腦腫瘤治療的新靶點(diǎn):腦腫瘤干細(xì)胞的研究進(jìn)展

王慧慧，關(guān)方霞，2，楊 波

(1.河南省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 河南鄭州 450003;2.鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 河南鄭州 450001;3.鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科 河南鄭州 450052)

近些年來(lái)，原發(fā)性惡性腦腫瘤的發(fā)病率和死亡率明顯上升。由于惡性腦腫瘤對(duì)放療、化療的敏感性差，復(fù)發(fā)率高，導(dǎo)致腦腫瘤預(yù)后不好，威脅人類(lèi)的健康和生命。最新研究表明，在不同表型的腦腫瘤中都存在腦腫瘤干細(xì)胞［1］。這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步探索惡性腦腫瘤的發(fā)生機(jī)制具有重要作用，為腦腫瘤臨床治療提供新方向?，F(xiàn)就腦腫瘤干細(xì)胞相關(guān)研究綜述如下。

1 腦腫瘤干細(xì)胞的可能來(lái)源

最初科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胚胎發(fā)育與一些腫瘤的發(fā)生過(guò)程十分相似，推測(cè)腫瘤可能來(lái)源于發(fā)育過(guò)程中殘留的胚胎［2］。2001年Reya 等［3］對(duì)干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩者具有相似的生物學(xué)特征，提出腦腫瘤干細(xì)胞這一概念。該細(xì)胞最先是在白血?。?］中發(fā)現(xiàn)，隨后在乳腺癌［5］中發(fā)現(xiàn)并分離出來(lái)，后陸續(xù)在結(jié)腸癌、皮膚癌、骨髓癌、前列腺癌等腫瘤的研究中取得進(jìn)展，并逐漸形成腫瘤干細(xì)胞學(xué)說(shuō)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，腦腫瘤干細(xì)胞以神經(jīng)干細(xì)胞為基礎(chǔ)，同時(shí)具有產(chǎn)生腫瘤的能力，也是腫瘤治療后復(fù)發(fā)的根源［6］。腫瘤干細(xì)胞的分子標(biāo)志物、生物學(xué)特性及發(fā)生機(jī)制成為研究的熱點(diǎn)，為腦腫瘤的深入研究和臨床靶向治療提供了新思路。腫瘤細(xì)胞所呈現(xiàn)的多樣性和異質(zhì)性表明，腦腫瘤可能起源于多潛能干細(xì)胞［7］。目前，研究者已經(jīng)從多種腦腫瘤中分離出腦腫瘤干細(xì)胞，但腦腫瘤干細(xì)胞的來(lái)源及其分子調(diào)控機(jī)制仍不明了。有學(xué)者推測(cè)腦腫瘤干細(xì)胞來(lái)源于神經(jīng)干細(xì)胞，但尚缺乏相關(guān)證據(jù)。

國(guó)內(nèi)一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，從強(qiáng)力霉素誘導(dǎo)的c-myc + /SV40Tag+ /Tet-on+轉(zhuǎn)基因小鼠腦室下區(qū)分離的神經(jīng)干細(xì)胞和從腦腫瘤組織分離的腫瘤干細(xì)胞具有相似的增殖活性增加和分化抑制的現(xiàn)象，表明神經(jīng)干細(xì)胞已經(jīng)出現(xiàn)惡變傾向，可能是腫瘤干細(xì)胞的來(lái)源［8］。當(dāng)腦損傷作用于顱內(nèi)時(shí)，信息傳遞給神經(jīng)干細(xì)胞，神經(jīng)干細(xì)胞到達(dá)病變部位后，致病因素對(duì)其產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致基因突變，基因突變累積發(fā)展最終產(chǎn)生腫瘤干細(xì)胞［9］。

2 腦腫瘤干細(xì)胞的生物學(xué)特性

2.1 自我更新及多潛能分化能力 干細(xì)胞在功能上被定義為一類(lèi)能自我更新、具有多向分化潛能的原始細(xì)胞［10］。腦腫瘤干細(xì)胞與干細(xì)胞類(lèi)似，并且比神經(jīng)干細(xì)胞具有更強(qiáng)的更新及分化潛能，當(dāng)直接接種時(shí)具有形成腫瘤的能力。一定數(shù)量的腦腫瘤干細(xì)胞可以在體內(nèi)外形成的腫瘤與原發(fā)瘤同源。多項(xiàng)研究報(bào)道，通過(guò)在體外成功傳代培養(yǎng)腦腫瘤干細(xì)胞可長(zhǎng)達(dá)4 個(gè)月時(shí)間，并通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)親本腫瘤球制成的細(xì)胞懸液均會(huì)再次產(chǎn)生與親本腫瘤球完全相同的腫瘤球［11-13］。

2.2 表面標(biāo)志物及異質(zhì)性 表面標(biāo)志物表達(dá)最多的神經(jīng)巢蛋白(Nestin)、CD133、ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等，還有musi1、Sox2、melk、PSP、Bmi-1 等也是神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物［14］。Nestin 是公認(rèn)的干細(xì)胞標(biāo)志物，它在神經(jīng)干細(xì)胞和前體細(xì)胞中表達(dá)骨架蛋白，并隨著細(xì)胞的分化而減少直至消失［15］。CD133+細(xì)胞具有高度的成瘤性。ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為ABC 藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體家族成員之一，屬于跨膜蛋白，在多種干細(xì)胞中表達(dá)水平較高，可將熒光染料泵出［16］，使細(xì)胞不著色或者著色較淺，利用此特性可以分選出干細(xì)胞或者小亞群主流細(xì)胞［6］。ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)ATP 水解釋放能量可以將多種抗腫瘤藥物排出腫瘤細(xì)胞，它的多態(tài)性是導(dǎo)致腫瘤產(chǎn)生耐藥性的原因之一［17］。

2.3 增強(qiáng)機(jī)體藥物耐受性 與一般腫瘤細(xì)胞相比，腦腫瘤干細(xì)胞高表達(dá)Bcl-2 抗凋亡蛋白及ABC 運(yùn)轉(zhuǎn)體、多藥耐藥蛋白(MDR1)等膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可泵出進(jìn)入細(xì)胞的藥物，從而達(dá)到耐受藥物的目的［18］。Chiou 等［6］認(rèn)為放療后異步傳輸模式、Rad17 和Bcl-2、Bcl-xL 等優(yōu)先被激活并出現(xiàn)ATM/GADD45 等增加，TSCST 停止在G0～G1 期并且處于休眠狀態(tài)，對(duì)放射線不敏感。ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體家族在腫瘤干細(xì)胞上特異性表達(dá)并起重要作用，ABCG2 可將化療藥物運(yùn)轉(zhuǎn)出細(xì)胞外［6］。Chu等［19］報(bào)道，B0-105 烷化劑可通過(guò)持久的DNA 破壞來(lái)增強(qiáng)放化療的效果，這也成為惡性腫瘤在經(jīng)過(guò)手術(shù)切除、放療、化療、免疫治療等聯(lián)合治療后預(yù)后仍不佳的原因之一［1］。

2.4 懸浮球樣生長(zhǎng)，分化表型與親本腫瘤相同 在含胎牛血清培養(yǎng)液中，懸浮球體貼壁生長(zhǎng)并分化成為副本腫瘤細(xì)胞［6］。Singh 等［12］通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別發(fā)現(xiàn)，從C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞系的6 個(gè)腫瘤細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)4 個(gè)腫瘤球;齊玲等［20］從手術(shù)標(biāo)本中也培養(yǎng)出懸浮腫瘤球，并且不同腦腫瘤干細(xì)胞比例也不相同。王彬等［1］通過(guò)搜集標(biāo)本，從體外長(zhǎng)期傳代培養(yǎng)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞株中分離培養(yǎng)的腫瘤干細(xì)胞也具有懸浮球樣生長(zhǎng)的特性，而且根據(jù)組成腦腫瘤的細(xì)胞類(lèi)型和惡性程度的不同，具有懸浮生長(zhǎng)特點(diǎn)的細(xì)胞比例也不同，存在較大差異。

神經(jīng)干細(xì)胞在誘導(dǎo)條件下，可分化為同源的神經(jīng)元或者腫瘤干細(xì)胞，在體原位移植后，可分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞，并形成腫瘤。目前有關(guān)腦腫瘤干細(xì)胞的報(bào)道均顯示:取鼠腦腫瘤培養(yǎng)出的NOD/SCID 連續(xù)移植入鼠腦，形成的腫瘤表現(xiàn)出較強(qiáng)的增殖、侵潤(rùn)、轉(zhuǎn)移等親本腫瘤的特性，并仍保持親代腫瘤的免疫特征［21］。

3 腦腫瘤干細(xì)胞的治療進(jìn)展

腦腫瘤干細(xì)胞對(duì)治療的抵抗性是腦腫瘤治療效果不佳和復(fù)發(fā)的重要原因，而腦腫瘤干細(xì)胞中CD133+細(xì)胞具有高度的成瘤性，致瘤率高達(dá)50%～100%。CD133 它作為迄今為止最可靠的腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物，針對(duì)CD133+細(xì)胞治療方案的研究成為熱點(diǎn)，其表達(dá)或許可以作為診斷及預(yù)后的參考指標(biāo)之一。Bao等［21］通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，從腦腫瘤中分離得到的CD133+細(xì)胞經(jīng)放射照射后，DNA 的修復(fù)能力明顯增加，從而導(dǎo)致腫瘤的復(fù)發(fā)。

目前，關(guān)于腦腫瘤靶向治療方法的研究已經(jīng)取得一定成果。王星剛等［17］采用骨形成蛋白(bone mrophgenetic protenins，BMPS)處理腦腫瘤細(xì)胞，使其分化為較成熟的細(xì)胞，從而降低增殖和侵潤(rùn)能力［22］。李文彬等［23］則提出以下幾種方法:靶向阻斷腦腫瘤干細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移所依賴(lài)的SHH 通路;誘導(dǎo)腦腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行定向分化，使其失去自我更新和分化成腫瘤細(xì)胞的潛能;應(yīng)用AKT 通路抑制劑來(lái)阻斷傳導(dǎo)通路;破壞腦腫瘤干細(xì)胞生存所依賴(lài)的微血管環(huán)境。

4 小結(jié)

目前，盡管對(duì)腦腫瘤干細(xì)胞的可能來(lái)源、生物學(xué)特性和治療等的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但是總體上來(lái)看仍處于起步階段。對(duì)腦腫瘤干細(xì)胞的更進(jìn)一步研究有助于闡明它的發(fā)生機(jī)制，為臨床治療及預(yù)后提供參考，從而使預(yù)防腦腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)以及最終根治成為可能。

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