肿瘤干细胞的名词解释

肿瘤干细胞与EMT

肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）学说认为,肿瘤实际上是由一小群具有无限增殖潜能和自我更新能力的干细胞样细胞及其产生的分化程度不均一的细胞团组成，其中具有自我更新能力并能产生异质性肿瘤细胞的细胞被称为肿瘤干细胞。肿瘤干细胞的两个重要特性:一是具有自我更新驱动肿瘤发生的能力，二是具有多向分化形成肿瘤的异质性的潜能1。

上皮间质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）是具有极性的上皮细胞转化为具有移行能力的间质细胞，并获得侵袭和迁移能力的过程。EMT是一个多步骤的动态变化过程，上皮细胞间相互作用消失，组织结构松散，立方上皮细胞转变为纺锤形纤维细胞形态，并表现出侵袭性。实体肿瘤中央的细胞为上皮细胞表型，周围的细胞常常会呈间质细胞表型，其较强的运动能力使肿瘤细胞在局部产生浸润，并侵入血和淋巴管而转移至靶器官。到达靶器官后，癌细胞可发生间质上皮转化（MET）来重建细胞间连接及细胞骨架从而形成转移灶2。EMT与肿瘤转移密切相关，而且也可以作为得到肿瘤干细胞的方法3。

近年来，肿瘤干细胞与EMT之间的关联性逐渐受到研究者的关注，二者在肿瘤的复发、转移和耐药性上面有很多相似点4。肿瘤干细胞模型和EMT的概念试图从不同的角度来揭示肿瘤的发展，但两者都不能独立地解释所有生物学事件。诱导EMT能促使肿瘤细胞获得干细胞特性，通过诱导分化的肿瘤细胞最终形成肿瘤干细胞并维持干性，而肿瘤干细胞同样具有EMT特征。然而，EMT是通过何种分子机制转化干细胞样细胞的，目前尚不清楚。下面向大家介绍目前已知的关于EMT和肿瘤干细胞间分子机制上的关联性。

连接EMT与肿瘤干细胞的信号通路： EMT和CSC的形成均是动态的过程，受到TGFβ、Wnt /β-catenin、Hedgehog、Notch等多种信号通路的调控。TGFβ作为多功能的细胞因子，可诱导EMT的发生，研究表明，在TGFβ诱导EMT产生时可获得肿瘤起源干细胞（tumor-initiating stem cells，TISCs)，且转录因子SNAIL和Nanog的上调参与其中5。Wnt /β-catenin通路在干细胞的自我更新和EMT转化中均具有重要作用，研究表明，Wnt拮抗剂SFRP1的缺失在激活Wnt通路的同时，可诱导EMT、使细胞获得干细胞特性（CD44+/high/CD24-/low）6。Hedgehog通路在肿瘤起源干细胞的维持中扮演重要角色，研究表明，通过Hedgehog抑制剂下调Hedgehog通路可抑制CSCs和EMT，阻断肿瘤的侵袭和转移，且伴有SNAIL的下调和E-cadherin的上调7。Notch通路可促进EMT的发生，调节干细胞的不对称分裂，大量研究证实Notch调控的转录因子与维持干细胞干性的信号通路之间关系密切8。

肿瘤干细胞的生物学特性和治疗应用

一、肿瘤干细胞的定义和生物学特性

肿瘤干细胞（tumor-initiating cells，TICs）是指一小部分具有自我更新能力和多功能分化能力的肿瘤细胞，这些细胞能够发展成肿瘤组织和产生肿瘤细胞群体。肿瘤干细胞的生物学特性包含以下几个方面：

1. 类干细胞性

肿瘤干细胞具有类干细胞性，也就是它们能够进行自我更新并且嗣后代细胞能够分化成多种细胞类型。研究发现，肿瘤干细胞在细胞增殖和分化过程中起到关键作用，这些细胞能够产生能够分化成肿瘤細胞的前体细胞，甚至还能转化成多种不同的细胞类型，包括骨骼肌细胞、神经细胞和皮肤细胞等。

2. 抗辐射和化疗作用

肿瘤干细胞还具有更高的辐射和化疗耐受性。这是因为它们表达更高水平的DNA修复酶，能够更有效地修复细胞DNA，因此能够存活于治疗剂量下。另外，它们的分裂周期更长，也因此更能够克服治疗过程中的毒性。

3. 肿瘤转移能力 肿瘤干细胞也具有高度的转移能力。在肿瘤转移过程中，这些细胞能够通过多种方式动态转移，从而导致远处器官的转移细胞再生。

4. 肿瘤微环境

肿瘤干细胞的存活和增殖也受到肿瘤微环境的影响。研究表明，肿瘤干细胞能够产生微环境信号物，从而增强或抑制其周围的细胞，并促进肿瘤逃避免疫系统的攻击和转移。

二、肿瘤干细胞在癌症治疗中的重要性

肿瘤干细胞在癌症治疗中的重要性得到了广泛的研究。由于肿瘤干细胞具有较高的治疗耐受性和转移能力，它们被认为是药物治疗中失败的主要原因。因此，肿瘤干细胞的抑制和消除对于治疗癌症具有重要意义。目前，针对肿瘤干细胞的治疗研究更多地集中在以下几个方面：

1. 靶向“信号通路”

肿瘤干细胞的增殖和分化过程中，多种信号通路参与其增殖和分化过程，包括Wnt、Notch和Hedgehog等。当前的研究依靠干细胞信号通路的分子标志物，能够定位和筛选出肿瘤干细胞，从而南极针对性的消灭。

2. 靶向DNA修复机制 肿瘤干细胞能够更有效地修复DNA，从而导致抗药性。当DNA修复机制受到干扰时，肿瘤干细胞也相应死亡。典型地，PARP抑制剂是小分子药物，能够阻碍BRCA基因表达，进而抑制DNA修复机制，所以这类药物被认为是一种有前途的癌症治疗药物。

膜泡运输：在内膜系统之间靠转运小泡——出芽/融合。

溶酶体酸性原因：溶酶体膜上有质子泵，使溶酶体内部维持酸性

线粒体内膜复合物 线粒体酶的定位

在线粒体内膜上存在有关氧化磷酸化的脂蛋白复合物，它们是船体电子的酶体系，如FMN、CoQ和各种细胞色素等，分子氧是电子传递链中最后的电子受体。由一系列能可逆地接受和释放电子和H+的化学物质组成，在内膜上相互关联地有序排列。

线粒体内膜与电子传递、氧化磷酸化还有代谢产物的运输有关。

线粒体中约有140余种酶，分布在各个结构组分中，其中37%是氧化还原酶，10%是合成酶，水解酶不到9%，标志酶约有30余种。线粒体各组成部分所含的酶是不用的，这与各部分的功能有关。

呼吸链又称电子传递链，是由一系列电子载体构成的，从NADH或FADH2向氧传递电子的系统。

电子载体：在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传递下去的物质称为电子载体。参与传递的电子载体有四种：黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和CoQ，在这四类电子载体中，除了CoQ以外，接受和提供电子的氧化还原中心都是与蛋白项链的辅基。

质子载体：质子的载体，NADPH2、NADPH、CoQ

CoQ既是电子载体又是质子载体。

电化学梯度：浓度梯度和点位梯度的总称。

化学渗透假说：解释氧化磷酸化偶联机理的假说。认为：在电子传递过程中，伴随着质子从线粒体内膜的里层向外层转移，形成跨膜的氢离子梯度，这种势能驱动了氧化磷酸化反应，合成ATP。

化学偶联假说：偶联机制在生化上来说是向量的，在功能上来说是渗透性的。

糖基化是在酶的控制下，蛋白质或脂质附加上糖类的过程。此过程为四种共转移与后转移修饰的步骤之一，发生于内质网。蛋白质经过糖基化作用之后，可形成糖蛋白。

线粒体在细胞内的分布：在细胞质中随机分布，一般细胞内的代谢和能量需求状态不同会导致线粒体的局部集中。线粒体在细胞质中的分布和迁移与微观相关，线粒体在细胞中多沿微观分布。

肿瘤干细胞的生物学特性研究

肿瘤早已成为全球性的重大健康问题，科学家们早已在癌症的治疗和预防上不断地做出努力。而肿瘤干细胞作为肿瘤细胞中的一种最为具有生物学意义的细胞，也日益受到了科学家们的重视。

目前，肿瘤干细胞被认为是肿瘤的“种子细胞”，它能够繁殖出与原始肿瘤相似的肿瘤，也能够产生电磁干扰，导致其它细胞的突变，从而增殖和扩散。因此，深入探究肿瘤干细胞的生物学特性，不仅可以加深对于肿瘤发展机制的认识，也可以为肿瘤治疗提供促进和改进的思路。

肿瘤干细胞的定义和鉴定

肿瘤干细胞是具备两个特点的细胞：一是具有自我更新能力，能够形成肿瘤的细胞群。二是具有分化能力，能够分化为具有不同形态和功能的癌细胞。这样的细胞不仅具有难以治愈肿瘤的能力，还能够在转移过程中改变肿瘤的表现形式，从而干扰抗肿瘤治疗。

因此，在治疗肿瘤的过程中，深入认识肿瘤干细胞并对其进行高效鉴定非常重要。检测肿瘤干细胞常用的方法有流式细胞仪、排序技术、肿瘤球形体培养等，这些方法都可以从肿瘤组织中分离出肿瘤干细胞并进行鉴定。而肿瘤干细胞的发现和鉴定也成为了现代癌症治疗研究中的重要课题之一。

肿瘤干细胞的CD133表达

研究表明，CD133是一种存在于癌症中的干细胞标记物，是鉴定肿瘤干细胞的一种重要方法。在肝、胰、结肠等多种癌症类型的检测中，CD133呈现出阳性表达，证明了肿瘤干细胞在各种癌细胞类型中的存在。

此外，CD133的表达量与肿瘤的侵袭性和获得化疗抵抗的患者数目也有很强的相关性。这说明，CD133有望成为预后分析的有力工具。 肿瘤干细胞的分化调控机制

肿瘤干细胞的分化调控机制是肿瘤生物学的重要研究领域之一。当前，人们已经发现了一些影响肿瘤干细胞分化调控的分子，如Notch、Wnt/beta-catenin等分子途径。

在肿瘤干细胞分化调控机制研究中，基因调控网络的角色被越来越强调。最近的研究中，通过分析肿瘤干细胞的癌症基因组及其相关表观遗传变化，建立了位点组合网络，并从中提取出了与其它重要细胞因子和细胞生理过程相关的基因集。