肿瘤干细胞与肝癌干细胞相关研究进展 - 国内文献区干细胞之家



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发表于 2009-3-3 12:18 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

作者：赵丽微作者单位：吉林医药学院病理教研室，吉林吉林  132013 5 ]" h& ?" m5 E: A



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      【摘要】  随着干细胞研究领域发展的日趋成熟，科学家们发现干细胞的这一特性和癌细胞之间有惊人的相似性。肿瘤可能起源于正常干细胞的转化，相似的信号通路可能既调节干细胞也调节癌细胞的自我更新，且癌细胞中可能含有“肿瘤干细胞”。本文阐述了目前研究较少的肝癌干细胞的最新研究进展。 ( u1 N" f7 \4 ?  ^
      【关键词】肿瘤干细胞细胞肝癌干细胞卵圆细胞0 `1 o; y2 |4 R1 d1 ~! [
   继发现造血干细胞之后，许多学者提出肿瘤干细胞（tumor stem cell,TSC）假说，即肿瘤起源于正常干细胞遗传突变的积累。1994年，Lapidot等首次通过特异细胞表面标志分离出了人急性粒细胞性白血病干细胞（leukemic stem cell，LSC），发现只有LSC才具有不断自我更新维持其恶性显性的作用，从而证明了TSC的客观存在。最近，从乳腺癌和脑瘤中相继分离纯化出了具有特异表面标志的TSC，开创了实体TSC研究的新局面，并提出实体肿瘤也是一种干细胞疾病的观点［1］。( h5 G' I# R, ]: \

1肿瘤干细胞与正常干细胞的相似性
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TSC，是肿瘤中非常少数的、具有不明确的增殖潜能并推动肿瘤形成和生长的一类特殊的细胞群。许多研究发现，TSC和正常干细胞有很多类似的地方，它们都具有很强的增殖能力和产生新组织（恶性组织和正常组织）的能力，干细胞的增殖具有自稳定性，一般一个干细胞产生一个子代干细胞和一个特定分化细胞，其干细胞数目保持恒定。肿瘤细胞也能无限增殖，但其生长不受控制；肿瘤和正常组织都包含不同类型细胞的组合，它们都具有不同的表型特征和不同的增殖能力，在肿瘤中存在的一些异质性就是证明；此外，TSC和正常干细胞在自我更新调节机制上也有惊人的相似，因为肿瘤本身就可以看作一种自我更新失调造成的疾病。两者之间的密切关系表明，肿瘤祖细胞能够发生一个类似于正常干细胞自我更新和分化的过程。
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2肿瘤干细胞存在的证据' x+ ?+ T& `* G. c5 n+ G# v
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2.1肿瘤干细胞学说的提出3 S6 D" w- s6 N: G$ K7 h2 {' t, @' O
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许多肿瘤移植动物实验表明，只有当注射肿瘤细胞数大于106时才能在局部形成肿瘤，由此产生了两种肿瘤形成学说，即Stochastic学说与Hierarchy学说。Stochastic学说认为所有肿瘤细胞是功能同质的，每个肿瘤细胞都有再形成肿瘤的能力，但其进入细胞周期增生分裂是由一些低概率的随机事件控制的；而Hierarchy学说认为，肿瘤细胞在功能上存在很大的异质性，只有极小部分肿瘤起源细胞（tumorinitiating cell,TIC）才有成瘤能力，且成瘤率高。这种TIC即为TSC，与其他肿瘤细胞不同，具有自我更新和分化能力，以此应该成为肿瘤研究的靶点。3 h: {8 {$ F: l1 `& N* b
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2.2肿瘤干细胞的发现! ]9 H% H4 E  X6 `, E
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Hamburger等［2］在1997年发现，只有1/5 000～1/1 000的肺癌、卵巢癌与神经母细胞瘤细胞有能力在体外软琼脂培养基上形成克隆，这与LSC有很大的相似性，是一种癌干细胞（cancer stem cell）。但由于当时实验技术等的限制未对其进行分离纯化。最近，AlHajj等［3］通过特异性的细胞表面标志率先在人乳腺癌中分离纯化出乳腺癌干细胞(breast cancer initiating cell,BRCaIC)。BRCaIc的发现证实了TSC的存在，为其他实体TSC的发现提供了理论支持。Sing等［4］在包括成神经管细胞瘤、星形细胞瘤、室管膜细胞瘤及神经节细胞瘤在内的一系列脑部肿瘤中分离出CD133 的脑肿瘤干细胞(brain tumor stem cell,BTSC)。
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3肝癌干细胞  d1 J. C8 d0 v- A8 x
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肝癌作为最常见的恶性肿瘤之一,在所有恶性肿瘤中居第3位。目前，TSC的研究广泛开展并已经取得了较大进展，而肝癌肿瘤干细胞的研究工作才刚刚起步,到目前为止还没有确切定论，但是已有的研究结果显示在肝癌组织中存在肝祖细胞，推测它们很可能是肝癌干细胞。

3.1肝癌干细胞的来源
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对于原发性肝癌的细胞起源有两种代表性学说：一种学说认为肝癌细胞来源于成熟肝细胞，而另一种学说则认为肝癌细胞是肝内未分化的干细胞或卵圆细胞(oval cell，OVC)的异常分化的结果。尽管目前对上述两种学说均具有争议性,但绝大多数研究结果均支持后者。由于肝干细胞更新迅速，生命周期长，极易成为致癌因子的靶细胞。肝癌既可发生于干细胞，也可起源于其后代，当然也可能发生于去极化的成熟肝细胞或胆管上皮细胞。有学者在肝脏肿瘤中发现了体积相对较小、同时具有肝细胞和胆管细胞双重特点的细胞,推测可能是未成熟的肝祖细胞。随后，Baumann等［5］认为原发性肝癌的发生与肝干细胞分化受阻有关，早期阶段受阻则表现为低分化肝癌，后期阶段受阻则表现为干细胞肝癌或胆管细胞癌。Sell等［6］报道肝干细胞在化学致癌剂和癌基因的诱导下转化成癌前细胞并最终发展成肝癌。Libbrecht等［7］在可以发展成为肝细胞癌的良性肝腺瘤标本中发现一种介于肝祖细胞和成熟细胞之间的一种中间细胞类型，该细胞形态与成熟肝细胞相似，但却表达肝祖细胞的标志，这些细胞与肝祖细胞在一起，周围被肝癌细胞包围。朱争艳等［8］发现，人胚胎肝组织中分离出的肝干细胞集落可体外培养分化为肝癌细胞，SCID鼠体内移植具有成瘤性。Liu等［9］从肝癌细胞系中分离出表达肝干细胞标志物ckit、CD34和CK19的细胞，约占癌细胞总数的1%～2%。周思朗等［10］按照OVC表面标志物对大鼠肝癌细胞进行分选，得出Thy1阳性细胞、CK7阴性细胞与AFP阳性细胞成瘤能力明显大于对应的细胞亚群，具备初步的肝癌干细胞特征。这些证据都表明了肝癌干细胞与肝干细胞直接、密切的关系。
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3.2肝癌干细胞的相关研究3 g0 p0 G( T  G; l2 |
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目前肝癌干细胞研究领域已有证据证实肝内OVC在致癌因素的作用下可向癌细胞异常分化。因此,有许多学者认为肝内OVC为肝癌发生的始动细胞［11］。1 d1 Z! I- h  J3 k8 {
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OVC首先在1937年由Kinosita提出,他在受致癌物对二甲氨基偶氮苯作用的鼠肝内发现了体积较小、呈卵圆形的细胞，但限于当时试验条件限制,未进行分离及鉴定。直到1999年，Sakamoto等在大鼠化学致癌的早期发现了大量迅速增殖的肝非实质性上皮细胞即OVC，并将之成功地分离出来，至此OVC干细胞的特性才逐渐被人们所关注。
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目前观点认为OVC是肝脏干细胞到成熟肝细胞的中间产物,具有典型的干细胞特征，具有双向分化潜能，可定向分化为肝细胞和胆管细胞。OVC呈卵圆形，核大而胞质少，细胞体积小且具有特殊的表面标志，如肝细胞HepParl、白蛋白和α1抗胰蛋白酶；胆管标志CK1、CK8、CK18、CK19和HEA125；神经内分泌标志嗜铬粒蛋白2A、甲状旁腺相关肽等及造血干细胞标志CD34、ckit、Thy1、flt3R等。成年肝脏中OVC含量很低，处于休眠或静止状态，通常情况下无法检测。OVC作为一种肝脏的前体细胞，在肝脏实质受到严重损害且肝细胞再生功能受到抑制时被激活大量增殖。这些细胞首先出现在胆管旁，然后迁移到肝脏实质，分化为肝细胞和胆管细胞，起到修复损伤的作用。对于OVC的来源，目前多数观点认为其来源于肝内休眠的肝干细胞，定位于胆管树的最小单位——Hering管，也被称为微胆管、终末胆管。但也有实验证据表明OVC是肝外来源的肝干细胞。Petersen等［12］首先证实了OVC的肝外来源为骨髓的造血干细胞，虽然数量少却有强大的自我更新能力，可横向分化为肝干细胞和肝细胞。大量研究证实肝内OVC在致癌因素的作用下可向癌细胞异常分化。与原发性肝癌的发生密切相关的疾病如慢性病毒性肝炎患者的肝脏标本中可见OVC增生，且数量随着病情程度的加重而增加。有学者利用p53基因剔除小鼠建立OVC细胞系，把获得的OVC注入裸鼠体内发现其具有致瘤性，表型与肝癌细胞相似，认为肝癌发生可能是由OVC引起的。Dumbled等［13］对敲除P53基因的子鼠喂缺乏胆碱而补充硫氨酪酸的饮食，诱导OVC大量增生，分离OVC进行培养，将有永生化特性的细胞接种入裸鼠皮下长出与肝细胞癌相似的肿瘤，检测肿瘤细胞表面标志物，确定其由OVC分化而来，该细胞成瘤倾向提示OVC可能参与肝癌的发生。朱海英等［14］以肝癌细胞组织为材料进行体内体外培养建立人肝癌P2HCC细胞系,并对该细胞系进行了增殖和体外诱导实验,研究发现该细胞系具有很强的增殖能力,同时发现该细胞系既具有肿瘤细胞特征也具有一定的干细胞性质。颜政等［15］根据不同的OVC表面标记分选的肝癌细胞亚群移植裸鼠后,不同亚群细胞成瘤能力存在一定的差别。结果表明CD34、CK7、ckit可能是人肝细胞癌肿瘤干细胞的部分表型标志；另外，D34阴性表达及CK7阳性表达也可能说明人肝细胞癌起源于过渡的前体细胞或祖细胞。薛玲等［16］用化学致癌剂3甲基4二甲偶氮苯诱发SD大鼠肝癌,通过检测各相关因子在肝细胞及OVC内的表达,认为OVC是宿主受化学致癌剂作用后发生肝癌的始动细胞，与肝癌的发生有着密切的联系。Hixson等［16］追踪癌前病灶的发生与肝细胞或OVC可能存在的亲子关系，他们发现OVC、癌前灶、早期肿瘤结节以及原生的肝癌细胞都表达OVC和肝细胞抗原，提示OVC和肿瘤是前体产物关系。可见肿瘤的发生是正常干细胞或者其下游细胞恶性转化的结果。2 L8 B" L* b, y9 x, d
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4展望
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目前，已有一些利用TSC特性治疗癌症的方法和思路，比如通过寻找TSC特殊标记，可以更早检查出肿瘤的发生，为治疗赢得宝贵时间；在治疗上，可针对TSC的特异性抗原制备相应抗体，让其携带化疗药物直接杀灭TSC；此外，有些TSC抗原还可以提示预后。治疗癌症，必须充分地杀死TSC，为达成这一目标，首先必须确定这些细胞的特征和性质。目前需要通过研究找到TSC特有的标志物,以便发现更多的TSC,并能分析其理化性质、生理功能和病理机制,需要进一步地证实TSC是否来源于干细胞或稍后的祖细胞,以期在肿瘤的发生机制、演变过程以及治疗方面取得突破,TSC的研究有着广泛的应用前景。% V( K8 I3 p3 J; O+ Y6 f7 f
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