がん幹細胞を標的としたバイオイメージングと化学療法の展望

Cancer stem cell-targeted bio-imaging and chemotherapeutic perspective.

• Jiyou Han
• Miae Won
• Ji Hyeon Kim
• Eugeine Jung
• Kyungim Min
• Paramesh Jangili
• Jong Seung Kim

抄録

がん幹細胞（CSC）は、腫瘍開始細胞（TICs）とも呼ばれ、その急速な増殖、遊走、およびがんの再発における役割のために、集中的に研究されてきました。一般に、CSCマーカー陽性細胞（CD133、CD44、CD166、アルデヒド脱水素酵素（ALDH）、上皮細胞接着分子（EpCAM））は、がんを開始する能力が100倍に増加している。不均一な腫瘍塊の中では、約0.05～3%の細胞のみがCSCであると疑われ、低酸素下で増殖することができる。興味深いことに、CSC、がん細胞、正常幹細胞は、活性酸素種（ROS）産生のための酸化還元系の阻害や薬剤耐性トランスポーターの高発現など、多くの細胞化学的特性を共有しています。しかし、正常幹細胞と比較して、CSCは、酸化的リン酸化（OXPHOS）と解糖を主なエネルギー源として切り替えるという独特の代謝の柔軟性を発達させています。CSCと他の癌細胞や正常幹細胞との間には類似性があるため、CSCに特異的な化学療法やバイオイメージング試薬は限られたものしか開発されていない。この短いレビューでは、CSCを標的とした化学療法およびバイオイメージング試薬の設計に焦点を当てて、CSCに関する現在の知識に対処する。

Cancer stem cells (CSCs), also called tumor-initiating cells (TICs), have been studied intensively due to their rapid proliferation, migration, and role in the recurrence of cancer. In general, CSC marker-positive cells [CD133, CD44, CD166, aldehyde dehydrogenase (ALDH), and epithelial cell adhesion molecule (EpCAM)] exhibit a 100-fold increased capacity to initiate cancer. Within a heterogeneous tumor mass, only approximately 0.05-3% of cells are suspected to be CSCs and able to proliferate under hypoxia. Interestingly, CSCs, cancer cells, and normal stem cells share many cytochemical properties, such as inhibition of the redox system for reactive oxygen species (ROS) production and high expression of drug resistance transporters. However, compared to normal stem cells, CSCs develop unique metabolic flexibility, which involves switching between oxidative phosphorylation (OXPHOS) and glycolysis as their main source of energy. Due to the similarities between CSCs and other cancer cells and normal stem cells, limited chemotherapeutic and bio-imaging reagents specific for CSCs have been developed. In this short review, we address the current knowledge regarding CSCs with a focus on designing chemotherapeutic and bio-imaging reagents that target CSCs.