肿瘤干细胞的研究现状

北京大学学报（　医学版　）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＰＥＫＩＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＨＥＡＬＴＨ　ＳＣＩＥＮＣＥＳ）　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．２００８　・５５５・　非小细胞肺癌干细胞研究进展　・综述・　曹宝山　，任军　（１．北京大学第三医院肿瘤中心化疗科，北京１００１９１；２．北京大学临床肿瘤学院，北京肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所内　科）　［关键词］癌，非小细胞肺；肿瘤干细胞；研究　［中图分类号］Ｒ７３４．２　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１６７１—１６７Ｘ（２００８）０５－０５５５－０３　目前全球范围内新发肺癌患者每年已经超过１００万　例　。预计２００８年美国新发肺癌患者约２１５　０１０例，因肺癌　死亡的患者约１６１　８４０例，其死亡率在男性和女性患者中均　占恶性肿瘤死亡率的第一位　：，目前在中国其死亡率也居恶　性肿瘤死亡率之首。肺癌的主要病理类型包括非小细胞肺　癌和小细胞肺癌两大类，其中非小细胞肺癌占肺癌总数的　８０％～８５％Ｌ３ｊ。非小细胞肺癌（ｎｏｎ—ｓｍａｌｌ　ｃｅｌｌ　ｌｕｎｇ　ｃａｎｃｅｒ，　ＮＳＣＬＣ）主要包括鳞状细胞肺癌（ｓｑｕａｍｏｕｓ　ｃｅｌｌ　ｃａｎｃｅｒ，　ＳＣＣ）、腺癌（ａｄｅｎｏｃａｒｃｉｎｏｍａ，ＡＣ）和大细胞癌（１ａｒｇｅ　ｃｅｌｌ　ｃａｎｃｅｒ，ＬＣＣ）３种业型。尽管近十年来在诊断、手术、放化疗　等方而取得了一些进步，使得一些常见肿瘤（如乳腺癌和前　列腺癌等）患者的５年生存率得到显著提高，但是在非小细　胞肺癌方面没有明显突破。目前非小细胞肺癌患者的５年　生存率在发展中国家不足９％　，在美国最高，但仍未超过　１５％［　肿瘤ｆ：细胞学说表明肿瘤【｝Ｉ存在一小群能够抵抗治疗　和具有肩动肿瘤形成的细胞，即肿瘤十细胞　，其具有独特　的抵抗治疗的特征，是肿瘤复发的根源　。因此，清除肿瘤　于细胞或许是治疗肿瘤更为有效的方法。通过对肺损伤模　型和肺癌细胞株、组织的研究发现，肺癌干细胞与肺癌形成　密切相关，凡已经从肺癌组织中分离得到肺癌干细胞，其或　许足造成非小细胞肺癌治疗瓶颈的主要原因。本文通过对　非小细胞肺痛、非小细胞肺癌干细胞治疗的回顾，介绍了非　小细胞肺癌ｆ＝细胞在肿瘤形成中的重要作用，同时为非小细　胞肺癌的治疗提供了新的思路。　１肿瘤干细胞　肿瘤干细胞假说　指出肿瘤起源于组织干细胞，或者是　组织干细胞的子代。正常情况下，这些细胞的自我更新受严　格调控，但在发生恶性转化后，自我更新的调控机制发生紊　乱。另外，发生恶性转化形成的肿瘤干细胞仍保留有干细胞　样特性，这些特性包括自我更新、驱动肿瘤的形成和维持肿　瘤的存在；分化能力，导致肿瘤异质性。分化后产生的肿瘤　细胞不具备成瘤性，但这些分化细胞组成了肿瘤的主体。　△Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｇｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ’ｓ　ｅ—ｍａｉｌ．ｒｅｎｊｕｎ＠ｂｊｃａｎｃｅｒ．ｏｒｇ　肿瘤干细胞已经不再是一个新的概念，目前可以从多种　血液系统肿瘤和实体肿瘤中分离出来　。大量证据表明肿　瘤干细胞具有耐药性和抵抗射线的能力，从而有助于肿瘤复　发、转移　’　”　。耐药性产生的主要原因为肿瘤干细胞高表　达多种ＡＴＰ结合盒（ＡＴＰ—ｂｉｎｄｉｎｇ　ｃａｓｓｅｔｔｅ，ＡＢＣ）转运蛋白，　例如ＡＢＣＢ１基因编码Ｐ一糖蛋白、ＡＢＣＧ２／ＭＸＲ基因编码多药　耐药相关蛋白１和乳腺癌耐药蛋白一１　Ｅｇ］，它们具有将药物、　毒物、Ｈｏｅｃｈｓｔ　３３３４２染料外排的能力。与正常干细胞类似，　生长缓慢和多处于休眠状态也有助于肿瘤干细胞耐药性的　产生。抵抗射线与肿瘤干细胞ＤＮＡ损伤修复检测酶的激活　等有关　。研究还表明，在放化疗后，乳腺癌、脑胶质瘤对　应的肿瘤干细胞比例升高　，成为肿瘤复发、转移的主要　原因。因此清除肿瘤干细胞或许是治疗肿瘤的关键。　随着对肺损伤模型中支气管肺泡干细胞的分离及其和　肺癌关系的研究，促进了对非小细胞肺癌干细胞的研究，为　非小细胞肺癌的治疗提供ｒ依据。　２非小细胞肺癌干细胞　１９８２年最先有研究表明非小细胞肺癌中可能存在十细　胞　，其应用从临床腺癌组织标本获取的单个肿瘤细胞进　行克隆形成实验，发现仅有一小部分（＜１．５％）细胞具有克　隆形成能力，且形成的克隆在裸鼠体内能够形成肿瘤，组织　学表型与原代组织标本类似　，间接表明非小细胞肺癌中　可能存在肿瘤干细胞。直到２００７年Ｈｏ等　利用ＳＰ（ｓｉｄｅ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）细胞分离方法才首次证实非小细胞肺癌中存在肿　瘤干细胞。　Ｈｏ等　应用Ｈｏｅｃｈｓｔ３３３４２染色和荧光激活细胞分选　（ｓＰ细胞分选法）的方法，在Ａ５４９，Ｈ４６０，Ｈ２３，ＨＴＢ５８，　Ｈ４４１和Ｈ一２１７０中分离出ｓＰ细胞，并证实ｓＰ细胞具有自我　更新、分化和高致瘤性的特征，证实ｓＰ细胞中富集了肺癌干　细胞样细胞，并且发现其具备干细胞“永生”和处于静止状态　的特征，其抗凋亡因子和端粒酶ｍＲＮＡ高表达，而标志细胞　增生的ＭＣＭ７　ｍＲＮＡ表达下调　。多药耐药性也是肿瘤干　细胞的一个特征　，Ｈｏ等　研究发现ｓＰ细胞表达大量　ＡＢＣ转运蛋白，如ＡＢＣＧ２，ＭＤＲ１，ＭＰＲ２等，

肿瘤干细胞的前世今生

众所周知，用通俗的语言来说，肿瘤细胞是能无限制生长的永生细胞，它们不会受我们身体调控而主动降解凋亡。但问题来了，它们能够无限制的分裂吗？因为无限生长和无限分裂可不是一回儿事。这就好比活了千年的老乌龟不一定会下蛋。

有人会问，这个问题有意义吗？反正癌细胞是一定要杀死的。不管是哪一方面不受限制，人的健康就会受到癌症的影响，所以必须铲除癌细胞。但事实上，如果癌细胞真的像乌龟那样仅仅是缓慢的无限生长，那么带癌生存又有何不可呢。所以弄清楚这个问题，对我们临床疗法的探索思路至关重要。

问题源头：这怎么长不成瘤

以上这个问题的提出并非是凭空而来的。

在20世纪50年代，科学家们进行了不少肿瘤细胞自体/异体移植实验。但他们惊讶的发现：并非每个肿瘤细胞都有再生肿瘤的能力，只有一小部分肿瘤细胞在体外克隆形成实验中可以成形新肿瘤。而在异种移植中，只有移植入大量的肿瘤细胞才能形成一个移植瘤。

这不得不让人思考，究竟是什么因素影响了肿瘤细胞的侵入能力？难道说，能使得新肿瘤形成的细胞比其他癌细胞特殊？

学者们对此想出了两个解释：首先是随机化理论，它认为肿瘤细胞其实都是差不多的。即每一个肿瘤细胞都具有新生肿瘤的潜力。但是能进入细胞分化周期的肿瘤细胞很少，是一个小概率随机事件。也就是说形成新肿瘤完全是运气，癌症的转移只是“运气差”。

而第二种就是分层理论，它认为：肿瘤细胞内有功能特别的部分，只有有限数目的肿瘤细胞具有产生肿瘤的能力，而且这些肿瘤细胞的分裂是高频事件。

经过了多年的探索，目前我们的医学研究证据已经可以证明第二种理论是普遍适用的。而这种“很会下蛋的乌龟”细胞就被成为“肿瘤干细胞”

肿瘤干细胞的第一个确凿的证据在1997发表，当时Bonnet 和 Dick两学者从白血病细胞里分离出一种带表面标志物（CD34）的癌细胞，但未有CD38。于是他们把这类细胞CD34+/CD38-培养起来，发现它们很容易就让受体小鼠引发了与供体相似的血癌。 接着，有科学家在2002年，通过神经元标记物和星形胶质细胞，从人脑胶质瘤中分离出一种球状细胞。它也具有同样的干细胞属性。

２０１０年１１月第４卷第ｌ１期Ｃｈｉｎ　Ｊ　Ｃｌｉｎｉｃｉａｎｓ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｄｉｔｉ　）　！　！！　：　！　：　２　：　肿瘤干细胞表面标记物的研究进展　巩艳青辛钟成郭应禄　近几十年来恶性肿瘤的治疗取得了很大进步，但是在常　规治疗后肿瘤的复发与转移仍然是现今需要面对的严峻问　题。肿瘤干细胞假说是近年来提出的一种新理论，假说认为　肿瘤由肿瘤干细胞和一般肿瘤细胞组成（肿瘤的异质性），肿　瘤干细胞是存在于肿瘤组织中的极少的具有自我更新、不定　潜能性并促使肿瘤形成的细胞，是形成不同分化程度的肿瘤　和肿瘤不断生长扩散的根源　。肿瘤干细胞理论促使研究　人员重新审视肿瘤起始、发展和治疗中抗药性的原因，并为　肿瘤的早期诊断、治疗及预后判断提供了新的思路。而寻找　和鉴定特异性的肿瘤干细胞分子表面标记物，识别肿瘤组织　中的肿瘤干细胞是肿瘤干细胞靶向治疗的关键。本文就近　年来肿瘤干细胞表面标记物的研究进展及如何寻找肿瘤干　细胞的特异性标记物进行了综述。　一、肿瘤干细胞及其生物学特性　随着对肿瘤研究的不断深入，人们发现恶性肿瘤进行性　生长、转移和复发的特点与干细胞有许多相似之处；越来越　多的证据表明干细胞可能是肿瘤发生的根源，继而提出了肿　瘤干细胞假说。　肿瘤干细胞与正常干细胞具有许多共同的特性。（１）肿　瘤干细胞同干细胞一样，并不处于分化途径的终端，而是保　持未分化状态，具有分化能力，并且细胞具有相对无限的增　殖分裂潜能和自我更新能力　（图１），增殖的同时诱导血管　的形成。比如，它们在体外缺乏生长因子的条件下仍然生长　迅速。（２）肿瘤干细胞和干细胞拥有许多共同的细胞表面抗　原标记　，如ＣＤ１３３、ＣＤ９０、ＣＤ４４、ＡＢＣＧ２等；拥有许多相同　的调控因子调控二者的自我更新、分化及增殖进程，如ｗｎ　［３－ｃａｔｅｎｉｎ、Ｎｏｔｃｈ、Ｈｅｄｇｅｈｏｇ／ＳＭＯ、Ｂｍｉ以及Ｏｃｔ－３／４。（３）肿瘤　干细胞同样具有端粒酶活性以及扩增的端粒重复序列，而人　类终末端分化细胞不具有或具有极低的端粒酶活性　。　（４）干细胞和肿瘤干细胞均具有两种分裂方式：一种是对称　分裂，即形成两个相同的干细胞；另一种是非对称分裂，即由　于细胞质中调节分化蛋白不均匀地分配，使得一个子细胞不　可逆地走向分化的终端成为功能专一的分化细胞；而另一个　保持亲代的特征，作为干细胞保留下来。　值得注意的是，肿瘤干细胞和干细胞在很多方面也存在　着本质的区别。（１）干细胞可以在某一时间内连续分裂，也　可在较长时间内处于相对静止状态，干细胞的自我更新具有　ＤＯＩ：１０．３８７７／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４＿０　７８５．２０１０．１１．０２７　基金项目：北京市科委计划项目——首都特色临床医学技术发　展研究（Ｚ０８０５０７０３０８０８０１　１）　作者单位：１０００３４北京大学第一医院男科中心国家泌尿男　性生殖系肿瘤研究中心　通讯作者：郭应禄，Ｅｍａｉｌ：ｇｙｌ０７＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ　・综述・　反馈机制调节，增殖和分化处于平衡状态，是有序的；而在肿　瘤干细胞中，这一调节机制并不存在，它的增殖分化是无序　的、失控的。（２）肿瘤干细胞没有分化为成熟细胞的能力，其　分化程序异常，这与有正常分化程序的干细胞有着本质的不　同。（３）肿瘤细胞倾向于积累复制错误，而正常干细胞的发　育机制则是要防止这种现象的出现。　二、肿瘤干细胞表面标记物　肿瘤干细胞和干细胞除了拥有许多共同的细胞表面抗　原标记外，肿瘤于细胞还具有一些特异的细胞表面抗原标　记，这些表面标记犹如肿瘤干细胞的“指纹”，研究者可以通　过识别和利用这些表面标记来准确地筛选与分离肿瘤干细　胞；此外，这些标记大多与恶性肿瘤中致癌、转移、复发相关　的标记相似　，证明了肿瘤干细胞与肿瘤发生发展、转移及　复发的相关性。　目前，鉴定肿瘤干细胞最权威的方法是筛选确定肿瘤　干细胞特异的细胞表面标记物，并根据这些标记物分离肿　瘤干细胞。一般程序为：原代培养肿瘤干细胞；根据细胞表　面特异性标记物，采用流式细胞仪分离肿瘤干细胞样细胞；　鉴定其自我更新能力、增殖能力和分化能力；最后将细胞移　植入ＮＯＤ／ＳＣＩＤ小鼠中进行成瘤实验，以鉴定细胞的成瘤　能力。这种方法系统全面且可信度高，但关键在于科学地　确定出肿瘤干细胞的特异性表面标记物。自２００３年以来，　许多研究已发现在一些实体瘤中存在肿瘤干细胞特异的标　记物，如乳腺癌、脑癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌、肾癌、卵巢　癌和黑色素瘤等。　１．乳腺癌：乳腺癌的表面分子标记包括ＣＤ２４、ＣＤ４４、　ＡＬＤＨ１［６ｊ、Ｂ３８．１和ＥＳＡ（ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ａｎｔｉｇｅｎ），其中　Ｂ３８．１被认为是乳腺癌和卵巢癌的特异性标记。２００３年Ａｌ—　Ｈａｊｊ等　从乳腺癌标本中分离出以ＣＤ２４一ＣＤ４４　Ｌｉｎ一为特　异性表面标记物的乳腺癌干细胞（约占２％），发现ＣＤ２４一　ＣＩＭ４　Ｌｉｎ一细胞具有较强的成瘤能力，在ＮＯＤ／ＳＣＩＤ小鼠中　的成瘤能力是成体肿瘤细胞的至少５０倍，且可以在小鼠体　内连续传代，具有自我更新复制和分化能力。　２．脑肿瘤：ＣＤ１３３是一种跨膜细胞表面蛋白，起初被认　为是一种造血干细胞标记，最近发现ＣＤ１３３也是正常人类神　经干细胞的标记。２００３年Ｓｉｎｇｈ等　对多种病理类型的脑　肿瘤进行了分析，利用流式细胞仪分离出ＣＤ１３３　细胞，将其　移植入ＮＯＤ／ＳＣＩＤ小鼠体内后导致肿瘤的产生，而移植　ＣＤ１３３一细胞则不能致瘤。分析实验表明，ＣＤ１３３　的细胞具　有极强的自我更新和增殖能力，可产生类似神经球的细胞　球，可作为脑肿瘤干细胞的表面标记物。　３．前列腺癌：关于前列腺癌的细胞起源仍然有争议。　有学者认为前列腺癌产生于末端分化的腺腔细胞，因为绝大　

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・综述・　浙江临床医学２０１２年３月第１４卷第３期　

肿瘤干细胞调控机制的研究进展　

段广亮姜贻乾黄常新　

干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的特殊细　

胞，干细胞的自我更新和分化受到严格的调控，如果这种调　

控机制发生障碍，细胞就会相对无止境地生长、繁殖，形成　

肿瘤。由此可知，正常干细胞可能通过累积基因突变获得　

不确定的分裂繁殖能力，转化为肿瘤干细胞。目前，恶性肿　

瘤治疗的方法主要是针对肿瘤组织内的肿瘤细胞进行手　

术、放疗和化疗，治疗后常出现局部复发和远位转移，影响　

治疗效果。通过对肿瘤干细胞的各种调控机制进行综述，　

为选择性杀伤肿瘤干细胞，从而可能根治肿瘤和防止肿瘤　

复发与转移提出新的方向。　

１　小分子ＲＮＡ在肿瘤干细胞调控中的角色　

ｍｉＲＮＡ是一类由长约２１—２３个核苷酸构成的非编码　

单链ＲＮＡ分子，它们广泛存在于从植物、线虫到人类的细　

胞中。ｍｉＲＮＡｓ起源于较长的初级转录物（Ｐｒｉ—ｍｉＲＮＡｓ），　

在细胞核中被ＲＮａｓｌｅ型核酸内切酶Ｄｒｏｓｈａ及其辅酶（如人　

类中的ＤＧＣＲ８或果蝇中的Ｐａｓｈａ）加工成６０—７５ｎｔ的发卡　状前体（Ｐｒｉ—ｍｉＲＮＡｓ），随后由转运蛋白运输到细胞质中。　

细胞质中的发卡结构前体被另一种ＲＮａｓｅ１１１型核酸内切酶　

Ｄｉｃｅｒ及其辅助因子（如人类的ＴＲＢＰ／ＰＡＣＴ和果蝇的ＩＪ０一　

ｑｕａｃｉｏｕｓ等）剪切加工成为成熟的ｍｉＲＮＡｓ，在Ａｒｇｏｎａｕｔｅｓ蛋　

白引导下结合到ＲＮＡ诱导的沉默复合体（ＲＮＡ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｓｉ—　

ｌｅｎｃｉｎｇ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ＲＩＳＣ）上，并由ＲＩＳＣ介导其与靶ｍＲＮＡｓ结　

合，通过抑制靶ｍＲＮＡ的翻译或降解靶ｍＲＮＡ起作用…，　

从而对基因进行转录后表达的调控，人类约３０％基因接受　

ｍｉＲＮＡ的调控。ｍｉＲＮＡ在肿瘤的发生发展过程也扮演着　

非常重要的角色。　

Ｙｕ　等通过病毒载体把人工合成的蛋白精确的导入　

癌干细胞中，恢复了ｌｅｔ一７　ｍｉＲＮＡ的表达，发现肿瘤干细