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　　【摘要】 近年来越来越多关于肿瘤干细胞的研究已经为许多人类肿瘤提供了新的临床治疗途径。全面而深刻地认识和研究肿瘤干细胞能更好地了解它在导致肿瘤形成上的一些分子学事件，并且能为临床提供更多精确的诊断方法和有效的治疗手段。和许多其他人类肿瘤一样，目前已经有研究证明在人甲状腺癌中也存在肿瘤干细胞，但是他们在肿瘤发生发展方面的具体作用机制尚未完全明确。在本文中，笔者将讨论甲状腺肿瘤干细胞的起源与其在分子和细胞方面的生物学特性。同时探讨人甲状腺肿瘤干细胞对发现新的临床治疗途径的潜在作用。

　　【关键词】 甲状腺干细胞； 甲状腺肿瘤干细胞； 状癌； 未分化甲状腺癌； 致瘤性

　　甲状腺癌是临床上最常见的内分泌恶性疾病，也是内分泌肿瘤中最常见的死亡原因。近年来其全球发病率一直处于上升阶段，尽管越来越多的新技术已经应用到临床的诊断和治疗中，但随着对其分子学发病机制的深入研究，分子靶向治疗将会是未来诊断和治疗甲状腺癌的一个新方向。

　　在临床上甲状腺癌的病理类型主要包括状癌、滤泡状癌和未分化癌。其中大部分肿瘤都发生于内胚层起源的滤泡细胞，这是甲状腺组织中细胞数目最多的一部分。状癌和滤泡状癌分别占甲状腺肿瘤的80%～85%和10%～15%，这两种病理类型分化良好，在临床治疗上主要采取外科手术后化疗或放疗的治疗方法，预后良好[1]。与其相反，临床上罕见的未分化癌通常呈一个高侵袭性、进展迅速的恶性临床过程，因为这类肿瘤缺乏摄碘受体故对化疗或放疗不敏感，临床预后较差。目前临床上主要用紫杉醇治疗未分化癌，然而这也并不能有效地减弱它的恶袭能力，因此迫切地需要新的治疗手段。除了这些来源于滤泡细胞的肿瘤外，还有一种来源于滤泡旁C细胞分化的甲状腺髓样癌，发病率约为5%，临床治愈率极低，极易发生局部或远处转移，如肝、肺、骨骼和脑等，手术治疗后极易复发[2]。近期的研究发现在一些人类癌症中存在肿瘤干细胞，这改变了关于致瘤和肿瘤治疗策略上的一些观点[3]。目前已经有研究证明肿瘤是由一些非正常细胞驱动发生的，这些细胞叫做肿瘤干细胞，它们对启动和维持肿瘤生长起着十分关键的作用。这些肿瘤始动细胞已经在一些人类肿瘤中得到了证实，如乳腺癌和结肠癌[4-5]。最近又有新的研究证实在甲状腺癌中也存在肿瘤干细胞[6]。正因为如此，鉴别和认识这种具有致瘤作用的肿瘤干细胞，对寻找和发现更多靶向的、有选择性的和个体化的治疗甲状腺癌的方法极其重要。

　　研究发现甲状腺组织具有自我更新能力已经有很长一段时间了，然而直到最近才被认识到是因为存在成体干细胞才使它有这种自我更新能力。在成熟的甲状腺组织中存在甲状腺干细胞群是1992年被Dumont[7]证实的。他的实验是通过在小鼠模型内注入微小数量的这种细胞从而使甲状腺移植物在小鼠体内生长。这一发现又被Thomas在2006年得到更好地验证[8]。他在人甲状腺肿的甲状腺标本中检测到一群表达多能性的干细胞因子Oct-4，内胚层因子Gata-4和HNF4a，还有TTF和Pax8等因子的成体干细胞。不久，这一假设被Lan等[9]用实验证明。他从原代培养的甲状腺细胞中分离出甲状腺干细胞，而且在体外试验中证实了这种细胞有分化成甲状腺细胞的能力。已经有文献描述了几种类型的甲状腺干细胞：滤泡细胞的祖细胞起源于内胚层，C细胞的祖细胞起源于神经脊，还有一种是滤泡细胞和C细胞的共同祖细胞。这些不同类型的甲状腺干细胞都能通过基因突变而引发甲状腺肿瘤[10-11]。

　　传统的多级多阶段原因导致肿瘤发生的观点认为：甲状腺癌的发生是由于长期积累的甲状腺细胞基因组损伤，导致抑癌基因缺失或致癌基因激活从而发生肿瘤。根据这一观点，那么甲状腺细胞就能通过发生RAS和BRAF突变，或RET/PTC和Trk重排而发生状癌，也可以通过RAS基因点突变或PAX8/PPARγ重排而发生滤泡状癌。相反，未分化癌是通过分化型癌发生p53基因点突变而引起的[12]。

　　这种在分化型和未分化型肿瘤间发生基因组改变的多阶级致瘤假设的观点曾被Tallini质疑，因为他发现RET基因重排只发生在状癌而在未分化癌中没有发生[13]。另外，他们发现PAX8/PPARγ重排基因仅存在于滤泡状癌而在未分化癌从未被观察到[14]。最近的研究报道p53基因突变与未分化癌的高侵袭性密切相关，但是在其他类型的肿瘤中也有发现这一突变，甚至也发生在滤泡状癌中[12]。

　　以上这些发现说明如果按照这个多级致瘤假设理论分析甲状腺癌形成，那么就还有一些基因突变后的问题不能被解释。因此，近期又有一些研究提出了关于甲状腺肿瘤成因的另一个不同的观点：胎儿干细胞致癌假设理论。这一观点是根据肿瘤细胞是来源于胎儿甲状腺细胞的残留物，而且它有自我更新的能力，而不是来源于分化好的细胞。滤泡状癌、状癌和未分化癌被认为分别由前甲状腺细胞，甲状腺原始细胞和甲状腺干细胞的残留物产生而来。基因组的改变，包括RET/PTC和PAX8-PPARγ重排，以及BRAF基因突变都会影响胎儿甲状腺细胞分化而促进其增殖。尽管甲状腺干细胞代表着未分化癌的起源，但是它们也能促使前甲状腺细胞和甲状腺原始细胞产生。当甲状腺干细胞自己增殖时就会产生未分化癌，当其促使前甲状腺细胞和甲状腺原始细胞产生时，增殖的结果是产生分化型甲状腺癌。

　　这种由肿瘤干细胞产生甲状腺癌的观点很早以前就由几个学者提出过[11-12]。然而直到最近发现甲状腺肿瘤干细胞的存在才被证实[6]。

　　在甲状腺肿瘤的研究中发现了肿瘤干细胞，最主要是因为发现了能鉴别这种细胞的相关分子标记。例如有研究已经发现CD133是一个能在未分化细胞系中识别干细胞群的分子标记[15]。2010年Todaro的研究数据表明并不是所有的上皮样甲状腺癌标本的肿瘤干细胞中都能发现CD133[6]。相反，有研究发现醛脱氢酶1（aldehyde dehydrogenase1 ALDH1）活性增加与乳腺癌、胰腺癌甲状腺肿瘤干细胞及其生物学特性的研究进展、多发性骨髓瘤和肺癌的原发细胞有关[16-19]。

　　通过ALDEFLUOR试验在细胞分选过程中简单而精确地分析了有ALDH酶活性的甲状腺细胞的数量，结果表明三种不同组织学类型的甲状腺癌中未分化癌含有高表达ALDH的细胞比例最高，也许这与它的高恶性程度有关。同时，未分化癌中这种高表达ALDH的细胞与其他正常组织比具有更高的增殖能力，或者说自我更新能力。为了分析未分化癌中这种细胞是否保持有启动肿瘤生长的能力和了解其肿瘤的临床或病理学特点，例如其高侵袭性等，从状癌、滤泡状癌和未分化癌中分离出高表达ALDH的细胞，然后将其注入免疫功能不全的小鼠模型中。结果显示：在甲状腺状癌的小鼠模型中注入了高表达ALDH的细胞后发现肿瘤只在局部生长，而在甲状腺滤泡状癌的小鼠模型中注入了高表达ALDH的细胞后发现肿瘤渗透生长并压迫局部组织，例如压迫喉和气管。此外，在活体的未分化癌患者的全身影像学分析发现这种由高表达ALDH的细胞导致的肿瘤有一个高发的肺转移率。与相应的亲代肿瘤相比，移植后肿瘤的ALDH1、肌酸激酶19、甲状腺球蛋白的表达和肿瘤细胞数目都没有明显的变化，这就说明移植后的甲状腺肿瘤保持着与亲代肿瘤一样的恶性程度。

　　要描述这种甲状腺移植瘤的生长特性包括：能导致肿瘤生长和侵袭的特定的基因型改变，肿瘤生长的方式和有利于前期临床的靶向治疗方法。在对甲状腺肿瘤干细胞的基因转录程序的研究中发现：肿瘤干细胞潜在的致瘤性和高侵袭性与Met/Akt信号通路有关[6]。事实上，Todaro的研究已经发现如果激活Met、Akt和β连环蛋白，并且下调E钙黏蛋白就能导致一个发生肿瘤的表型，这也是形成未分化癌干细胞的主要因素。有趣的是，如果沉默Met或Akt能抑制描述上皮间质转化的两个关键转录因子Twist和Snail的表达，同时减弱未分化癌干细胞的转移和侵袭能力。这个关于Met/Akt信号能减弱甲状腺癌侵袭能力的观点在体内试验也得到了证实。将沉默了Met和Akt的未分化癌细胞转入小鼠的甲状腺组织中，之后用光子成像分析检测发现沉默Met和Akt能将甲状腺肿瘤干细胞的潜在侵袭能力基本彻底消除[6]。

　　其他许多团队则致力于研究激活PI3K/Akt信号通路是否能影响甲状腺癌的发生和进展，或潜在的治疗靶点。早在2009年国内就有研究者发现用特异的Akt信号抑制剂（哌立福辛）能阻断甲状腺癌细胞的增殖并促进其凋亡，这是通过激活PI3K/Akt信号通路并改变其基因型而实现的。西罗莫司类药物，是参与甲状腺细胞增殖调控过程中的一类丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶物质，与Akt信号抑制剂一样起着肯定的治疗肿瘤的作用[20]。

　　临床上治疗甲状腺癌的方法在最近二十年内都保持不变：状癌或滤泡状癌患者在外科手术后再接受一定剂量的放射碘治疗，用以破坏手术不能完全清除的少量癌细胞。另外，未分化癌的恶性程度很高，临床预后很差，这种肿瘤生长迅速，局部浸润易发，而且对放疗或化疗的效果很差，主要是因为缺乏摄碘受体[6]。

　　随着对甲状腺肿瘤发病机理的深入研究，人们可能会发现更多的新方法来治疗这些目前疗效不满意的肿瘤。之前已经有文献报道，甲状腺癌对化疗诱导的细胞程序性死亡方法抵抗就可能跟自分泌白介素4和白介素10有关，而这个过程是通过上调抗凋亡分子cFLIP，Bcl-xL和PED实现的[21-22]。随后，又有学者发现在未分化癌中，残留细胞的增殖能力和对死亡的耐受程度似乎与细胞因子信号抑制基因（suppressors cytokine signaling SOCS）的表达有关，它是通过下调Akt信号而影响Bcl-2家族蛋白的表达。在体内和体外试验中发现外源性表达SOCS-3和SOCS-5能减弱肿瘤的生长并明显提高化疗的效果，这是通过改变细胞凋亡和抗凋亡分子间的平衡而实现的。这些结果就说明SOCS调控细胞因子程序凋亡可能会是治疗高度恶性甲状腺癌过程中克服其抵抗化疗问题的一个新策略[23]。

　　甲状腺肿瘤干细胞是研究领域中一个惊喜的发现，它将为甲状腺癌的诊断和治疗提供很多重要的新线索。如果肿瘤干细胞有无限的自我更新和分化能力，那么这将是化疗中要克服的最主要的问题。目前治疗甲状腺癌的方法（手术、放疗、化疗）都能迅速杀灭已分化的癌细胞，但仍有少数静止的潜在肿瘤细胞被存留下来。最理想的治疗方法应是在杀灭已分化细胞的同时也要将潜在突变的肿瘤干细胞破坏掉。

　　尽管这种针对肿瘤干细胞的理想药物似乎很令人兴奋，但它也不是这么容易实现。肿瘤干细胞能通过多种机制逃避药物诱导的细胞死亡信号，包括上调ATP结合转运蛋白，激活DNA的修复能力和过表达抗凋亡分子。关于这点，鉴别甲状腺肿瘤始动细胞能够为在肿瘤干细胞的自我更新和化疗药物抵抗方面的研究中提供强有力的工具去更好地了解特殊基因和信号转导通路，例如Wnt/β连环蛋白通路。未分化甲状腺癌中激活这条通路似乎与抗肿瘤药的疗效有关，如单用选择性络氨酸激酶抑制剂（甲磺酸伊玛替尼）治疗就无效，尽管它是以β连环蛋白为靶分子，而且能够降低甲状腺肿瘤细胞的侵袭和增殖能力[15]。

　　有几种药物已经在试验中被研究。他们包括络氨酸激酶抑制剂，如和RET/PTC或RET信号通路有关的吡唑嘧啶PP2和Wnt/β连环蛋白通路有关的伊马替尼，还有激活PPARγ信号的噻唑烷二酮类等[24-27]。将来的挑战就是要发现新的特异的抑制剂去对抗最新在甲状腺状癌中发现的致癌基因BRAF和未分化癌中PI3K的激活[28-29]。关于高侵袭性的甲状腺髓样癌，最新的研究发现在体内或体外试验中有针对RET和FGF受体的特殊药物能抑制肿瘤的生长，这就说明有联合基因和药理学方法对治疗起有效作用[2]。

　　本文着重叙述了甲状腺肿瘤干细胞研究中的一些最新发现和成果，特别是未来治疗策略上存在的一些新挑战。全面而深刻地描述肿瘤始动细胞将有助于了解其在肿瘤发生中的潜在作用，也能明确目前抗肿瘤药物治疗中存在抵抗性或耐药性的一些可能机制。此外，这些细胞也能用于构造动物试验模型来进行活体内研究介导甲状腺肿瘤发生的分子事件，以及更好地研究和发现个体化治疗甲状腺癌的方案或敏感药物，这对于高恶性和高侵袭性的肿瘤来说极为重要。dLsct.com，