综述：哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路在乳腺癌干细胞（BCSCs）中的作用：机制与治疗潜力

《Stem Cell Research & Therapy》：The role of the mTOR pathway in breast cancer stem cells (BCSCs): mechanisms and therapeutic potentials

这篇综述聚焦乳腺癌干细胞（BCSCs），深入剖析哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路在其中的关键作用，涵盖细胞及分子机制、对治疗耐药性的影响，并探讨多种靶向治疗策略，为乳腺癌治疗提供新思路，值得相关领域研究者阅读。

　　

引言

2022 年，乳腺癌成为全球女性中最常见的癌症，严重威胁女性健康。它具有高度异质性，分为 Luminal A、Luminal B、HER-2 阳性和三阴性乳腺癌（TNBC）等分子亚型，各亚型在分子特征、临床结局和治疗反应上差异显著。乳腺癌干细胞（BCSCs）作为肿瘤中的特殊群体，拥有自我更新、分化和对传统疗法耐药的特性，在肿瘤发生、转移和复发中扮演关键角色。TNBC 中 BCSCs 比例较高，而 Luminal 亚型中较少且常与内分泌耐药相关。

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是一种丝氨酸 / 苏氨酸激酶，在细胞生长、代谢、自噬等过程中起重要调节作用，其信号通路在癌症中频繁失调，推动肿瘤进展。在 BCSCs 中，mTOR 通路的激活对维持其干细胞特性至关重要，因此靶向 mTOR 通路有望为乳腺癌治疗开辟新途径。本综述旨在全面阐述 mTOR 通路在 BCSCs 中的重要意义、分子关联及其作为治疗靶点的潜力。

mTOR 在 BCSCs 中的细胞机制

mTOR 是细胞功能的关键调节因子，能感知营养、生长因子和细胞应激等信号，进而调控蛋白质合成、能量代谢、自噬和免疫反应等通路。激活 mTOR 可促进细胞生长和存活，抑制则诱导自噬和细胞死亡，它还在细胞发育和免疫细胞功能调节中发挥作用。

转移

BCSCs 凭借自我更新、逃避凋亡和适应微环境的能力，在肿瘤转移中起核心作用。mTOR 在转移过程中作用多面且关键，它参与促进上皮 - 间质转化（EMT），通过调节 RhoA 和 Rac1 等通路影响细胞骨架重排、运动和侵袭，还能上调 EMT 转录因子，增强肿瘤细胞侵袭性，促进细胞外基质降解和肿瘤扩散。

然而，在高胶原密度的肿瘤微环境中，ERα⁺（Luminal B）乳腺癌的 mTOR 信号通路活性增加，CSCs 数量增多，肿瘤侵袭性和转移性增强。而且，mTOR 抑制剂对这类肿瘤的肺转移疗效不佳，表明转移机制与原发肿瘤生长机制存在差异。此外，干细胞样转录重编程会导致乳腺癌对 mTOR 抑制产生转移抗性，EVI1 和 SOX9 在其中起关键作用，靶向这一轴可能克服耐药并抑制转移。

代谢

mTOR 通过 mTORC1 和 mTORC2 两个复合物，协调细胞的多种代谢过程，如蛋白质合成、葡萄糖代谢、脂质合成和谷氨酰胺代谢等，对细胞生长、增殖和存活至关重要，是癌症治疗和代谢疾病的潜在靶点。

禁食模拟饮食（FMD）可通过调节 mTOR 通路抑制 TNBC 进展和 CSC 逃逸机制，它降低葡萄糖水平，抑制 CSCs 中的 mTOR 激活，同时激活分化癌细胞中的 mTOR，促进肿瘤消退，并预防 mTOR 抑制剂引起的高血糖。糖酵解抑制剂 2 - 脱氧葡萄糖（2DG）可通过抑制己糖激酶破坏糖酵解，间接下调 mTOR 通路，与二甲双胍联合使用可增强对 TNBC 的治疗效果。

EMT 会引发乳腺癌细胞代谢重编程，影响谷氨酰胺代谢，使间充质乳腺癌干细胞对 mTOR 抑制更为敏感。二甲双胍作为抗糖尿病药物，可抑制异常糖酵解，激活 AMPK 信号通路，抑制 mTOR，减少蛋白质合成和细胞增殖。在 TNBC 中，高葡萄糖浓度会削弱二甲双胍的疗效，而葡萄糖饥饿则增强其对干细胞的细胞毒性，表明在 TNBC 治疗中考虑代谢因素的重要性。此外，二甲双胍还能增强放疗对 BCSCs 的疗效，选择性消除 BCSCs。

自噬

mTOR 在自噬调节中起关键作用，营养充足时，它磷酸化 ULK1 等自噬起始复合物，抑制自噬；营养缺乏或能量水平低时，mTOR 活性被抑制，ULK1 复合物激活，启动自噬。同时，mTOR 还磷酸化其他自噬相关蛋白，调节自噬体形成，维持细胞内环境稳定。

HDAC6 在 BCSCs 和分化癌细胞中对自噬的调节作用不同，在 BCSCs 中抑制 HDAC6 会减少自噬，而在分化癌细胞中则促进自噬，这凸显了 HDAC6 在癌症生物学中的复杂作用。Rottlerin 可抑制 BCSCs 中的 Akt/mTOR 信号通路，诱导细胞凋亡，为治疗乳腺癌提供了新策略。

铁死亡

铁死亡是一种铁依赖性的程序性细胞死亡方式，特征为脂质过氧化和膜损伤。CSCs 的铁代谢异常，使其对铁死亡诱导敏感，靶向铁死亡有望选择性消除 CSCs，改善癌症治疗效果。

mTOR 抑制对 BCSCs 具有双重作用，既能破坏关键代谢通路，又能抑制铁死亡。但使用铁死亡诱导剂，如沙利霉素（Sal），可克服这种抑制，通过螯合铁离子引发氧化应激和脂质过氧化，诱导 BCSCs 发生铁死亡。而且，铁死亡选择性作用于 BCSCs，对正常细胞影响较小。线粒体电压依赖性阴离子通道 1（VDAC1）影响细胞氧化还原平衡和脂质代谢，在 BCSCs 中沉默 VDAC1 可引发代谢重编程，减少 CSC 数量，诱导细胞分化，为乳腺癌治疗提供新方向。

EMT

EMT 会显著改变乳腺癌细胞的代谢，影响谷氨酰胺利用、氧化还原平衡和药物敏感性。EMT 使细胞对 mTOR 抑制剂更敏感，降低细胞内谷胱甘肽（GSH）水平可增强这种敏感性。

长期暴露于转化生长因子 -β（TGF-β）会稳定 EMT，增强 BCSCs 特性和耐药性，而 mTOR 抑制可减少 CSC 群体，抑制肿瘤生长和耐药性。BYL-719（alpelisib）作为 PI3K/AKT/mTOR 信号通路的选择性抑制剂，可破坏 EMT 过程，抑制 BCSCs 的自我更新能力，增强其对凋亡的敏感性。沙利霉素和布地奈德的联合治疗可通过调节 mTOR 信号通路逆转 EMT，抑制 BCSCs 的干性和侵袭性。

mTOR 在 BCSCs 中的分子机制

mTOR 通过多种分子相互作用参与癌症发生发展。PI3K/Akt 通路激活可刺激 mTOR 活性，促进细胞生长和存活；mTOR 还影响缺氧反应通路、调节自噬、通过转录因子影响基因表达，这些相互作用的失调促进了癌症的发展，使 mTOR 成为癌症治疗的重要靶点。

PI3K/AKT 通路

PIK3CA 基因突变编码 PI3K 的催化亚基（p110α），在 BCSCs 中，该突变促进细胞自我更新、肿瘤发生和对治疗的抗性，增强干细胞特性，驱动肿瘤进展。核定位的 Akt 可增强 mTOR 激活，促进 CSC 维持和增殖。相比靶向 PI3K，直接抑制 mTOR 对减少乳腺癌细胞增殖、肿瘤生长、迁移和干性更有效，且不受 PIK3CA 突变状态影响。

干细胞标记物相关通路

SOX2 过表达与 mTOR 通路激活相关，可使腔样乳腺癌细胞获得 CSC 样特性。在 TNBC 细胞中，ST8SIA1 通过激活 FAK-AKT-mTOR 信号通路调节 SOX2 表达。莫能菌素和厄洛替尼联合抑制 PI3K/AKT/mTOR 通路，可下调 SOX2，抑制 TNBC 干细胞特性。

mTOR 及其抑制剂通过翻译重编程调节 NANOG 表达，mTOR 抑制会导致某些 NANOG mRNA 亚型选择性翻译，增加 NANOG 蛋白水平，促进 BCSCs 积累，而 ISRIB 可减轻这种影响。

Notch1 激活通过 IKKα 磷酸化 mTORC2 的 Rictor，激活 AKT，调节线粒体氧化磷酸化，支持 BCSCs 存活，靶向该通路有望治疗 TNBC。

胰岛素样生长因子 1 受体（IGF-1R）在 BCSCs 中活性升高，通过激活 PI3K/Akt/mTOR 通路，维持 BCSCs 特性，促进肿瘤生长。抑制 IGF-1R 可减少 BCSCs 特性，降低肿瘤生长。IGF-1R/PI3K/AKT/mTOR 和 Hippo 通路相互作用，共同调节 BCSCs。

AMPK 激活可抑制致癌通路，促进细胞凋亡，在乳腺癌治疗中具有潜力。FND-4b 作为 AMPK 激活剂，可抑制乳腺癌细胞生长，诱导凋亡，且对 ER + BC 细胞更敏感，同时可减弱 mTOR 信号传导。

慢性暴露于 TGF-β 诱导和稳定 EMT，增强肿瘤干性和耐药性，与 mTOR 信号增加相关。抑制 mTOR 信号可减少干细胞表型，增加对化疗药物的敏感性。

非编码 RNA 和其他调节蛋白

非编码 RNA（ncRNAs）如 microRNAs（miRNAs）、长链非编码 RNAs（lncRNAs）和环状 RNAs（circRNAs）可在多个层面调节 mTOR 信号通路。在 BCSCs 中，miR-99a 直接靶向 mTOR 信号通路，抑制其表达，减少下游靶标的表达，调节 CSC 特性。miR-125b 等 miRNAs 的失调与乳腺癌对芳香化酶抑制剂（AIs）的耐药性相关，激活 AKT/mTOR 通路，促进癌症进展。

TIPE2 通过调节 mTOR 通路抑制 BCSCs 的自我更新和迁移能力；EMP3 抑制乳腺癌细胞的 S 期进入和 DNA 复制，增强化疗敏感性，调节 Akt-mTor 通路，影响干细胞特性；Heregulin 增加 BCSCs 比例，减弱 mTOR 抑制剂的作用，促进乳腺癌的侵袭性和耐药性；PD-L1 表达与乳腺癌预后不良相关，BCSCs 通过 Notch3/mTOR 轴抑制 PD-L1 表达，逃避免疫监视；HIF-1α 和 HIF-2α 通过激活 mTOR 信号通路，促进 BCSCs 特性和肿瘤进展；ST8SIA1 调节 BCSCs 功能，与肿瘤进展相关；SALL1 作为肿瘤抑制因子，通过调节 mTOR 信号通路抑制乳腺癌细胞生长；PROCR 激活多种信号通路，影响 mTOR 信号，维持乳腺癌细胞的干性；GSK3 通过调节 mTOR 通路影响 BCSCs 的增殖、存活和代谢，其失调与癌症相关。

mTOR 在 BCSCs 化疗耐药中的作用

mTOR 在 CSCs 的放化疗耐药中起关键作用，它调节细胞生长、代谢、自噬和存活等过程，促进 CSC 存活和自我更新，赋予细胞对化疗和放疗的抗性，了解其与耐药机制的相互作用有助于开发针对性治疗策略。

放射抗性

抑制 PI3K/mTOR 通路可使 BCSCs 对放疗更敏感，如 PKI-402 可减少 CSC 集落形成能力，增强辐射诱导的凋亡，增加 DNA 双链断裂。雷帕霉素抑制 mTOR 可降低 BCSCs 的自我更新能力，通过抑制 MnSOD 和 Akt 通路，增加 ROS 活性和不对称细胞分裂，提高放疗疗效。

化疗抗性

mTOR 通过多种机制介导 BCSCs 的化疗抗性。它促进 BCSCs 存活和自我更新，维持干细胞表型；激活 mTOR 可促进药物外排泵（如 ABC 转运蛋白）的表达，减少细胞内药物积累，ABCC1 和 ABCB1 在乳腺癌中受 mTOR 调节，介导药物外排；mTOR 还增强 DNA 修复机制和抗凋亡通路，帮助 BCSCs 逃避化疗损伤，促进免疫逃逸和肿瘤微环境的支持，增强化疗抗性。因此，靶向 mTOR 有望克服化疗抗性，改善乳腺癌治疗效果。

靶向 BCSCs 中的 mTOR

由于 mTOR 通路在调节 CSC 维持和存活的关键过程中起核心作用，CSCs 的自我更新和分化能力导致肿瘤发生、进展和治疗耐药，且其 mTOR 活性通常较高，与肿瘤恶性行为和耐药相关。因此，靶向 mTOR 通路可破坏 CSC 维持和自我更新，减少肿瘤生长和复发，有望选择性消除治疗耐药细胞，改善癌症治疗效果。

选择性 PI3K/Akt/mTOR 抑制剂

依维莫司（Everolimus）是 mTOR 的口服抑制剂，对 TNBC 细胞系有抗肿瘤活性，尤其对基底样亚型效果明显，但对具有 CSC 特征的细胞疗效较弱。在体内，它对基底样乳腺癌异种移植模型有显著抗肿瘤作用。依维莫司与来曲唑联合使用，可有效抑制人乳腺癌干细胞的增殖，促进凋亡，抑制细胞周期进展，减少集落形成和肿瘤体积。

VS-5584 通过抑制 PI3K 和 mTOR，破坏关键信号通路，选择性消耗乳腺癌模型中的 CSC 群体，对肿瘤微环境产生影响，具有治疗乳腺癌的潜力。

PF-04691502 作为 mTOR 和 PI3K 的双重抑制剂，可减少乳腺球形成，抑制他莫昔芬诱导的 mTOR 信号激活，有望克服乳腺癌的内分泌耐药。

B591 是一种新型泛 PI3K 抑制剂，选择性抑制 PI3K/Akt/mTOR 信号通路，优先靶向 CSCs，抑制乳腺球形成，减少 CSC 标记物表达，降低肿瘤播种能力，在小鼠模型中可减少肿瘤负担，延缓肿瘤复发。

NVP-BEZ235 作为 PI3K 和 mTOR 的双重抑制剂，可减少 BCSCs 比例，抑制细胞生长和存活，诱导凋亡，但对干细胞基因表达无抑制作用。BEZ235 和 MLN128 可抑制 mTORC1/2，但会激活 Notch1 信号，促进 TNBC 中 CSC 样群体的存活。

PKI-402 是 PI3K/mTOR 生存通路的 ATP 竞争性双重抑制剂，对非干细胞癌细胞的增殖抑制作用强于 BCSCs，但可增强 BCSCs 对放疗的敏感性。

单克隆抗体

单克隆抗体可精准靶向特定细胞或分子。曲妥珠单抗（Trastuzumab）是用于 HER2 阳性乳腺癌治疗的单克隆抗体，与依维莫司联合使用，可增强对乳腺癌干细胞生长的抑制作用，诱导细胞周期停滞和凋亡，减少克隆形成能力，在体内可减小肿瘤尺寸。曲妥珠单抗与 PI3K 抑制剂或 mTOR 抑制剂联合使用，可协同抑制 CSC 生长，减少耐药 CSC 的产生。

迪努妥昔单抗（Dinutuximab）靶向 GD2，抑制 GD2 阳性 BCSCs 的黏附、迁移和乳腺球形成，抑制 mTOR 信号通路，与激活的自然杀伤（NK）细胞联合使用，可增强治疗效果。

天然产物

天然产物在癌症治疗中具有潜力，如红景天苷、冬凌草甲素、姜黄素等可调节 mTOR 活性，且副作用较小。它们通过调节 PTEN 和 Akt 等上游调节因子或直接抑制 mTOR 复合物发挥抗癌作用。目前虽临床研究有限，但临床前研究显示出其作为替代或辅助治疗的潜力。

熊果酸（Ursolic acid）可减少 BCSCs 比例，抑制乳腺癌细胞迁移和侵袭，调节 PTEN 和 FAK/PI3K/Akt/mTOR 信号通路。

十五烷酸（Pentadecanoic acid）通过调节 mTOR 信号通路，抑制 MCF-7/SCs 的干性特征，诱导凋亡，抑制肿瘤生长。

薯蓣皂苷（Dioscin）抑制 BCSCs 的增殖、迁移、侵袭和集落形成，诱导细胞周期停滞，抑制 AKT/mTOR 信号通路。

槐定碱（Sophoridine）衍生物可诱导 BCSCs 凋亡，抑制细胞增殖，调节凋亡蛋白和细胞周期，抑制 mTOR 信号通路。

人参皂苷（Ginsenosides）中的 SRg3 和 RRg3 可通过 mTOR 通路靶向 BCSCs，组合使用可抑制 TNBC 细胞迁移，减少乳腺球形成和 BCSCs 比例，调节 AKT/mTOR 信号通路。

抹茶绿茶（Matcha green tea）可抑制 BCSCs 的增殖，减少乳腺球形成，调节 mTOR 信号通路，诱导代谢重编程。

特级初榨橄榄油中的成分可抑制 BCSCs 功能，作为 mTOR 的 ATP 竞争性抑制剂，抑制 DNA 甲基转移酶，与其他药物协同增强抗 BCSCs 效果。

槲皮素（Quercetin）抑制 BCSCs 的活力、增殖和自我更新能力，调节 PI3K/Akt/mTOR 信号通路，减少肿瘤生长和转移潜力。

其他药物

BIBR1532 作为选择性端粒酶抑制剂，可诱导 BCSCs 凋亡和细胞周期停滞，下调 mTOR 通路相关基因，具有治疗乳腺癌的潜力。

AZD4547 抑制 FGFR 信号通路，减少 CSCs/TICs 比例，抑制肿瘤球形成，对 ErbB2 过表达的乳腺癌有预防和治疗作用。

二甲双胍（Metformin）通过调节 AMPK 和 mTOR 信号通路，减少 BCSCs 群体，诱导细胞周期停滞和凋亡，增强对癌症治疗的敏感性，与热疗联合使用可增强疗效。此外，它还可预防 ErbB2 介导的乳腺癌发展，抑制 CSC 亚群。

布福莫汀（Buformin）抑制线粒体复合物 I，激活 AMPK，下调 mTOR 通路，减少癌细胞的干性，对 erbB-2 过表达的乳腺癌有治疗潜力。

硫利达嗪（Thioridazine）与卡铂联合使用，可协同抑制 TNBC，靶向 BCSCs，诱导凋亡，抑制肿瘤生长。SB-699,551 作为 5-HT5A 受体拮抗剂，可破坏 PI3K/AKT/mTOR 轴，减少 BTICs 活性，抑制肿瘤生长。

纳米颗粒

纳米颗粒可实现精准药物递送，提高癌症治疗效果。金纳米颗粒（AuNPs）可作为药物载体，克服乳腺癌干细胞的耐药性，通过诱导铁依赖性细胞死亡、抑制 mTOR 通路等机制发挥作用。

负载拉帕替尼和假叶树酸 B（PAB）的铁蛋白纳米颗粒（L/P@Ferritin）可靶向 TNBC 细胞，诱导铁死亡，抑制肿瘤生长。

喹吖因 - 金杂化纳米颗粒（QAuNP）经近红外（NIR）光照射后，可抑制乳腺癌血管生成和肿瘤进展，下调 PI3K/AKT/mTOR 通路。

基于 microRNA 的疗法

miRNAs 参与调节<