脑肿瘤干细胞研究进展 肿瘤干细胞.docVIP

脑肿瘤干细胞研究进展 肿瘤干细胞 脑肿瘤干细胞研究进展 脑肿瘤干细胞研究进展 越来越多的研究显示，肿瘤组织中只有少部分细胞具有无限增殖和自我更 新的能力，这些细胞与干细胞类似，是肿瘤发生发展的基础，即肿瘤干细胞。这 类细胞的特征是自我更新能力失去控制。肿瘤干细胞已经从几种实体瘤中被分离 出来，近期有关胶质细胞瘤和小脑髓母细胞瘤的研究已经证实其中含有上述干细 胞样肿瘤细胞。本文就近年关于脑肿瘤干细胞概念的提出、鉴定、来源、与神经 干细胞的差异及对脑肿瘤治疗的启示进行讨论，以期为脑肿瘤的发生和治疗提供 依据。 【摘要】 肿瘤干细胞 作为神经系统常见病，人高级别胶质瘤具有极强的侵袭能力，显微镜下 显示其恶性细胞大大超出经造影剂强化的影像学边界，甚至可以在瘤边界以外 7cm处发现。这种生物学特征使先进的脑功能显像技术难以达到理想的敏感性和 特异性，而以此为支撑手段的微创神经外科技术和三维适形放疗技术也因此失去 它们在治疗其它疾病的良好疗效。新近统计结果显示，经过综合治疗间变性星形 细胞瘤和多形性胶质母细胞瘤中位生存期分别只有18个月和12个月。为提高疗效， 人们对其生物学特征进行了深入研究，2003年Sing[1]从脑肿瘤组织中分离到脑 肿瘤干细胞(brain tumor stem cell，BTSC)，这种新的研究视角必将对胶质瘤 的治疗产生深远的影响。 1 BTSC提出的基础 BTSC的概念是在神经干细胞(neural stem cell，NSC)研究取得一定成果 的基础上提出来的。长期以来，人们认为成年后中枢神经系统由成熟的终末分化 细胞构成，很难或不能再进行分裂和增殖。1992年Reynolds[2]从成年小鼠纹状 体中分离到能够不断增殖、具有多向分化潜能的细胞，并提出了NSC的概念，其 后人们又陆续在哺乳动物及人的不同脑区体外分离到了NSC，说明成熟的中枢神 经系统确实具有神经再生的潜能。个别肿瘤干细胞的分离鉴定成功是BTSC提出的另一个前提。白血病的相 关研究最先提供证据：Bonnet等[3]报道人类急性髓系白血病起源于原始造血细 胞的一个异质群体，它们能在糖尿病免疫缺陷鼠（SOD/SCID鼠）中发生人类白血 病，而该细胞群大部分具有与造血干细胞相同的表型，即CD34+CD38-，相反 CD34+CD38+表型的白血病细胞绝大多数不能形成人类白血病。这使人联想到白血 病具有类似造血干细胞的特殊群体。最早从实体瘤中分离鉴定出肿瘤干细胞的报 道来自Muhammad研究小组[4]，他们从乳腺癌中分离鉴定出一类表型特异的小比 例细胞群，即ESA+CD44+CD24-/lowLin-。将少至100个此类细胞注射到NOD/ SCID 小鼠皮下乳房垫上即可生成与人原发乳腺癌相似的肿瘤。这群成瘤能力极强的细 胞被称为乳腺癌起始细胞。该研究还显示，成瘤细胞和非成瘤细胞的细胞周期分 布相似，从形态学上也无明显差异，故肿瘤干细胞表面的分子标志对于其鉴别具 有更重要的意义。 2 BTSC的鉴定 证实脑肿瘤具有干细胞的关键问题是找出特异的分子标记，并以此筛选 出强致瘤能力的细胞群――肿瘤干细胞。在这方面，Singh 迈出了关键一步。他 们以CD133标记分离的脑瘤病人肿瘤细胞，CD133为跨膜蛋白，定位于细胞膜及细 胞浆，其表达起始于神经胚胎形成时，随着NSC分化为神经元和胶质细胞而停止 表达。观察发现， CD133阳性组分在多形性胶质母细胞瘤中占19%～29%，在髓母 细胞瘤中占6%～21%，而这一比例与神经球形成实验的结果具有很好的相关性。 将CD133阳性球体分离成单个细胞以不同数目接种于小鼠脑内，即形成肿块并呈 浸润性生长。更为特别的是，少至100个这样的细胞即可导致脑瘤形成并连续传 代。免疫组化显示，CD133阳性肿瘤细胞同时表达神经前体细胞标志nestin和 vimentin。该研究显示，脑肿瘤细胞中存在与正常脑组织类似的等级现象，具有 干细胞特征的少数细胞是胶质瘤发展的基础，而CD133是这类细胞的有效鉴别标 记。 Galli[5]以原发胶质瘤和髓母细胞瘤术后标本为研究对象，以胎儿NSC作 为对照，也发现在高级别胶质瘤及髓母细胞瘤都产生了与NSC同样的神经球，其形成率在胶质瘤为0.5%～31%，在髓母细胞瘤为50%～80%。分离神经球行无血清 培养，其中高级别胶质瘤经长期传代形成稳定细胞系。值得注意的是此细胞系中 的单个细胞即能够形成克隆。将上述细胞系培养液中的EGF和FGF2去除，加入白 血病抑制因子以诱导分化，随后的免疫组化显示细胞带有神经元和神经胶质细胞 标记。可见，在高级别胶质瘤及髓母细胞瘤都存在一定