌干细胞特征的分子和信号通路仍需进一步探索。

2.1 调控前列腺癌干细胞的分子

最近的研究显示，前列腺癌干细胞或具有干性特征的前列腺癌细胞具有的标记物包括CD133、CD44、CD49b、ABCG-2、CD24、CD166、ALDH-1,其中以CD133最受学者关注[22,23,24,25,26,27,28,29]。为了寻找能决定前列腺癌干细胞形成的潜在miRNA,有学者在提纯的CD133+ PCSCs检测到了miR-34C的表达不足，并验证了miR-34C对PCSCs干性的抑制作用[30]。通过45名前列腺癌患者临床标本的检测，miR-21、miR-10b在转移病灶中显著高表达，同时伴随高占比的CD44+/CD24-和CD44+/CD133+细胞，表明miR-10b和miR-21能促进PCSCs[31]。此外，最近还发现了一些调节前列腺癌干细胞特性的新机制。在前列腺癌细胞系DU145和LNCaP中利用慢病毒干扰ZEB1后，肿瘤干细胞表型标志物(CD44、CD133和SOX2)表达水平降低，肿瘤成球能力和克隆集落能力也受到了一定程度的抑制[32]。SFRP1联合Wnt/-catenin通路的下游靶基因能显著上调肿瘤干性基因SOX2、NANOG和OCT4,并能促进肿瘤球体形成、迁移、比卡鲁胺耐药性和减少细胞凋亡[5]。

2.2 调控前列腺癌干细胞的信号通路

PCSCs的形成、维持和调控涉及诸多细胞信号通路，如Wnt/β-catenin、PI3K/AKT、Notch和AR信号通路等。在癌症微环境中，低水平的昼夜节律基因PER3刺激BMAL1的表达，导致β-catenin的磷酸化和WNT/β-catenin通路的激活，进而逆向调节前列腺癌干细胞的干性表达[33]。表观基因组调节剂异硫氰酸苯乙酯(PEITC)处理后的人前列腺癌细胞系LNCaP获得了成球细胞，并检测到了磷酸肌醇-3 激酶(PI3K)通路成员的表达和组蛋白乙酰化，表明PCSCs的发育涉及表观基因组改变和PI3K/AKT通路的激活[34]。而另一项研究表明，THBS4的过表达促进了PCa干细胞的自我更新和增殖，抑制了其凋亡，并增强了其体内致瘤性，这是通过激活PI3K/Akt通路实现的。相反， THBS4沉默对PCSCs的干性有抑制作用，而对其凋亡有促进作用[35]。近年一项研究表明，抑制Notch通路能逆转多西他赛在抗前列腺癌治疗中的药物抵抗[36],而Notch介导的AR通路和PI3k/Akt通路相互作用，共同调节PCSCs[37]。

为了探究临床发生去势抵抗的患者是否出现了PCSCs, 一项有关恩杂鲁胺耐药前列腺癌细胞的转录组学分析结果表明，雄激素的剥夺能诱导前列腺癌细胞转录重编程，最终促使前列腺癌细胞形成PCSCs[38]。在此基础上，另一项有关基因表达谱研究结果表明，与癌症干细胞相关的基因，如OCT4、SOX2、NANOG、BMI1、BMP2、CD44、SOX9和ALDH1均在恩杂鲁胺耐药细胞中显著上调，而富集的细胞信号通路包括与 RUNX2、hedgehog、整合素和与弹性纤维相关分子有关的信号通路[39]。总之，表面标记物、miRNA、干细胞相关转录因子和信号通路共同调控这PCSCs的干性特性。

3、前列腺癌干细胞与治疗抵抗的发生密切相关

ADT是晚期前列腺癌患者的一线治疗方式[40]。无论是前列腺肿瘤扩散至淋巴结、前列腺特异性抗原(PSA)升高后的生化复发、无症状转移和局部进展的前列腺肿瘤，ADT都被公认为一线治疗方案[41]。经ADT治疗后，70%～80%的患者在前2年内疾病症状得到缓解，但大多数患者最终会出现ADT抵抗，导致更具侵袭性和致命性的去势抵抗性前列腺癌(CRPC)[42]。

3.1 ADT治疗诱导了PCSCs形成

既往大部分基于AR受体变化的CRPC形成机制研究，都聚焦于AR受体在数量的变化[43,44]、性质的突变[45,46,47,48],相关治疗药物和策略也是围绕AR受体相关分子特性和信号通路而制定的[49,50,51],这可能是目前ADT治疗仍然具有局限性的原因。而一个新兴的概念是，在抗雄激素治疗阶段，由于AR受体在肿瘤内部表达的差异分布以及异质性[52],逐渐诱导前列腺癌中因AR受体阴性而不受抗雄激素治疗影响的细胞形成PCSCs[53],使前列腺癌得以自我更新，在抗雄激素背景下恢复生长并获得耐药性，也就是基于PCSCs发展形成的CRPC[54]。ADT已被证明可以将大量前列腺癌细胞重编程为PCSCs[38,39]。

3.2 基于PCSCs的ADT耐药形成机制

一项机制途径分析(IPA)数据分析显示，行ADT治疗的患者中存在增强的PI3K/AKT、ERK/MAPK和Wnt/β-catenin信号通路，也就是AR的基因组的改变，无论是通过扩增还是突变，都倾向于增加相关干细胞标志物的表达[55]。其中已有学者验证了Wnt/β-catenin通路的抑制能对抗去势抵抗性前列腺癌对恩杂鲁胺耐药性[56]。体外和体内抗雄激素剥夺的前列腺腺癌表达SOX2升高，而SOX2在维持上皮组织中的成体干细胞中起着至关重要的作用[57]。事实上，PCSCs和AR信号传导之间似乎存在负相关，有研究表明抗雄激素或基因沉默抑制AR通过上调IL-6/STAT3信号转导促进PCSCs的表型和功能；而在人前列腺癌标本中，高水平的STAT3表达与高水平的肿瘤干细胞标志物一致，但AR表达低或不存在[58]。另外，对早期局限性前列腺癌，除根治性前列腺切除术外，有22%～69%的患者在放疗(RT)后出现生化复发[59,60],临床上表现出了对放疗的抵抗性，而PCSCs具有很强的放化疗抵抗性[61]。RT是通过DNA单链或双链断裂直接杀死细胞，或借过量活性氧(ROS)的产生间接杀死细胞[62],而PCSCs放疗抵抗性得益于DNA修复和ROS清除能力的增强和相对静止的状态[61,63]。

因此，靶向PCSCs的治疗有望成为继ADT和RT失败后补救新策略。尽管正常前列腺干细胞与PCSCs表型很相似，但也有不同之处。正常前列腺干细胞数量基本保持不变，细胞结构和位置也相对固定，但随着前列腺癌的生长，PCSCs的数量会随着时间的推移而增加，细胞结构和位置会随诱导环境而发生变化。前列腺癌目前的药物治疗只针对大部分肿瘤细胞，而忽略了PCSCs。因此，需要研发靶向PCSCs的新药物。识别出PCSCs和正常前列腺干细胞在增殖和分化途径的差异点可能为PCSCs提供选择性治疗[64]。然而，目前有关靶向PCSCs的治疗实践鲜有报道。

4、前列腺癌干细胞促进了肿瘤侵袭、转移

PCSCs的存在不仅很好解释了治疗抵抗机制，也为肿瘤复发、转移探究提供了新视角。在过去十余年的研究，已经逐渐明确了PCSCs在前列腺癌转移中的关键作用。

4.1 前列腺癌细胞的循环

有研究表明，当肿瘤细胞在原发灶中生长环境受到不利影响时，如缺氧、生长空间不足或者药物攻击，肿瘤干细胞便会推动肿瘤侵袭、转移[65,66]。当肿瘤通过循环系统发生转移时，CSCs通过EMT具有了更强的侵袭性而发生移位，而存在于外周血液中的肿瘤细胞此时被命名为循环肿瘤细胞(CTCs)[67]。在一项纳入了局部晚期前列腺癌20例、转移性去势抵抗性前列腺癌40例、紫杉烷难治性前列腺癌15例和健康对照患者15例的临床研究中，结果显示晚期转移性前列腺癌患者血液中比起对照组，出现了更多的CTCs[68]。

4.2 前列腺癌细胞的扩散

癌细胞在扩散和向转移部位的传播过程中，EMT对CSCs的调控作用至关重要[69,70]。有研究表明，经过EMT诱导转化的乳腺癌细胞具有了CSCs特性和更高的肿瘤细胞成球率和克隆集落形成率[71]。有研究报道，前列腺癌细胞在转移至骨组织时，和PCSCs之间存在相互作用，基质衍生因子1(SDF-1,又称CXCL12)由骨髓微环境中的成骨细胞产生，它能吸引PCSCs进入骨环境，并占据造血干细胞生态位，促进PCSCs定殖形成转移瘤[72,73]。在基础细胞研究中，前列腺癌细胞系DU145、LNCaP通过侵袭性实验和EMT标志物检测，表现出了更强的侵袭性，高水平的干细胞标志物提示具有自我更新能力，并在异种移植中观察到了DU145、LNCaP更强的致瘤性[27,74]。在分子机制层面，近期有报道探究了HDAC9对PCSCs发生EMT进程中存在明确的抑制作用，有助于开发控制前列腺癌转移的治疗新靶点[75]。总之，大量研究表明，PCSCs是前列腺癌细胞扩散的关键节点。

目前，关于PCSCs驱动前列腺癌进一步恶性发展，大部分研究工作聚焦于临床现象的描述和细胞表型的观察，虽部分研究已开始涉足探究背后的分子机制和信号通路，但PCSCs与前列腺癌的侵袭、迁移和转移之间的相互关系有待更深入的研究。目前靶向PCSCs的先进治疗策略逐步被探索，如miRNA、纳米技术、化疗、免疫疗法、CRISPR/ Cas9基因编辑系统和光热消融(PTA)疗法[76]。有研究显示，通过纳米技术向前列腺癌细胞高效递送Wnt通路信号抑制剂，能有效抑制PCSCs的细胞干性[77]。TR治疗中，分次照射(FIR)显着上调RT抗性PCSCs的B7-H3表达，而B7-H3 CAR-T 细胞对FIR处理的PCSCs的细胞毒性是有效的[78]。因此，寻找特异性靶向PCSCs的新药物和疗法，以降低前列腺癌转移的风险是值得进一步探索的。

5、展望

对于转移性激素敏感性前列腺癌患者而言，ADT对绝大部分患者疗效是显著的。然而，CRPC的形成使该疾病变得更加棘手。虽然PCa的耐药机制和转移已被广泛研究，然而目前对其认识仍然不完整。PCSCs起源细胞差异和多样的可塑性导致了不同的肿瘤亚型生成，能很好的解释临床上PCa在组织病理学、分子特性、治疗反应和疾病结局等方面均存在显著差异。PCSCs似乎赋予了肿瘤细胞适应各种治疗环境的变化能力，这也为开发针对PCSCs的治疗增加了困难。PCSCs这不仅是肿瘤进展和转移的驱动因素，也可能是肿瘤复发并获得耐药性的始动因素。根除这该细胞群可能会提高当前治疗方法的疗效并延长前列腺癌的生存期。

展望未来，对PCSCs的起源、特征以及标志分子和诱导信号通路的进一步研究，将增强对前列腺癌转移和放化疗抵抗的认识，也将推进新治疗靶点的识别和新抗前列腺癌药物的研发。

基金资助:国家自然科学基金资助项目(NO:81860524); 遵义医科大学研究生科研基金立项课题(NO:ZYK158);

文章来源:何品刚,张能.前列腺癌干细胞在治疗抵抗和肿瘤转移中的研究进展[J].遵义医科大学学报,2024,47(06):636-642.