肿瘤干细胞:模型的争议与衍化
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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。
肿瘤干细胞名词解释肿瘤干细胞是一种存在于肿瘤组织中的细胞群体,具有自我更新和自我增殖能力,能够发展成不同类型的细胞,是肿瘤的发生和发展的重要组成部分。
以下是关于肿瘤干细胞的一些重要名词解释:1. 肿瘤干细胞(Tumor stem cell,TSC):指肿瘤组织中具有干细胞特性的细胞群体,包括具有自我更新和增殖能力的细胞。
它们具有较高的耐药性和较强的侵袭能力,是肿瘤的主要干细胞。
2. 干细胞(Stem cell):是一类具有自我更新和多潜能分化能力的细胞,可以产生多种类型的细胞。
干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞,具有广泛的应用前景。
3. 肿瘤起始细胞(Tumor initiating cell,TIC):也称为肿瘤干细胞,是能够引发肿瘤发生和发展的细胞群体。
它们是肿瘤的起源和驱动力,具有自我更新和增殖能力,并能产生各种类型的肿瘤细胞。
4. 细胞命运决定(Cell fate determination):指干细胞在分化过程中选择特定细胞系的过程。
在肿瘤中,肿瘤干细胞能够通过不同的信号通路和分子调控机制实现自我更新或分化为肿瘤细胞。
5. 靶向肿瘤干细胞治疗(Targeted therapy for tumor stem cells):通过靶向肿瘤干细胞的分子标志物或信号通路,干扰其自我更新和增殖能力,达到治疗肿瘤的目的。
这种治疗策略可以有效遏制肿瘤发展和复发。
6. 肿瘤干细胞标志物(Tumor stem cell markers):指与肿瘤干细胞特性相关的分子标志物。
通过检测肿瘤干细胞标志物的表达水平,可以识别和分离肿瘤干细胞,进一步研究其特性和功能。
7. 肿瘤干细胞独特的代谢特征(Metabolic characteristics of tumor stem cells):肿瘤干细胞具有特殊的代谢特征,包括较低的氧化磷酸化水平、较高的乳酸产生和低线粒体功能等。
这些特征与肿瘤干细胞的自我更新和耐药性密切相关,为肿瘤干细胞的治疗提供了新的思路。
抗肿瘤干细胞药物的研发现状与未来趋势分析癌症,这个让人闻之色变的疾病,一直是医学界努力攻克的难题。
而肿瘤干细胞,作为癌症的“种子”,其研究进展直接关系到抗肿瘤药物研发的未来走向。
咱们就从理论角度深入剖析一下抗肿瘤干细胞药物研发的现状和未来发展趋势,力求用大白话把那些高大上的科学原理讲得通俗易懂,让你我这样的普通人也能一窥门径。
一、肿瘤干细胞的理论基础1. 肿瘤干细胞的概念简单来说,肿瘤干细胞就像是癌细胞中的“超级英雄”,它们拥有自我更新和分化成其他癌细胞的超能力。
这些细胞数量虽少,但作用巨大,它们是肿瘤生长、复发和转移的关键所在。
想象一下,如果我们能精准地定位并消灭这些“超级英雄”,那癌症治疗岂不是事半功倍?2. 肿瘤干细胞的特性肿瘤干细胞有几个显著的特点:一是它们的“不死之身”,即极强的致瘤性,只需少量便能维持肿瘤的持续生长;二是它们的“变形记”,能够分化成多种癌细胞,适应不同的环境;三是它们的“隐身术”,在体内不易被免疫系统识别,为治疗增加了难度。
二、抗肿瘤干细胞药物的研发现状1. 现有药物的局限性目前市场上的抗肿瘤药物,大多针对的是快速分裂的癌细胞。
但问题在于,肿瘤干细胞往往分裂速度较慢,甚至处于休眠状态,这让传统药物难以奏效。
这就好比用大炮打蚊子,不仅效果不佳,还可能伤及无辜。
2. 新靶点的探索为了打破这一僵局,科学家们开始寻找新的靶点。
比如,针对肿瘤干细胞表面的特异性标记物,开发能够精准识别并杀伤这些细胞的药物。
这就好比为大炮装上了智能瞄准镜,让治疗更加精准高效。
三、数据统计分析在药物研发中的应用1. 药物筛选效率的提升通过大数据分析和机器学习技术,我们可以对海量的化合物进行快速筛选,找出最有潜力成为抗肿瘤干细胞药物的候选者。
这大大提高了药物研发的效率,缩短了上市时间。
2. 临床试验数据的深度挖掘临床试验是药物研发的重要环节。
通过对试验数据的深入挖掘,我们可以了解药物在不同人群中的疗效差异,以及潜在的副作用和风险。
转自:曾庆平的博客【新闻背景】9月19日出版的《自然》杂志“视点”栏目刊载了关于“肿瘤异质性” 的系列文章,从遗传与环境两个方面剖析了肿瘤异质性的起源,并站在临床角度探讨了肿瘤个体化治疗的可行性及其前景。
早在1976年,Peter Nowell就提出了肿瘤异质性起源的“克隆演化”理论,他认为连续多轮克隆选择是导致肿瘤基因及其他分子变异的根本原因。
“克隆”是指无性繁殖,克隆演化只涉及体细胞,不涉及性细胞。
再往前回溯至1930年代,就有人注意到肿瘤功能及表型的异质性,因为发现小鼠肿瘤的某些细胞经过移植可以长出新的肿瘤,但移植另一些肿瘤细胞却不会导致新肿瘤形成。
然而,迄今为止对于肿瘤细胞的起源仍无定论,而肿瘤异质性的确认并未降低肿瘤治疗的难度。
【点评】肿瘤干细胞还是肿瘤起始细胞?近年来,随着肿瘤干细胞或称癌干细胞(CSC假说的提出及其模型的建立,人们似乎倾向于认为肿瘤起源于干细胞,而肿瘤干细胞正是肿瘤发生的“罪魁祸首”。
如果不清除肿瘤干细胞,即使经过化疗消灭了大部分肿瘤细胞,最终还是会复发和转移,并对化疗产生耐药性。
于是,“擒贼先擒王”和“斩草除根”成为最先进和最有创意的肿瘤治疗理念。
为了把抗肿瘤药物这支“箭”更准确地射向肿瘤干细胞这个“靶”,人们争相寻找其区别于普通干细胞及其他正常细胞的分子标记。
然而,经过多年努力,某些肿瘤的特异标记倒是找到不少,但所有肿瘤的共同标记却很少发现。
有些标记则是先肯定而后否定,如脑瘤的CD133黑素瘤的CD271乳腺癌的CD44等。
尽管如此,肿瘤异质性依然客观存在,肿瘤中的确既有致瘤细胞也有非致瘤细胞。
至于致瘤细胞是否肿瘤干细胞以及它们如何起源,一种观点认为,致瘤细胞既有可能起源于干细胞或祖细胞,也有可能起源于具有分裂能力的普通体细胞。
为此,建议将肿瘤干细胞改称肿瘤起始细胞或肿瘤原始细胞。
肿瘤异质性的概念所谓肿瘤异质性包括肿瘤间异质性(不同肿瘤细胞之间的基因与表型不同)和肿瘤内异质性(相同肿瘤细胞以内的基因与表型也不同),其中肿瘤内异质性又有空间异质性(相同肿瘤不同区域不同)与时间异质性(原初肿瘤与次生肿瘤不同)之分。
循环肿瘤标志物在乳腺癌复发和预后评估中的研究进展郭远薇;胡政;罗伟濠;贺荣章;李佳;段丽丽;刘小军;罗迪贤【摘要】乳腺癌是女性癌症死亡最主要的原因,居女性恶性肿瘤发病率首位.对乳腺癌患者进行早期诊断以及更精准的疗效评估和复发监测,可为患者制定及时有效的个体化治疗方案提供更多的循证依据.本文就循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)、循环肿瘤DNA(ciculating tumor,ctDNA)、外泌体(Exosomes)、ctDNA甲基化以及循环肿瘤血小板(tumor-educated platelets,TEPs)等循环肿瘤标志物在乳腺癌复发监测和病情评估中的研究进展进行综述.【期刊名称】《中国癌症防治杂志》【年(卷),期】2019(011)002【总页数】5页(P178-182)【关键词】乳腺癌;循环肿瘤细胞;外泌体;循环肿瘤DNA;外沁体;循环肿瘤血小板;肿瘤标志物【作者】郭远薇;胡政;罗伟濠;贺荣章;李佳;段丽丽;刘小军;罗迪贤【作者单位】423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所;423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所;423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所;423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所;423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所;423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所;423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所;423000郴州南华大学附属郴州医院(郴州市第一人民医院)检验病理医学中心;南华大学转化医学研究所【正文语种】中文【中图分类】R737.9乳腺癌是来源于乳腺上皮组织的恶性肿瘤,也是我国女性发病率最高的恶性肿瘤。
肿瘤干细胞1. 引言肿瘤干细胞(Tumor Stem Cells,TSCs)是一类具有自我更新和多向分化能力的细胞,它们在肿瘤的发生、发展和耐药性中起着重要的作用。
与普通肿瘤细胞不同,肿瘤干细胞具有类似于正常干细胞的特性,包括自我更新、多向分化和能够形成肿瘤的能力。
研究肿瘤干细胞有助于深入了解肿瘤的发生机制,寻找新的治疗策略,并提高肿瘤治疗的效果。
2. 肿瘤干细胞的特性2.1 自我更新能力肿瘤干细胞具有自我更新能力,可以不断地分裂并产生新的肿瘤干细胞。
这种能力使得肿瘤干细胞能够在肿瘤中长期存在,并维持肿瘤的生长和扩散。
2.2 多向分化能力肿瘤干细胞具有多向分化能力,可以分化为不同类型的肿瘤细胞。
这种能力使得肿瘤干细胞可以在肿瘤中产生各种不同的细胞类型,包括肿瘤细胞、血管内皮细胞等,从而促进肿瘤的发展和进展。
2.3 肿瘤形成能力肿瘤干细胞具有形成肿瘤的能力,它们可以通过自我更新和多向分化的过程,不断地产生新的肿瘤细胞,从而导致肿瘤的形成和生长。
3. 肿瘤干细胞的发现与鉴定3.1 肿瘤干细胞的发现肿瘤干细胞最早是在血液系统肿瘤中被发现的。
1994年,美国科学家John Dick等人首次从急性髓系白血病患者的骨髓中分离出一种能够长期自我更新和形成肿瘤的细胞,被认为是肿瘤干细胞的候选细胞。
随后,肿瘤干细胞也被在其他类型的肿瘤中发现,如乳腺癌、肺癌、脑瘤等。
3.2 肿瘤干细胞的鉴定肿瘤干细胞的鉴定主要依靠其特殊的表面标记物。
常用的肿瘤干细胞标记物包括CD133、CD44、CD24等。
通过使用这些标记物,可以将肿瘤细胞分为肿瘤干细胞和非干细胞,从而对肿瘤干细胞进行研究和分析。
4. 肿瘤干细胞与肿瘤发展的关系4.1 肿瘤干细胞的起源肿瘤干细胞的起源目前尚不完全清楚,有几种可能的机制。
一种观点认为,肿瘤干细胞可能来源于正常组织中的干细胞,它们经过一系列的突变和异常分化,最终形成肿瘤干细胞。
另一种观点认为,肿瘤干细胞可能是普通肿瘤细胞通过某种机制获得了干细胞的特性,例如通过突变或表观遗传修饰等。
肿瘤干细胞培养技术随着干细胞生物学以及肿瘤学研究得不断深入,肿瘤干细胞已成为当前肿瘤研究得热点、肿瘤干细胞得体外培养在肿瘤干细胞研究领域具有不可替代得重要地位,通过分离、纯化及培养肿瘤干细胞可以对其生物学特性如异质性、肿瘤得演化、转移与抗药性等进行研究,为肿瘤得早期诊断与治疗提供了新得思路与策略。
肿瘤干细胞得体外培养多采用无血清培养基(serumfree medium, SF M),根据不同得细胞类型加入适当得细胞因子联合培养以防止其分化。
肿瘤细胞系或者就是临床肿瘤组织联合采用机械与胶原酶消化肿瘤组织得到单细胞悬液,经过流式细胞仪或者免疫磁珠分选得方法得到肿瘤干细胞使用无血清培养基在饱与湿度得条件下进行体外培养,但值得注意得就是临床肿瘤组37℃,5%CO2织得获取应该越新鲜越好,最好就是在外科手术后1小时内进行处理否则将影响肿瘤干细胞细胞得活性,不利于体外培养。
无血清培养基有很多种,针对不同得细胞类型有专门得无血清营养液出售。
无血清培养基具有以下得优点:各批产品之间成分相对明确、质量相对一致;便于控制培养得生理环境;特殊细胞类型得优化配方有利于提高细胞得稳定性,使不同类型得细胞能在最有利于各自生长得环境中持续传代培养;依据不同类型得细胞、甚至不同得细胞系(株)都可能有各自得无血清培养基。
总得来说可以分为基础营养基及附加成分两大部分[1]。
基础培养基一般采用人工合成得培养基主要有DMEM、DMEM/F12、UltraCULTURETM、神经干细胞专用无血清培养基、黑色素瘤专用培养基等其中以DMEM/F12(1:1,Invitrogen)最为常用。
附加成分就是指在基础培养基中加入各种不同细胞生长所需得营养成分,包括①营养因子:胰岛素、转铁蛋白与亚硒酸钠、牛血清白蛋白、B27、L—谷氨酰胺;②细胞因子:白血病抑制因子、表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、神经生长因子、血小板衍化生长因子等。
使用无血清培养基培养得细胞经胰酶消化传代后不使用血清终止胰酶得作用,可使用0.1%-0.5%大豆胰酶抑制剂(soybean trypsin inhi bitor)。
肿瘤干细胞名词解释肿瘤干细胞是一种特殊类型的细胞,可以通过不同方式来发展成其它类型的细胞,从而为肿瘤细胞提供利用或被肿瘤细胞所利用的能力。
其广泛应用于肿瘤研究,为肿瘤研究和治疗提供了新的方法。
肿瘤干细胞是细胞培养技术的重要组成部分,广泛用于生物医学研究的各个领域,如癌症研究、细胞生物学和细胞分子生物学等,已成为肿瘤研究的一个主要部分。
肿瘤干细胞具有多重特性,基本上可以被归纳为三类:肿瘤母细胞、肿瘤前体细胞和肿瘤细胞。
肿瘤母细胞是指能够自动复制的细胞,可被肿瘤细胞长期利用的细胞。
它们有着复杂的分子和结构特征,通常具有自我重组和自我复制的能力,比肿瘤细胞更加强大。
比起肿瘤细胞,肿瘤母细胞更加稳定。
它们可以被肿瘤细胞长期利用,作为攻击身体细胞的“坦克”而被肿瘤细胞利用。
肿瘤前体细胞是指生成肿瘤细胞的细胞,是肿瘤发展的最初状态。
肿瘤前体细胞具有两个重要特征:一是非常脆弱,易受损害,可以被抗癌药物破坏;二是它们具有某种能力,可以与其它细胞融合,形成新的细胞,肿瘤细胞也是其中一种。
肿瘤细胞是最重要的肿瘤细胞,是肿瘤的核心,它们可以通过一系列的过程来复制自身,并向周围组织繁殖,最终形成肿瘤组织。
具有特殊的生物学特性,如具有强大的抗药性和耐受性,很难被抗癌药物抑制。
肿瘤干细胞在肿瘤研究中有着重要的作用,可以对肿瘤细胞的功能和生长进行有效控制。
在诊断阶段,它们可以帮助评估患者的疾病状态和治疗效果;在治疗阶段,它们可以用于新型抗肿瘤治疗的开发,为肿瘤的治疗提供有力的支持。
总之,肿瘤干细胞是肿瘤研究的重要组成部分,具有自我复制能力和肿瘤细胞长期利用的特性,可以用于诊断和治疗肿瘤,成为新型抗肿瘤疗法研究的有力支持。
肿瘤干细胞的研究和应用,有助于我们更好地理解肿瘤病理生物学,更有效地治疗肿瘤。
微球体培养富集肿瘤干细胞及其潜在的临床应用付欣;王珂【摘要】肿瘤干细胞假说是近年来提出的关于肿瘤的新理论,该理论认为肿瘤干细胞在肿瘤发生、发展和转移等过程中起着决定性的作用,肿瘤干细胞理论的提出给肿瘤治疗提供了新的思路和策略。
但是,肿瘤中只有一小部分细胞为肿瘤干细胞,因此鉴定并富集这些细胞以进一步研究是众多科研人员面临的巨大挑战。
微球体培养技术是近年发展起来的一种有效富集肿瘤干细胞的技术,该技术的应用使肿瘤干细胞的研究变得更加容易,并使临床应用这些细胞来评价肿瘤进展及患者预后成为可能,本文将对该技术及其与微系统的整合进行详细的阐述。
%Cancer stem cell hypothesis has become a new theory. According to this theory, cancer stem cells play a decisive role in car-cinogenesis, progression, and metastasis. This theory offered new ideas and strategies for cancer treatment. However, only a small fraction of cells in a tumor were cancer stem cells. Therefore, the identification and enrichment of these cells are significant challenges for numerous researchers conducting further study. Micro-sphere culture has been an effective tumor stem cell enrichment technolo-gy in recent years. The application of this technique makes the cancer stem cell research process easy. In addition, it makes the evalua-tion of tumor progression and prognosis of patients in clinical possible. This article will focus on the applications of this technology, and microsystem integration will be described in detail.【期刊名称】《中国肿瘤临床》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】6页(P136-141)【关键词】肿瘤干细胞;微球体培养;生物标记;微系统【作者】付欣;王珂【作者单位】天津医科大学肿瘤医院妇瘤科,国家肿瘤临床医学研究中心,天津市肿瘤防治重点实验室天津市300060;天津医科大学肿瘤医院妇瘤科,国家肿瘤临床医学研究中心,天津市肿瘤防治重点实验室天津市300060【正文语种】中文肿瘤干细胞(cancer stem cell,CSC)假说认为在异质性的肿瘤中只有一小部分细胞具有干细胞的特性,可促进肿瘤生长,并对放化疗有着更强的耐受性[1]。
肿瘤干细胞:模型的争议与衍化曹逸涵摘要:肿瘤干细胞模型指出,肿瘤的生成由一群具有自我更新能力和分化潜能的肿瘤干细胞驱动,而给予肿瘤治疗极大启示。
然而,越来越多的研究表明,肿瘤干细胞在细胞来源、细胞比例、遗传特性,乃至表型和功能特征上均存在着差异性和不稳定性,这催生了对肿瘤干细胞模型的质疑。
本文将梳理对此模型的争议,总结现有证据和观点,并强调在肿瘤干细胞模型核心观点之上充实和衍化。
关键词:肿瘤干细胞细胞异质性致瘤性肿瘤复发肿瘤转移肿瘤干细胞(Cancer Stem Cell,CSC)的概念在十几前提出,这一模型假设:肿瘤的发生和生长由肿瘤细胞中一类具有高度恶性的细胞子类群驱动。
这一子类群与正常的干细胞类似,具有自我更新的能力与分化的潜能,因而被称为肿瘤干细胞。
与正常组织类似,肿瘤在肿瘤干细胞的驱动下,也形成细胞层级结构而表现出异质性。
肿瘤干细胞则处于这种层级结构的最顶层,控制着肿瘤的发生、转移和复发。
肿瘤干细胞概念的提出对肿瘤治疗极具启示意义,它指出只有将肿瘤干细胞作为靶位点,才能彻底医治肿瘤。
然而,肿瘤干细胞往往处于缓慢分裂或休止状态,且往往对化疗药物、辐射等具有较强的抗性,因而在治疗中往往躲过攻击而造成肿瘤的复发。
目前,大量的研究将目标锁定在了直接或间接的肿瘤干细胞杀伤方法。
然而,对肿瘤干细胞概念使用的不一致性以及定义的不明确性,阻碍了研究的发展。
与此同时,越来越多的研究揭示出肿瘤干细胞的多样性和不稳定性,其在不同情况下的细胞来源、细胞比例、遗传特性,乃至表型和功能特征均存在差异。
这使得肿瘤干细胞的定义变得越来越模糊,以致产生了对模型本身的怀疑。
本文将梳理对肿瘤干细胞模型的争议,总结现有证据和观点,并强调在在肿瘤干细胞模型核心观点之上充实和衍化。
肿瘤干细胞经典概念生理状态下的干细胞居于成年人新生组织的细胞层级顶端,是以其特殊的功能而定义的:它们终生的自我更新能力,即通过细胞分裂产生新的干细胞的能力;具有分化的潜能,即多能型;能可逆的进入静止或休眠状态;能够抵抗细胞毒性药物。
与新生组织类似,很多肿瘤也遵循层级化的细胞结构;而与正常干细胞类似,肿瘤干细胞也可以通过相似的功能而定义:(1)自我更新。
与其已分化的子代细胞不同,肿瘤干细胞具有无限的自我更新的能力。
因而,当其转移或被移植之后,仍能长期存活乃至产生新的肿瘤。
(2)分化潜能。
肿瘤干细胞可以分化产生所有在肿瘤中出现的细胞,其在自我更新的同时,可以产生非干性、已分化的子代,这些细胞通常组成肿瘤的主体。
自我更新和分化潜能是肿瘤干细胞具有的基本特性。
此外,在某些研究中还发现了肿瘤干细胞类似于正常干细胞的一些其它特性,对于解释肿瘤的复发非常重要:(3)缓慢分裂或休眠状态。
一些肿瘤干细胞被发现能想成年人正常干细胞一样,在休眠、缓慢分裂或活跃状态间可逆转化。
例如,在急性髓系白血病的老鼠模型中,发现了休眠的白血病干细胞的存在。
通过克隆跟踪技术,人们在急性髓系白血病和结肠癌中,发现了延迟起作用的肿瘤干细胞类群,显示人类肿瘤干细胞中有长期休眠的类群存在。
重要的是,由于传统疗法大多作用于细胞周期,肿瘤干细胞的这种特性可能导致其免受其攻击。
当治疗结束后,正如正常干细胞在组织受到创伤后可激活修复组织一样,肿瘤干细胞也有可能重新激活造成癌症的复发。
(4)对传统治疗方法的抗性。
与正常干细胞相似,有些肿瘤干细胞对传统治疗有着很强的抗性。
例如,在局部晚期的乳腺癌患者中,当采用化疗清除大部分肿瘤细胞后,仍可发现乳腺癌干细胞积累于体内。
类似地,在慢性髓系白血病中,络氨酸激酶抑制剂能杀灭大部分的BCR-ABL驱动的白血病细胞(RT-PCR无法检出BCR-ABL mRNA),但却无法杀灭白血病干细胞。
类似的例子也在带有5q缺失的脊髓发育不良中被发现,尽管大部分的肿瘤细胞被免疫调节剂有效清除,使临床症状彻底缓解,但由于抗性肿瘤干细胞的存在,大多数病人都会遭遇复发。
肿瘤干细胞的支持性证据异种移植实验支持肿瘤干细胞的典型证据是肿瘤细胞的异种移植实验,它将从病人中分离的肿瘤细胞移植进免疫缺陷的小鼠当中,以鉴定其是否具有产生恶性肿瘤细胞后代的能力。
实验证实,同一肿瘤内部的细胞是异质化的,即只有部分的细胞具有导致新的肿瘤的能力,而其它细胞不能。
它们通常能通过特定标记而被有目的地、选择性地富集,而与其它细胞区分开来。
这些细胞被认为是肿瘤干细胞。
最早的这类实验开展于各种白血病细胞的异种移植,包括急性淋巴系白血病(ALL)、急性髓系白血病(AML)和慢性髓系白血病(CML)。
随后,这类方法被成功地应用于实体瘤上,包括在人体乳腺、大脑、结肠、卵巢、肺和头颈部的肿瘤。
肿瘤干细胞标记的确定多种类型肿瘤的肿瘤干细胞标记的确定,也证实了肿瘤细胞的异质性,进而支持了肿瘤干细胞的存在。
1994年人们首次证明,只有一小类群的人类AML细胞具有导致肿瘤的能力。
随后,在1997年人们鉴定出一类非常像正常造血干细胞的,CD34+/CD38-的细胞为AML的肿瘤干细胞。
在实体瘤方面,2003年人们取得了第一个进展,在乳腺胸腔积液和肿瘤样品中鉴定出ESA+/CD44+/CD24low-neg的细胞类群为乳腺癌干细胞。
少至一百个的ESA+/CD44+/ CD24low-neg细胞就可在NOD/SCID的小鼠中诱发原先的肿瘤,而一万个另一种细胞类群的细胞则不能。
临床经验性验证肿瘤干细胞模型可以较有效地解释肿瘤的复发和转移。
由于肿瘤干细胞具有的可逆休眠或缓慢分裂状态,以及其对传统治疗的抗性,导致其可能躲过治疗的攻击而保存下来,这被认为是造成临床上观察到的消除肿瘤多年后复发的原因。
另一方面,一些证据显示,肿瘤转移起始细胞(metastasis-initiating cells,MIC)可能是肿瘤干细胞的一个子类群。
首先,肿瘤干细胞具有肿瘤发生能力,这是在远距离器官处生成二级肿瘤的必要条件。
其次,肿瘤干细胞可以表达上皮间质转化(Epithelial Mesenchymal Transition,EMT)的标记,显示它们可能进行迁移而成为起始肿瘤转移行为的可能对象。
肿瘤干细胞的质疑性证据异种移植实验的局限性目前,以免疫缺陷小鼠为受体的异种移植实验,是检测并定量多种人类肿瘤干细胞的最灵敏的方法。
然而,由于不能完美地模拟人体内真实环境,这种方法得到的结果有可能是不准确的。
其局限性体现在:(1)小鼠寿命较短,无法体现移植细胞在体内的长期效应;(2)免疫缺陷的小鼠体内缺乏对肿瘤细胞的正常免疫监视作用;(3)小鼠的内环境与人类有种间差异,例如细胞因子、趋化因子,以及肿瘤脉管系统、肿瘤微环境等,鼠源与人源都存在一定差异。
此外,由于存在多种免疫缺陷型小鼠品系,且有多种肿瘤细胞的分离和移植方法,这类对肿瘤干细胞的检测和计数都非常依赖于具体实验系统与操作,而可能得出差异性的结论。
某些肿瘤干细胞的标记物不能确定最典型的这一证据来自对黑色素瘤的研究。
Quintana等人(2010)在对黑色素瘤细胞的筛查中,未能发现任何不能在异种移植实验中导致肿瘤的较大的细胞类群。
在实验检测的22个包括CD271和ABCB5在内的异质表达标记中,均未发现有在致瘤细胞中富集的趋向。
而在老鼠体内发生转移的癌细胞,也可非特异地来源于CD271-或CD271+的细胞。
另外,很多标记在致瘤性的黑色素瘤细胞中均能进行可逆性表达。
这些实验显示,在某些肿瘤中,癌细胞可能表现出均质性而不符合肿瘤干细胞模型。
这些肿瘤中的细胞可能只是随机地带有致瘤性。
肿瘤干细胞性质的巨大差异性越来越多的研究发现,肿瘤干细胞在细胞来源、细胞比例、遗传特性以及表型中存在着巨大的差异性和复杂性,这使得人们对肿瘤干细胞概念本身的实用性和正确性产生了怀疑。
在些差异性具体体现在:(1)细胞来源的差异。
目前有不同的证据支持肿瘤干细胞的不同来源。
一种观点认为,肿瘤干细胞可能来源于正常干细胞,这类细胞本身即具有了自我更新和分化的能力,例如植入受体鼠皮下的胚胎干细胞可以形成畸胎瘤。
另一种观点认为,肿瘤干细胞可以起源于已分化的祖细胞,它们通过积累遗传或表观遗传的异常改变而获得干性。
例如,在AML 中,虽然AML-ETO融合蛋白出现在造血干细胞中,但功能性的白血病干细胞是在一种Thy1-的组细胞中被检测到。
类似的结果也在CML中被发现。
诱导性多能干细胞(iPS)的发现则提供了另一种解释,当受到仅4个转录因子的激活后,任何类型的细胞均可能获得自我更新的能力及多能性。
事实上,在人类皮肤成纤维细胞的体外重编程实验中,通过hTERT、H-RasV12、SV40 LT和ST四个抗原的稳定表达,可使其具有肿瘤干细胞的性质,在移植的老鼠体内可以形成有细胞层级结构的肿瘤。
(2)细胞比例的差异。
不同种类的肿瘤,其肿瘤干细胞占主体肿瘤细胞的比例出现巨大的变化,从0.2%到82.5%不等。
而对I期和III期乳腺癌的体内有限稀释测定显示,对于同一肿瘤,这一比例也可能随肿瘤进展而不断增加。
在对III–IV期黑色素瘤的分析中,致瘤性细胞的比例可高达30%。
而普遍观点认为,肿瘤干细胞应与正常干细胞类似,其在组织中的比例应非常小。
这加剧了人们对肿瘤干细胞模型的怀疑。
(3)肿瘤干细胞标记的差异与不明确性。
多项研究发现,同一肿瘤的某些肿瘤干细胞类群显现出不同的、甚至是无重叠性的标记特征。
例如,只有1%的乳腺癌细胞同时表达ESA+/CD44+/ CD24low-neg和ALDH-1+两种被认定的肿瘤干细胞标记。
在对大量AML病人的检测中发现,肿瘤干细胞存在于几个免疫表型不同的细胞类群中,显示出显著的病人见差异。
另外,肿瘤干细胞标记的确定也可能因实验条件而得出不同结果。
例如,当被移植入缺少功能性的IL2RG链(NSG or NOG)的NOD/SCID免疫缺陷型小鼠时,CD34+CD38+和CD34+CD38-的AML细胞均高频率地表现出肿瘤干细胞活性。
然而,在早前进行的向更少免疫缺陷的NOD/SCID小鼠的移植实验中,肿瘤干细胞活性大多局限在CD34+ CD38−的细胞中。
(4)肿瘤干细胞遗传及表型特征的不稳定性。
一些证据表明,赋予恶性细胞肿瘤干细胞特性的具体分子机制可能是不稳定的,而导致肿瘤干细胞的状态不稳定。
例如,在结肠癌中,遗传不稳定性可以产生与亲代不同的新的肿瘤干细胞品系。
而一些肿瘤干细胞的标记在肿瘤发展的某些时期是相关的,而在另一些时期则是不相关的。
肿瘤干细胞模型的充实与衍化回顾围绕肿瘤干细胞的争议可发现,肿瘤干细胞模型的提出是建立在实验及临床经验基础上的。
其出发点是异种移植实验中,肿瘤细胞表现出的生成新肿瘤能力上异质性。
其价值体现在,为临床中肿瘤的复发和转移提供了一种较有效的理论模型,启示肿瘤的治疗必须将肿瘤干细胞纳入攻击靶点。