干細(xì)胞是一類具有自我更新能力和多向分化潛能的未分化細(xì)胞群,隨著干細(xì)胞生物學(xué)研究的迅猛發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)
腫瘤細(xì)胞的惡性增生、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)等特點(diǎn)和干細(xì)胞有著驚人的相似性,腫瘤很可能是正常干細(xì)胞自我增生失控所導(dǎo)致的疾病,繼而提出了腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cell,CSC)學(xué)說,并得到眾多研究的證實(shí)。視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma,Rb)是嬰幼兒時(shí)期最常見的眼內(nèi)惡性腫瘤,其主要治療手段是化療,但存在的最大問題便是腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移,近期的研究提示CSC與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移有著密切關(guān)系,針對(duì)CSC的檢測(cè)和殺傷可能為減少化療后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移乃至根治腫瘤帶來希望。我們本次就CSC在Rb方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
CSC的理論依據(jù)
早在1958年,Hewitt等?在淋巴細(xì)胞性
白血病的研究中就觀察到只有1%的腫瘤細(xì)胞可以在體外培養(yǎng)條件下形成克隆,隨后在淋巴瘤、骨髓瘤、
肺癌、
卵巢癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤等腫瘤中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)相同的現(xiàn)象,即只有極少部分的腫瘤細(xì)胞能在體外形成集落或在動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生腫瘤 。人們有理由推測(cè)腫瘤中可能包含具備干細(xì)胞特征并促成腫瘤生長(zhǎng)的CSC,隨著干細(xì)胞和腫瘤生物學(xué)研究領(lǐng)域的日趨成熟,許多學(xué)者H圳提出CSC學(xué)說,并被越來越多的研究所證實(shí)。
首次通過表達(dá)4種基因使得人體表皮細(xì)胞重新編程,轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞。那么在體內(nèi)是否也存在著已分化細(xì)胞再次激活干細(xì)胞程序而致腫瘤發(fā)生的情況有待研究。(2)腫瘤中極少的CSC決定并推動(dòng)了腫瘤的形成、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。Bonnet 等的研究發(fā)現(xiàn)人急性髓性白血病中以CD34CD38一為特異表面標(biāo)志的細(xì)胞群是唯一能夠?qū)⒓毙运栊园籽娜宿D(zhuǎn)移到NOD/SCID小鼠的一類細(xì)胞,其中1例樣本中僅占0.2% ,這就排除了所有細(xì)胞都具有相似的集落形成能力的可能,顯示出只有一小部分特定的細(xì)胞能夠持續(xù)性形成集落。這些極少的具有干細(xì)胞特性的細(xì)胞就是CSC,促使腫瘤形成并維持其持續(xù)性生長(zhǎng)。同時(shí)有研究表明-腫瘤轉(zhuǎn)移與CSC的遷移密切相關(guān),被形象的稱為CSC的“歸巢”。而其他大多數(shù)腫瘤細(xì)胞沒有或僅有有限的增生能力,經(jīng)短暫的分化最終死亡。
CSC的分離和鑒定
將CSC從腫瘤組織、腫瘤細(xì)胞系中準(zhǔn)確地分離、培養(yǎng)和鑒定是對(duì)其進(jìn)行研究的前提。目前采用的方法主要有2種:細(xì)胞表面標(biāo)志分離法和SP細(xì)胞即邊群細(xì)胞分離法。若要準(zhǔn)確鑒定CSC的自我更新和多向分化能力,還需要進(jìn)行細(xì)胞生物學(xué)分析,包括體內(nèi)的異種腫瘤移植試驗(yàn)和體外的腫瘤球形成試驗(yàn)、集落形成試驗(yàn)、標(biāo)記延遲試驗(yàn)等。由于造血系統(tǒng)細(xì)胞容易獲得,因而對(duì)CSC的成功研究首先來自于造血系統(tǒng)腫瘤。1997年,Bonnet等 通過對(duì)人急性髓性白血病起始細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn),不同亞型間白血病起始細(xì)胞都屬于表型為CD34 /CD38。的細(xì)胞群,將該細(xì)胞族群移植人NOD/SCID小鼠又能生成和原亞型相同的白血病,從而精確鑒定急性白血病干細(xì)胞的表型。2003年通過將
乳腺癌標(biāo)本制成細(xì)胞懸液,篩選一定表型的細(xì)胞引人NOD/SCID小鼠,率先分離出人乳腺癌CSC,開創(chuàng)了實(shí)體瘤CSC研究的新局面,這部分乳腺CSC以CD44 /CD24 為表面標(biāo)志,比例僅占2% ,而其他表型的細(xì)胞卻無法在小鼠體內(nèi)成瘤。singh等從包括
星形細(xì)胞瘤、神經(jīng)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤、室管膜細(xì)胞瘤及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤在內(nèi)的多種腦腫瘤中分離出CD133 的腦CSC,這部分CSC體外培養(yǎng)能形成和原位腫瘤相同表型的神經(jīng)腫瘤球,提示同一個(gè)CSC可以分化為不同類型的腦腫瘤。同時(shí)也有學(xué)者 在
前列腺癌組織中分離得到CSC,其表面標(biāo)志為CD44 / 2Bl /CD133 。隨著更多CSC特異性表面標(biāo)志的發(fā)現(xiàn),將有利于提高分離的效率和純度,為進(jìn)一步研究CSC奠定基礎(chǔ)。
Rb中CSC
“二次突變論”和Rb抑癌基因的發(fā)現(xiàn)已使得Rb成為遺傳性疾病以及腫瘤生物學(xué)領(lǐng)域研究的經(jīng)典范例。最近Rb中CSC的發(fā)現(xiàn),將有助于從干細(xì)胞生物學(xué)的角度重新認(rèn)識(shí)該腫瘤的發(fā)生機(jī)制。
Rb中CSC的研究意義 目前國際上針對(duì)Rb主要采取以化療為主、結(jié)合局部治療的方法 ,可改善患兒的生命預(yù)后,然而化療存在最大的問題就是腫瘤的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移。據(jù)報(bào)道IIRC-C期以內(nèi)的患眼得以治愈并保留的比率為80% ,IIRC-D期僅為40% 。Shields等 在對(duì)106例162眼6個(gè)化療縮瘤周期的隨訪過程中發(fā)現(xiàn),約23% 的患兒復(fù)發(fā)。
另有人認(rèn)為腫瘤復(fù)發(fā)與原發(fā)腫瘤中細(xì)胞對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性密切相關(guān) 。關(guān)于化療耐藥性的產(chǎn)生機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜,雖然在多耐藥性蛋白、腫瘤凋亡耐受以及腫瘤微環(huán)境等方面取得了一定的進(jìn)展,但在闡釋耐藥性機(jī)制及指導(dǎo)臨床應(yīng)用上并未取得根本性突破。
CSC學(xué)說的提出為理解腫瘤的發(fā)生機(jī)制、研究腫瘤的生物學(xué)行為和防治策略開辟了新的道路。近l0 a來,科研工作者們?cè)谶@一領(lǐng)域獲得了眾多實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,但仍處于起步階段,且不斷受到新的挑戰(zhàn),如最近的文獻(xiàn)報(bào)道 在腎上腺皮質(zhì)癌細(xì)胞系NCI h295R 中,SP和非SP細(xì)胞的自我更新能力相同,對(duì)細(xì)胞毒性藥物的抗性無差異性,從而對(duì)分離CSC的技術(shù)手段提出了更高的要求。Rb中CSC的存在已經(jīng)得到證實(shí),如何確定用于CSC分離鑒定的特異性細(xì)胞標(biāo)志物成為當(dāng)前研究所面臨的一個(gè)緊迫問題。通過對(duì)CSC基因表達(dá)譜、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究,尋找特異性標(biāo)志物將成為解決這個(gè)難題的研究方向。