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　　[经典]肿瘤干细胞的研究新进展肿瘤干细胞的研究新进展【关键词】肿瘤干细胞；干细胞；肿瘤近年来随着肿瘤干细胞(Cancerstemcells,CSCTumourstemcells,TSC)在肿瘤组织中分离成功，并提出了肿瘤干细胞学说，为肿瘤研究提供了新的思路。肿瘤干细胞是存在于肿瘤组织中的一小部分具有干细胞性质的细胞群体，均具有自我更新能力和不定向分化潜能,并可导致肿瘤发生。现认为肿瘤干细胞是肿瘤形成及其不断生长的根源。肿瘤干细胞的分离及鉴定。1997年Bonnet等sup/sup首次确认了人类急性髓性白血病中肿瘤干细胞的存在，并成功分离出来。研究发现只有0.2%〜1%的细胞亚群有持续的克隆形成能力，与造血干细胞有相似的表型，即CD34+CD38-Thy-细胞，这种细胞移植到NOD/SCID小鼠后能形成类似AML的肿瘤细胞。Al-Hajjsup/sup和Clarkesup腺肿瘤中分离出了肿瘤干细胞，即CD44+CD24-/lowLin-细胞，只需100即能100%形成肿瘤，CD44+CD24+细胞不能形成肿瘤。这是首次在实体瘤中发现肿瘤干细胞的存在。Ignatovasup/sup等在人类脑部肿瘤中发现了CD133+肿瘤干细胞，为肿瘤干细胞的存在再次提供了强有力证据。Singh等sup[5]/sup从人脑瘤中分离出CD133+和CD133-脑瘤细胞，只有CD133+的肿瘤细胞才能在体外培养中形成肿瘤球，具有较强的自我更新能力及增殖致瘤能力，仅需100个细胞就可以使NOD/SCID小鼠形成新的肿瘤，并能连续传代致瘤。而CD133-的肿瘤细胞数量虽占多数，却不能使小鼠形成肿瘤。Houghton等〈sup/sup研究发现在慢性螺旋杆菌感染时，骨髓来源的干细胞会聚到胃黏膜处，并不断增殖，久之发生化生、不典型增生及癌肿。Baumann等〈sup/sup发现肝癌干细胞不仅可分化为肝细胞癌,还可能为胆管细胞癌，或者两者皆有的混合型肿瘤。原发性肝癌在早期阶段受阻则表现为低分化肝癌，其表型介于肝细胞癌与胆管细胞癌之间；而在后期阶段受阻则表现为肝细胞癌或胆管细胞癌。肝癌干细胞不同分化阶段和不同程度的分化受阻，决定了肝癌的病理多态性。Heidt等〈sup/sup用人胰腺癌组织制成的细胞悬液中，候选干细胞标志CD44、CD24ESA的表达率为3%~8%,在传代细胞中亦保持较为恒定的比例。以CD44、CD24和ESA为表型分选细胞分别在6/9和3/11鼠中成瘤，而未分选的细胞需相应分选细胞数量的100倍始有肿瘤生长。因此认为，CD44、CD24和ESA是胰腺腺癌肿瘤干细胞的标志。Collins等〈sup/sup从前列腺癌组织中成功分离出表面标志为CD44+/3%~1.6%,具有克隆增殖及高度致瘤性，因此认为，CD44+/a2Blhi/CD133+表型细胞即为前列腺癌干细胞。Kondo等sup[10]/sup发现体外长期培养的肿瘤细胞系中也存在类似的肿瘤干细胞，称为边缘细胞群(sidepopulation,SP)这种SP细胞具有干细胞的特点，能够将外源性的染料转运出细胞而自身不被染色，普通细胞表面没有这种转运蛋白的存在而被染色。并在C6神经胶质瘤细胞系、MCF7人类乳腺癌细胞系、B104神经母细胞瘤细胞系、Hela细胞系中分别找到了SP细胞，其含量0.4%〜2.0%不等。。另外在室管膜瘤、皮肤癌、甲状腺癌、膀胱癌及肺癌等sup[ll]/sup也相继发现了与正常干细胞相似表型的肿瘤干细胞。肿瘤干细胞的生物学特点肿瘤干细胞具有以下几个特点：无限的自我更新能力。肿瘤干细胞能够产生与上一代完全相同的子代细胞，并通过自我更新维持着肿瘤的持续生长；分化潜能，肿瘤干细胞能够产生不同分化的子代瘤细胞，在体内形成新的肿瘤；高致瘤性，即很少量的肿瘤干细胞即能在体外培养生成人集落，很少量的肿瘤干细胞注入实验动物体内即可形成肿瘤，而一般肿瘤细胞形成肿瘤非常困难，或需要大量细胞;耐药性，肿瘤干细胞膜上多数表达ATP-bindingcassette(ABC)家族膜转运蛋白，这类蛋白大多可运输并外排包括代谢产物、药物、毒性物质、内源性脂类物质、多肽、核昔酸及固醇类等多种物质，使之对许多化疗药物产生耐药sup[12]/supo目前认为肿瘤干细胞的存在是导致肿瘤化疗失败的主要原因。肿瘤干细胞的起源。关于肿瘤干细胞的起源目前有不同的观点和学说。但大多数学者支持来源于正常干细胞的观点，认为肿瘤的发生是因为体内干细胞分化过程的停滞和阻断，细胞失去正常调控而停止在分化的某一阶段无限增殖形成。肿瘤干细胞的形成也是一个多阶段的过程，也就是基因突变的捕获及累积的过程，包括遗传学及表遗传学的改变。正常干细胞在特定的分化阶段停止分化或分化失常正常干细胞存活时间长，有较多机会突变，并且可将突变传给子代细胞。肿瘤干细胞与正常干细胞有许多共同的特性：二者均具有自我更新和无限增殖能力；均有较高的端粒酶活性以及扩增的端粒重复序列,而人类终末分化体细胞不具或具有极低的端粒酶活性；正常干细胞具有迁移的特性，肿瘤干细胞具有转移的能力;二者有许多相似的生长调控机制，如Wnt,Shh,Notch途径。正常干细胞在体内分化过程中受阻，细胞失去正常调控而停止在分化的某一阶段并无限增殖，最后形成肿瘤。根据胚胎干细胞能生成畸胎瘤的事实，提示正常干细胞与肿瘤发生很可能存在着密切的关联。成熟细胞的去分化Uhrbom等〈sup[13]〈/sup研究证实：缺失肿瘤抑制位点INK4a-ARF后，已分化的星形胶质细胞可去分化为神经前体细胞，在致癌因素条件下很容易产生恶性转化引起神经胶质胚细胞瘤，由此看来，已分化成熟的细胞在某些关键基因突变的情况下也可能发生细胞的恶性转化，并变成肿瘤干细胞而获得成瘤能力另外，成熟细胞甚至可以通过不对称核出芽分裂方式使细胞逃避衰老和凋亡而重新获得自我更新的能力。融合细胞学说细胞融合是从酵母到人类所有生物体发育和生理活动所必须的。当干细胞和分化细胞融合后，融合细胞就具有干细胞特性。Bjerkvig等观察到在病理条件下，干细胞和已经出现肿瘤相关基因突变的细胞发生融合而成为肿瘤起源细胞。融合给予细胞更多去分化机会和对致瘤因子更易感，并重新获得自我更新能力，在增殖中形成肿瘤。越来越多的证据表明细胞融合可能与肿瘤发生密切相关。例如来源于移植肾的干细胞可迁徙到皮肤，通过分化或融合获得角化细胞表型，并转化成肿瘤。在人的成神经管瘤和多形性胶质母细胞瘤的肿瘤干细胞中观察到染色体的紊乱也可能是由细胞融合引起的。细胞融合后的去分化或转分化在肿瘤发生的起动、形成和进展期均可发生。微环境与肿瘤干细胞的发生微环境对于干细胞定位、增殖和分化具有关键意义，甚至决定干细胞的分化方向。细胞的增殖水平与分化方向要接受外界信息的指令。慢性组织损伤是肿瘤发生的原因之一,吸烟、饮酒、 胃溃疡、胃酸反流、炎性肠炎等因素均可引起损伤组织的不断更新,干细胞 长期处在细胞分裂和信号传导途径的激活状态，如果无法还原到静止期， 干细胞就发展成为了肿瘤干细胞。畸胎瘤细胞注入鼠囊胚内细胞团可以形 成正常胚胎。基因型正常的胚胎干细胞向同系小鼠腹腔移植可产生极度恶 性的肿瘤。上述结果提示正常干细胞，在异常微环境下可转变为肿瘤干细 研究肿瘤干细胞的意义。随着肿瘤干细胞在更多的不同肿瘤组织中分离成功，更有力的证明了 肿瘤干细胞的存在，同时为深入探讨肿瘤的发生、发展及评价预后等提供 了新的理论依据，同时也为肿瘤的治疗带来了新的思路。研究发现前列腺 癌转移的病灶、含前列腺癌干细胞数量明显高于原发病灶比例，提示肿瘤 干细胞越多，越容易出现转移，预后越差。乳腺癌也有类似情况。说明肿 瘤干细胞与肿瘤的转移及预后有关。由于肿瘤干细胞的耐药性及大多处于 休眠状态，传统的肿瘤化疗药物只对正在分裂的肿瘤细胞有效，不能有效 杀灭肿瘤干细胞，最终导致肿瘤复发、转移和治疗失败。因此，只有杀灭 肿瘤干细胞，才能达到根治肿瘤的目的。 根据肿瘤干细胞的特点，以及对微环境的要求，可通过对微环境的改 变，来诱导肿瘤干细胞的分化及凋亡，抑制肿瘤干细胞的增殖。寻找诱导 分化的药物。Jin 等报道针对黏附分子 CD44 的单克隆抗体可显著减少人 AML 小鼠模型体内白血病细胞的增殖，其可能机制是通过改变维持干细胞 特性的微环境从而诱导肿瘤干细胞的分化。最近等实验发现，雷帕霉素不 仅可以抑制白血病起始细胞，而且有助于恢复正常造血干细胞的功能。分 离鉴定不同肿瘤患者的肿瘤干细胞的特异性标志物，为肿瘤的个体化治疗 提供可能。通过对肿瘤干细胞的形成、分化、转移等多方面来设计靶向治 疗药物，是今后研究肿瘤治疗的一个重要的方向。 参考文献 DickJE. Human acute myeloid leukemia originatesfrom primitivehematopoietic cell. Nat Med, 1997, WichaMS, Benito-Hernandez etal. Prospective identification tumorigenicbreast cancer cells. Proc Natl Acad Sci USA, 2003, 100(7) ClarkeRB, Anderson etal.Regulation humanBreast epithelial stem cells.Cell Prolif, 2003, 36(1) :45-58. IgnatovaTN, Kukekov VG, Laywell ED, et al. Human corticalglial tumors contain neural stem like cells express neuronalmarkers vitro.Glia, 2002, 39(3) SinghSK, Clarke ID, Terasaki etal. ledntification cancerstem cell humanbrain tumors. Cancer Res, 2003:63(18) etal. Gastric cancer originating from bonemarrow derived cells.Science, 2004, 306(5701) rosbyHA, Ram ani etal. Expression stemcellfactor receptor c~kit diseasedpediatric 1iveridentification humanhepatic progenitor cell. Hepatology, 1999, 30(1)