肿瘤干细胞与耐药
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肿瘤干细胞及其耐药机制欧扬郭秀丽(山东大学药学院新药药理研究所,济南250012)摘要肿瘤干细胞是存在于造血系统肿瘤和一些实体瘤中具有干细胞特性的细胞。
肿瘤干细胞假说认为,经药物治疗后肿瘤复发和转移与肿瘤干细胞残存有密切关系。
其原因可能是肿瘤干细胞高表达ABC转运蛋白和B c-l2抗凋亡蛋白,同时其本身又具有一些干细胞特性。
对肿瘤干细胞耐药机制的研究,将有助于发现新的肿瘤治疗靶点和更好的抗癌策略。
关键词肿瘤干细胞;耐药性;ABC转运蛋白;治疗中图分类号R730.2Tum or Ste m C ells and D rug R esistance OU Yang,GUO X i u-L i(D e part m ent of N e wdrug P har m a-cology,School of Phar m aceu tical S ciences,Shandong University,Ji nan250012,China)Abst ract The tum or ste m ce lls possessing ste m ce lls properties have been descri b ed i n hae m atopo ietic cancer and so m e so lid tu m ors.It is believed the regenera ti o n and displace of cancer after che m otherapy have ti g h ten relati o n w ith the residual tu m or ste m ce lls.The m ain reason is t h at tum or ste m cells over-ex-press ATP-b i n d i n g cassette drug transporters and B c-l2.M oreover,tu m or ste m ce lls have the character o f ste m cells.M ore insight into the m echan is m s o f tum or ste m cells m ight he l p l e ad to ne w therapeutic tar-gets and better anticancer strateg i e s.K ey w ords tum or ste m cells;drug resistance;ATP-b i n d i n g cassette drug transporters;t h erapy在肿瘤研究中,干细胞研究帮助人们加深对肿瘤的发生、发展及转移的认识。
肿瘤干细胞与耐药本综述由解螺旋学员Dr.Feng负责整理(2017年12月)肿瘤的耐药与肿瘤干细胞(Cancer Stem Cells, CSCs)密切相关,CSCs主要通过以下几个手段实现抵抗肿瘤药物治疗。
1.肿瘤干细胞亚群的休眠CSCs休眠指的是细胞保持重新进入活跃的增殖状态的能力,但处于非分裂状态。
化疗药物主要通过靶向活跃分裂的细胞来起作用。
因此,CSCs的休眠是避免癌症治疗并赋予肿瘤细胞治疗抗性的有效手段。
休眠状态下CSCs的激活驱动了抗癌治疗后肿瘤的复发。
Touil 等人在结肠直肠癌的研究中发现了肿瘤耐药的特性可从休眠的CSCs获得。
在这项研究中,抗5-氟尿嘧啶的癌细胞显示了和休眠CSCs的类似的表型,这样的表型是基于标记物,自我更新和肿瘤传播潜能来鉴定的,明确观察到了部分肿瘤干细胞在肿瘤细胞暴露于化疗药物时进入休眠状态。
这一过程先涉及到c-Yes酪氨酸激酶的活化及其与c-Yes / YAP复合物的分离,进而导致相关蛋白(YAP)的核表达水平降低。
这项研究指出作为转录协同激活因子的核YAP参与干细胞自我更新,阻止细胞处于非分裂休眠状态。
1因此,YAP核水平的下降可能是CSCs休眠的表现,CSCs通过转录共激活、侵袭细胞周期和凋亡途径等诱导休眠。
最近在胶质母细胞瘤中的一项研究进一步支持了这一假说,Campos等人将化学疗法中含有休眠细胞和非休眠细胞的肿瘤细胞暴露于化学治疗后,发现休眠细胞的活化频率更高2。
2.药物外排转运导致癌症患者抗药性的重要因素归因于药物外排转运蛋白在耐药性CSCs中的表达增加。
这些药物外排转运蛋白主要位于细胞质膜中,正常情况下它们的作用是保护细胞免受有害细胞毒性剂的侵害。
药物外排转运蛋白可有效防止细胞毒素和代谢废物产物堆积,特别是在血脑屏障,肝,肾和肠组织中3。
在癌症中,CSC对治疗的抵抗力部分地来自转运蛋白的上调表达,因为跨越质膜的药物流出增加,相应地就降低了细胞内药物浓度4。
乳腺癌细胞株整理(二)引言:乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一,也是世界范围内死亡率最高的癌症之一。
研究乳腺癌细胞株对于深入了解乳腺癌的发生机制、预防和治疗具有重要意义。
在之前的文档《乳腺癌细胞株整理(一)》中,我们介绍了一部分常用的乳腺癌细胞株。
而本文将继续介绍一些其他有代表性的乳腺癌细胞株并对其特点进行概述。
正文:1. 非侵袭性乳腺癌细胞株:- MCF-7细胞株:MCF-7细胞株是一种常用的非侵袭性乳腺癌细胞系,其来源于人类乳腺癌的原发灶。
这种细胞株生长速度较慢,呈悬浮状态,对雌激素敏感,可用于乳腺癌治疗药物的筛选和雌激素受体相关研究。
- T47D细胞株:T47D细胞株也是一种常用的非侵袭性乳腺癌细胞系,它是从人类乳腺癌的转移灶中建立的。
这种细胞株对雌激素敏感,并且表达雌激素受体。
T47D细胞株可用于研究乳腺癌细胞的增殖、分化以及基因表达调控等。
2. 侵袭性乳腺癌细胞株:- MDA-MB-231细胞株:MDA-MB-231细胞株是一种高度侵袭性的乳腺癌细胞系,可模拟乳腺癌的转移和侵袭过程。
这种细胞株生长迅速,可以形成肿瘤,在体内可产生肺和骨转移。
MDA-MB-231细胞株广泛应用于研究乳腺癌的转移机制、肿瘤微环境以及疗效评估。
- BT-474细胞株:BT-474细胞株是一种来源于人类乳腺癌的转移灶中的细胞株。
这种细胞株表达人类表皮生长因子受体2(HER2)的过度表达。
BT-474细胞株对药物的敏感性较高,可用于研究HER2信号通路的调控及其在乳腺癌中的作用。
3. 耐药性乳腺癌细胞株:- MCF-7/ADR细胞株:MCF-7/ADR细胞株是已知的耐药性乳腺癌细胞株之一。
这种细胞株对化疗药物多药耐药性发生,可用于研究药物耐药机制以及开发新的治疗策略。
- MCF-7/TAM细胞株:MCF-7/TAM细胞株是一种对于抗雌激素药物铁曲红素(TAM)耐药的细胞系。
该细胞株经长期的体内暴露于TAM药物而产生耐药性,可用于研究抗雌激素治疗耐药机制。
卵巢癌耐药细胞株A2780-CP的建立及CD44+肿瘤干细胞功能验证目录第一章前言 (1)第二章材料与方法 (3)2.1实验材料 (3)2.2培养基及主要试剂 (3)2.3实验所用设备 (4)2.4主要试剂的配制 (4)2.5实验方法 (5)第三章结果与分析 (11)3.1 A2780-CP耐药细胞株和A2780普通细胞株生物学特性差别 (11)3.2 A2780-CP与A2780肿瘤干细胞生物学特性验证 (13)第四章讨论 (19)第五章结论 (22)参考文献 (23)综述 (26)卵巢癌干细胞与多药耐药之间的关系 (26)参考文献 (35)中英文缩略词表 (41)致谢 (42)卵巢癌耐药细胞株A2780-CP的建立及CD44+肿瘤干细胞功能验证第一章前言第一章前言卵巢癌是妇科常见三大肿瘤之一,其发病率低于子宫内膜癌,然而死亡率却位居妇科肿瘤之首[1],对妇女生命健康有的极大的威胁。
卵巢的胚胎发育,组织解剖及内分泌功能相对较复杂,从而导致卵巢癌在早期表现出不明显的症状,并缺乏行之有效的早期诊断方法。
而很多患者发现时已经处于中晚期,无法进行手术治疗,需要借助抗肿瘤药物进行治疗。
虽然近年来各种小分子药物、抗体药物、免疫疗法等层出不穷,但顺铂和紫杉醇依然是卵巢癌的一线用药方式,可是80%-85%的卵巢癌患者会产生药物耐性,导致治疗失败[2]。
现有多数研究认为细胞耐药的根源是肿瘤干细胞,一种肿瘤组织中存在的一小群自我更新并多向分化的细胞[3]。
这部分细胞高表达耐药相关基因,可以将药物泵出体外减少对自身的伤害;另一方面,化疗药物可明显杀伤快速分裂的细胞,而处于静止状态的肿瘤干细胞具有的这一独有特性使之有利于避免被肿瘤药物杀伤[4]。
关于肿瘤干细胞的起源有多种学说,国内外学说现普遍接受的是:肿瘤干细胞很有可能来自突变了的成体干细胞。
肿瘤的产生是由于突变长期累积的结果,因而这一过程相当漫长。
而已经失去继续分裂能力的分化的体细胞,其生命周期短,无法完成多个基因突变的累积。
肿瘤细胞干性状的识别及其耐药机制研究肿瘤细胞干细胞具有自我更新、多向分化和无限增殖的特性,它们在肿瘤治疗中起着至关重要的作用。
然而,肿瘤细胞干性状的识别和治疗是目前肿瘤研究领域的热点问题。
本文将探讨肿瘤细胞干性状的识别及其耐药机制研究的现状。
一、肿瘤细胞干性状的识别目前,肿瘤细胞的干性状识别主要有两种方法:一种是表面标记法;另一种是功能鉴定法。
表面标记法是通过检测特定的细胞表面标记,如CD133、CD44、CD24等,来鉴定干性状;功能鉴定法则是通过判断细胞是否具有自我更新、多向分化和无限增殖的特性,来确定干性状。
目前,表面标记法在识别肿瘤细胞中的干性状方面已经得到广泛应用。
比如,CD133在肝癌、胰腺癌、结肠癌等多种肿瘤中都被证明是干性状标记物。
CD44也被广泛应用于乳腺癌、肺癌、结肠癌等肿瘤的干性状识别中。
CD24则主要用于识别乳腺癌细胞中的干性状。
功能鉴定法则是通过培养肿瘤细胞,观察细胞具有的自我更新、多向分化和无限增殖的特性,来确定干性状。
这种方法比表面标记法更加严格,可以避免由于表面标记物的低表达或变异所带来的偏差。
然而,功能鉴定法需要至少4-6周的培养时间,工作量大,并且存在着细胞质扰动的风险。
二、肿瘤细胞干性状的耐药机制肿瘤细胞干性状的耐药机制是肿瘤治疗领域的一个难点。
目前,科学家们认为,肿瘤细胞的干性状和肿瘤细胞的耐药性存在一定的关联,干性状肿瘤细胞对传统化疗药物的耐药性更强。
这主要与以下方面有关:1.干性状肿瘤细胞对DNA损伤的修复能力更强。
一些研究表明,肿瘤细胞干性状与DNA损伤修复机制的增强有关。
拥有干性状特征的肿瘤干细胞,其DNA损伤修复或基因损失的复制等减少导致药物在其体内的作用时间缩短,不能达到临界浓度,导致化疗药物无法有效杀死肿瘤细胞。
2.干性状肿瘤细胞对药物的吸收能力更低。
肿瘤细胞表面的ABC转运蛋白是细胞的主动出泵途径,可以从细胞内排出多种化疗药物,从而使肿瘤细胞获得多重耐药性。
肿瘤干细胞与肿瘤耐药性形成关联机制探索肿瘤耐药性一直是肿瘤治疗的主要难题之一。
传统的肿瘤治疗方法,如化疗和放疗,常常不能有效地根除肿瘤,因为肿瘤细胞存在一种耐药性,使得它们对治疗药物具有一定的抵抗能力。
而肿瘤干细胞的存在被认为是导致肿瘤耐药性的一个重要原因。
本文将探索肿瘤干细胞与肿瘤耐药性之间的关联机制。
首先,我们需要了解肿瘤干细胞的特点以及其在肿瘤发展中的作用。
肿瘤干细胞是一小部分存在于肿瘤组织中的细胞群体,它们具有自我更新和多向分化的能力,能够不断产生新的肿瘤细胞并维持肿瘤的生长。
与普通肿瘤细胞相比,肿瘤干细胞具有较强的增殖能力和生存能力,因此更难被现有的治疗手段消灭。
其次,肿瘤干细胞与肿瘤耐药性的关系需要进一步探索。
研究表明,肿瘤干细胞在肿瘤耐药性的形成中起着重要的作用。
首先,肿瘤干细胞具有较高的抗氧化能力,能够通过清除自由基来保护自身免受治疗药物的损伤。
其次,肿瘤干细胞可以通过调节细胞周期和DNA修复机制来降低药物对其的杀伤作用。
此外,肿瘤干细胞还能通过改变细胞外基质组成和细胞附着力来逃避治疗药物对其的影响。
所有这些因素共同作用,使得肿瘤干细胞能够在治疗药物的压力下存活和繁殖,从而导致肿瘤的耐药性。
进一步了解肿瘤干细胞形成肿瘤耐药性的机制,有助于开发新的治疗策略。
目前,一些研究已经表明,针对肿瘤干细胞的治疗可能是解决肿瘤耐药性问题的有效途径。
例如,通过干细胞特异性基因的靶向治疗,可以选择性地杀死肿瘤干细胞,从而减少肿瘤的复发和耐药性的产生。
此外,还可以利用肿瘤干细胞的特性来设计新的药物传递系统,将药物直接送达到肿瘤干细胞周围区域,提高治疗的效果。
然而,要实现针对肿瘤干细胞的治疗,仍然面临许多挑战。
首先,肿瘤干细胞的特征和功能仍然不完全清楚,进一步的研究需要从肿瘤样本中更好地分离和鉴定肿瘤干细胞。
其次,由于肿瘤干细胞的存在和多样性,针对不同类型和不同阶段的肿瘤干细胞的治疗策略也需要个体化和精准化。
肿瘤新十大基本特征分子靶点肿瘤新十大基本特征分子靶点肿瘤是一种严重的疾病,对患者的身体和心理都会造成巨大的影响。
为了更好地治疗肿瘤,科学家们一直在不断地探索肿瘤的发生机制和治疗方法。
在这个过程中,发现了许多肿瘤的基本特征分子靶点,这些靶点对于肿瘤的发生和发展起着至关重要的作用。
本文将为您介绍肿瘤新十大基本特征分子靶点,希望对您有所启发。
肿瘤新十大基本特征分子靶点:1. PI3K/AKT/mTOR信号通路:这是一个常见的肿瘤发生和发展的信号通路,其在调控细胞凋亡、增殖和生存中起着重要作用。
2. 肿瘤抑制基因:这一类基因通常能够抑制肿瘤的生长和扩散,对于肿瘤的治疗具有重要意义。
3. 转录因子:转录因子在肿瘤的发生和发展中扮演着关键角色,对于调控基因的表达和细胞功能至关重要。
4. 炎症调控因子:肿瘤常常伴随着炎症的发生,炎症调控因子对于肿瘤的发展起着重要作用。
5. 细胞周期调控:细胞周期调控是肿瘤细胞增殖的重要调节因子,对于肿瘤的治疗具有重要意义。
6. 紧张氧化应激:紧张氧化应激在肿瘤的发生和发展中扮演着关键角色,对于肿瘤的治疗具有重要意义。
7. 分化相关因子:分化是肿瘤细胞生长和扩散的重要调节因子,对于肿瘤的治疗具有重要意义。
8. 表观遗传调控:表观遗传调控在肿瘤的发生和发展中扮演着关键角色,对于肿瘤的治疗具有重要意义。
9. 血管生成因子:肿瘤的生长和扩散需要大量的营养和氧气供应,而血管生成因子则对此起着重要作用。
10. 免疫调控因子:免疫调控在肿瘤的发生和发展中扮演着关键角色,对于肿瘤的治疗具有重要意义。
这些肿瘤新十大基本特征分子靶点涵盖了肿瘤的发生和发展的多个方面,在科学家们的努力下,对于肿瘤的治疗提供了重要的思路和方法。
希望通过不断地研究和探索,我们能够找到更多的肿瘤治疗靶点,为肿瘤患者带来更多的希望。
总结回顾:本文介绍了肿瘤新十大基本特征分子靶点,从不同的角度全面探讨了肿瘤的发生和发展的重要因素。
肝癌的肿瘤干细胞与治疗耐药性肝癌是一种严重的恶性肿瘤,其治疗困难和复发率高。
一个重要的原因是肝癌中存在一种特殊的细胞群体,称为肿瘤干细胞(Tumor-Initiating Cells, TICs),这些细胞具有自我更新和多向分化的能力。
此外,这些肿瘤干细胞还与耐药性的发展密切相关。
本文将就肝癌的肿瘤干细胞以及与治疗耐药性之间的关系进行探讨。
一、肝癌的肿瘤干细胞特征肝癌的肿瘤干细胞,也称为肝癌干细胞(Hepatocellular carcinoma stem cells, HCSCs),是一小部分具有高度增殖和自我更新能力的细胞群体。
它们不仅具有自我更新的能力,还能够分化为多种类型的细胞,从而促进肿瘤的生长和扩散。
肿瘤干细胞具有多个分子特征,包括肿瘤相关基因的高表达,如典型的肝癌干细胞标志物CD133、CD90等。
此外,它们还具有增殖优势、抗凋亡能力、自我更新和肿瘤形成能力等特点。
二、肝癌干细胞与治疗耐药性的关系肝癌干细胞的存在与肝癌的治疗耐药性之间存在密切的关系。
传统的治疗方法,如化疗、放疗和手术切除等,难以完全彻底清除肝癌干细胞,从而导致肿瘤复发和转移。
1. 肝癌干细胞的抗凋亡能力肝癌干细胞具有抗凋亡能力,这是其耐药性的重要原因之一。
研究表明,肝癌干细胞中的一些抗凋亡相关基因的异常激活,如B-cell lymphoma-2 (Bcl-2)家族成员,能够有效抑制细胞凋亡。
这使得肿瘤干细胞在治疗过程中能够幸存下来,从而导致耐药性的产生。
2. 肝癌干细胞的ABC转运体表达肝癌干细胞中的ABC转运体家族成员,如ATP结合盒子超家族成员ABC酶,能够通过外排药物,从而减少药物在细胞内的积累,降低药物对肿瘤干细胞的杀伤作用。
这种外排机制使得肝癌干细胞对化疗药物等治疗手段产生耐药性。
3. 肝癌干细胞与肿瘤微环境的相互作用肝癌干细胞与其周围的肿瘤微环境相互作用,形成特殊的生态系统,这也是其耐药性发展的重要原因之一。
骨髓间充质干细胞与肿瘤耐药【摘要】将骨髓间充质干细胞置入人体内,并不会引起排斥反应,并且该干细胞还具有多向分化的优点,在医学领域中,这种干细胞被广泛应用。
本文对骨髓间充质干细胞的相关知识及肿瘤耐药进行分析,针对骨髓间充质干细胞与肿瘤耐药作一综述。
【关键词】骨髓间充质干细胞;肿瘤耐药;临床研究位于人体骨髓中的间充质干细胞,具有多向分化的潜能,在人体实体瘤及血液系统恶性疾病中,骨髓微环境及肿瘤细胞两者之间存在着密切的关系,相互影响相互作用[1]。
本文对骨髓间充质干细胞的特征及其与肿瘤耐药的相关作用机制进行研究,现综述如下。
1 关于骨髓间充质干细胞1.1 间充质干细胞的定义起初,骨髓间充质干细胞被称为成纤维细胞样细胞;在人体外,骨髓间充质干细胞的鉴定,可以通过对骨髓间充质干细胞形成成纤维细胞集落形成单位的能力、向中胚层分化的多能性及特征性的阴性及阳性表面标记物进行确定。
在人体内,骨髓间充质干细胞可以分化成骨、脂肪、肌细胞系几软骨;在人体的骨髓内,骨髓间充质干细胞能够提供一个微环境,这个微环境可以进行调节,对于造血干细胞的增殖及静止能够起到有效的控制作用。
1.2 间充质干细胞的特征关于骨髓间充质干细胞,其细胞表面标志缺少特异性标志,无论是在人体内,还是在鼠体内,其骨髓间充质干细胞的CD45及CD34均显示为阴性。
人体内的骨髓间充质细胞最典型的表面标志为H细胞黏附分子、5核苷酸酶、内皮糖蛋白、胸腺嘧啶表面抗原、血管细胞黏附分子-1等表现标志均显示为阳性。
将骨髓间充质干细胞钝化分离,其组成基础就是上述组合。
另外,骨髓间充质干细胞具有高度差异性表达的整联蛋白及低亲和力神经生长因子受体等这些表面标志。
在体外,骨髓间充质干细胞表现出非常明显的可塑性,在成熟的成骨细胞中,这种可塑性能够保持,因为,骨髓间充质干细胞在人体外能够转化为脂肪细胞[2]。
2 骨髓微环境中的间充质干细胞2.1 骨髓间充质干细胞是骨髓结构的重要组成部分在骨髓内,造血干细胞的形成及生长为:骨髓基质细胞通过产生趋化因子、细胞因子进行调节的,同时,骨髓基质细胞还能够通过细胞内信号对造血干细胞的生长进行调节。
肿瘤干细胞与耐药本综述由解螺旋学员Dr.Feng负责整理(2017年12月)肿瘤的耐药与肿瘤干细胞(Cancer Stem Cells, CSCs)密切相关,CSCs主要通过以下几个手段实现抵抗肿瘤药物治疗。
1.肿瘤干细胞亚群的休眠CSCs休眠指的是细胞保持重新进入活跃的增殖状态的能力,但处于非分裂状态。
化疗药物主要通过靶向活跃分裂的细胞来起作用。
因此,CSCs的休眠是避免癌症治疗并赋予肿瘤细胞治疗抗性的有效手段。
休眠状态下CSCs的激活驱动了抗癌治疗后肿瘤的复发。
Touil 等人在结肠直肠癌的研究中发现了肿瘤耐药的特性可从休眠的CSCs获得。
在这项研究中,抗5-氟尿嘧啶的癌细胞显示了和休眠CSCs的类似的表型,这样的表型是基于标记物,自我更新和肿瘤传播潜能来鉴定的,明确观察到了部分肿瘤干细胞在肿瘤细胞暴露于化疗药物时进入休眠状态。
这一过程先涉及到c-Yes酪氨酸激酶的活化及其与c-Yes / YAP复合物的分离,进而导致相关蛋白(YAP)的核表达水平降低。
这项研究指出作为转录协同激活因子的核YAP参与干细胞自我更新,阻止细胞处于非分裂休眠状态。
1因此,YAP核水平的下降可能是CSCs休眠的表现,CSCs通过转录共激活、侵袭细胞周期和凋亡途径等诱导休眠。
最近在胶质母细胞瘤中的一项研究进一步支持了这一假说,Campos等人将化学疗法中含有休眠细胞和非休眠细胞的肿瘤细胞暴露于化学治疗后,发现休眠细胞的活化频率更高2。
2.药物外排转运导致癌症患者抗药性的重要因素归因于药物外排转运蛋白在耐药性CSCs中的表达增加。
这些药物外排转运蛋白主要位于细胞质膜中,正常情况下它们的作用是保护细胞免受有害细胞毒性剂的侵害。
药物外排转运蛋白可有效防止细胞毒素和代谢废物产物堆积,特别是在血脑屏障,肝,肾和肠组织中3。
在癌症中,CSC对治疗的抵抗力部分地来自转运蛋白的上调表达,因为跨越质膜的药物流出增加,相应地就降低了细胞内药物浓度4。
由于其对于形态学和功能上不同的化合物具有广泛的底物特异性,药物流出转运蛋白的表达增加可能赋予多种抗癌药物的抗性。
多种药物流出物转运蛋白与CSCs中的抗药性有关。
已经将包括多药耐药蛋白1(MDR1,P糖蛋白或ABCB1),MDR相关蛋白1(MRP1或ABCC1)和乳腺癌抗性蛋白(BCRP或ABCG2)的转运蛋白的ATP结合盒(ABC)家族与抗药性相关3。
这些药物外排转运蛋白显示广泛的底物特异性与能力,可促进包括化学治疗剂在内的几种不同化合物的流出。
底物与药物流出转运蛋白的活性位点的结合导致ATP依赖性构象变化,从而导致释放,从而将底物排出到细胞外空间。
针对CSC依赖于在接触药物后的存活的特定途径可能是值得探讨的治疗方法5。
用于保护细胞免受外部毒性剂或药物的一种途径是ABC转运蛋白的过表达。
因此,靶向ABC转运蛋白可能是克服耐药性的替代策略。
结合药物如拓扑替康,发现阿片碱(酪氨酸激酶抑制剂)通过抑制ATP酶活性和调节转运蛋白的表达来抑制ABC亚家族(ABCG2)中一个成员的外排活性6。
这最终导致药物在乳腺癌细胞中的积累和化疗药物抗性表型的逆转。
3.激活DNA修复有些化疗药物的作用机制是损伤肿瘤细胞的DNA的。
正常情况下,细胞通过在维持基因组完整性和细胞功能中起重要作用的细胞DNA损伤应答(DDR)来识别和修复DNA损伤。
CSC 可利用DDR来防止以防止化疗药物对DNA损伤作用,通过DDR识别DNA中的异常结构时,激活细胞周期检查点并诱导细胞周期停滞以确保在细胞分裂之前校正DNA损伤。
DNA损伤的主要传感器和检查点控制的调节器是ATM突变(ataxia telangiectasia mutated)和ATR(ATM 和RAD3相关)蛋白激酶。
而ATM主要识别DNA链中的双链断裂和中断7,ATR对停滞的复制叉的单链DNA的存在作出反应。
鉴于这些结构,ATM和ATR在信号级联中磷酸化下游底物,最终导致细胞周期停滞和募集DNA修复效应物,或者在不可逆DNA损伤时诱导细胞凋亡。
ATM 和ATR的主要底物之一是CHK1和CHK2。
CHK1和CHK2的磷酸化导致许多关键蛋白如p53和CDC25A的活化,p53在细胞周期停滞,DNA修复和凋亡起始中起关键作用。
CDC25A通过G1 / S转换激活因子降解导致细胞周期阻滞。
有趣的是,有几项研究观察到,CSC人群的DDR应对率有所增加。
Gallmeier等人证实,通过增加CHK1的磷酸化,CD133 +结肠CSCs 对顺铂的抗性比CD133-CSCs更强8, 9。
当用CHK1抑制剂SB218078处理细胞时,这种保护作用被逆转。
耐药性CD24+/CD44+/ ESA+胰腺CSCs对CHK1抑制剂的治疗导致对吉西他滨的复苏10。
细胞有多种修复机制:核苷酸切除修复(NER),碱基切除修复(BER),错配修复(MMR)和双链断裂(DSB)修复,包括同源末端连接(HE)和非同源末端连接NHEJ。
CSCs利用多种策略来修复DNA损伤,让肿瘤细胞在化疗引起了毒性损伤时仍能存活。
Venere及其同事证实通过PARP1途径GIC中单链断裂(SSB)修复增加11。
阻断PARP1可逆转这种保护作用,PARP1抑制剂可与其他药物联合使用,使CSCs对治疗效果敏感。
进一步的证据来自于胶质母细胞瘤的研究,人类的胶质母细胞瘤中DNA修复基因如PARP,ATM和BRCA1的表达增加明显12,类似地,在肺癌中CD133+CSCs中DSB修复基因上调13。
总之,增加CSCs的DNA损伤反应和修复能力,CSCs可有效逃避抗癌治疗的有害作用。
必须强调,肿瘤群体的异质性可能导致CSCs采用不同的策略来逃避治疗,增强DNA损伤反应的细胞毒性作用只是诸多武器中的一种。
4.减少凋亡途径,增加生存信号通路促生存信号途径的激活和凋亡信号传导的失活是CSC可能赋予耐药性并逃避由DNA损伤的细胞应激反应诱导的细胞凋亡的关键手段。
两个主要的凋亡信号通路是内在途径,其作用是通过细胞内的死亡信号响应于细胞应激,以及通过细胞外刺激促凋亡细胞表面受体起作用的外在途径。
内在和外在信号通路最终会收敛并导致相同的细胞凋亡过程的细胞降解,内在凋亡通路是响应细胞内应激信号引发细胞色素c和Smac / DIABLO表达,通过阻止细胞凋亡蛋白(IAP)抑制剂的功能来促进细胞凋亡,细胞色素C结合并激活凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和凋亡蛋白酶前体9,形成凋亡蛋白。
诱发细胞凋亡过程的半胱氨酸蛋白酶的激活起作用,其功能是通过Bax,Bak,Bad,Bid,Bim,Bik,Noxa和Puma等相关细胞凋亡蛋白的表达平衡来调控内源性途径包括Bcl-2,Bcl-XL和Mcl1在内的生存前蛋白的表达14。
抗癌治疗诱导的DNA损伤例如化疗导致肿瘤抑制蛋白p53的积累,高细胞水平的p53通过上调促凋亡Bax和Bak蛋白水平间接引起细胞凋亡诱导。
CSCs通过增强DNA损伤反应(DDR)和修复机制来避免抗癌治疗的破坏作用,并通过增加促存活信号和促凋亡蛋白的失活来赋予抗癌治疗抗性15。
既往究中,与CD133-神经胶质瘤细胞相比,前生存蛋白Bcl-2和Bcl-XL以及几种IAP的细胞水平被发现在化学抗性CD133+胶质瘤干细胞中显著上调,而凋亡Bax的表达显著降低。
Bcl-2抗凋亡活性的抑制导致促凋亡Bax的活化和胶质母细胞瘤细胞的凋亡诱导。
此外,细胞表面生长受体如HER2,FGF和EGF的上调表达可下调促凋亡性坏蛋白的细胞水平,从而抑制化学抗性CSCs的凋亡,进一步抑制内在信号途径和凋亡16。
增加生存信号和降低凋亡基因表达都将导致CSCs获得抗性,因为它们可以克服或抵消由治疗诱导的损伤引起的死亡信号。
原始存活和凋亡途径的失调表达可能由基因组不稳定性和累积与肿瘤进展相关的突变或由于标准抗癌治疗的DNA损伤作用的结果引起。
导致抗凋亡蛋白如Bcl-2和Bcl-xl失调表达,促凋亡因子如p53,Bax和Bak的失活或生存信号如存活素和cFLIP的增加可单独或共同引起细胞凋亡调节并赋予CSCs生存优势17。
例如,发现抗细胞凋亡的cFLIP蛋白在结肠癌、甲状腺癌和黑素瘤中过度表达。
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