甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的研究進(jìn)展

鄭仁東 劉超

甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的研究進(jìn)展

鄭仁東 劉超

腫瘤干細(xì)胞是指腫瘤組織中存在的少量的具有自我更新能力和分化潛能的細(xì)胞。研究表明，甲狀腺腫瘤組織中存在一定量的腫瘤干細(xì)胞。目前，已經(jīng)能夠從甲狀腺腫瘤組織中成功分離出這類干細(xì)胞。另外，甲狀腺腫瘤干細(xì)胞與耐藥和轉(zhuǎn)移有關(guān)。深入探索甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的生物學(xué)特性，以及針對(duì)腫瘤干細(xì)胞采取有效的治療手段對(duì)甲狀腺癌的臨床治療有重要意義。

腫瘤；干細(xì)胞；甲狀腺；分化；增殖

腫瘤干細(xì)胞是以自我更新、分化潛能、耐藥等為特性的一類特殊細(xì)胞。目前，已經(jīng)能夠鑒定出不同類型的腫瘤干細(xì)胞。除胃腸道、胰腺、肺部腫瘤組織等存在腫瘤干細(xì)胞外，腎上腺、甲狀腺、甲狀旁腺等內(nèi)分泌腫瘤組織中亦存在這類細(xì)胞[1]。迄今為止，尚不清楚腫瘤干細(xì)胞是正常來(lái)源的干細(xì)胞遺傳和表型發(fā)生改變而來(lái)，還是成熟細(xì)胞去分化形成幼稚細(xì)胞，也許這兩種機(jī)制都參與腫瘤干細(xì)胞的起源[2]。目前認(rèn)為，干細(xì)胞的自我更新失調(diào)可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，而甲狀腺腫瘤干細(xì)胞可能是由于甲狀腺正常干細(xì)胞發(fā)生基因突變而形成[3]。因此，甲狀腺腫瘤與甲狀腺干細(xì)胞存在一定的聯(lián)系[4]。早在2005年，Takano和Amino[5]就對(duì)甲狀腺腫瘤的形成提出假設(shè)，認(rèn)為干細(xì)胞具有自我更新能力，并存在于正常和腫瘤組織中，正常甲狀腺干細(xì)胞不僅能夠分化成甲狀腺濾泡細(xì)胞、C細(xì)胞，而且，在特殊基因作用下，尚能夠演變成腫瘤干細(xì)胞，最終形成乳頭狀癌、濾泡狀癌、甲狀腺髓樣癌以及未分化癌。因此，探索甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的形成及其生物學(xué)特性，能夠提高對(duì)甲狀腺癌發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并為甲狀腺癌的治療提供新的思路。

1 甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的分子生物學(xué)特征

腫瘤干細(xì)胞特異性的分子標(biāo)志物已經(jīng)在白血病、腦腫瘤、乳腺癌和直腸癌等疾病中發(fā)現(xiàn)。腫瘤干細(xì)胞特殊的生物標(biāo)志物包括八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4（OCT4）、ATP-結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白 2（ABCG2）、CD133、Nanog、巢蛋白、醛脫氫酶的酶（ALDH）以及側(cè)群細(xì)胞等。業(yè)已證實(shí)，在甲狀腺癌的細(xì)胞中含有腫瘤干細(xì)胞，包括乳頭狀癌、濾泡狀癌和未分化癌[6]。Zheng等[7]研究發(fā)現(xiàn)，甲狀腺未分化癌表達(dá)ABCG2和OCT4，而在腫瘤干細(xì)胞中，ABCG2和OCT4基因表達(dá)明顯增強(qiáng)。Zito等[8]對(duì)甲狀腺未分化癌細(xì)胞ARO、KAT-4、KAT-18和FRO進(jìn)行CD133表達(dá)的檢測(cè)分析，結(jié)果CD133+細(xì)胞只存在于ARO和KAT-4兩類腫瘤細(xì)胞中，且表現(xiàn)出干細(xì)胞樣特性以及高度的自我更新能力。

ALDH是腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志物之一，其活性與腫瘤細(xì)胞的致癌性和轉(zhuǎn)移性密切關(guān)聯(lián)。在未分化型甲狀腺癌腫瘤干細(xì)胞中，ALDH表達(dá)增加最為顯著，其次為乳頭狀癌和濾泡狀癌。另外，富含ALDH的腫瘤細(xì)胞具有致癌特性和原始腫瘤的表型特征；具有顯著的克隆能力；能夠形成大量腫瘤sphere細(xì)胞，具有腫瘤增殖潛能，并且，腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移性增強(qiáng)[9]。

甲狀腺未分化癌細(xì)胞株中存在具有干細(xì)胞特性的側(cè)群細(xì)胞，該群細(xì)胞高表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志OCT4及腫瘤耐藥基因ABCG2和MDR1。同時(shí)，在體外培養(yǎng)中，此側(cè)群細(xì)胞又可產(chǎn)生側(cè)群細(xì)胞和非側(cè)群細(xì)胞；而側(cè)群細(xì)胞比非側(cè)群細(xì)胞具有更強(qiáng)的體外克隆能力和侵襲轉(zhuǎn)移能力。鑒于甲狀腺腫瘤細(xì)胞中存在具有干細(xì)胞特性的側(cè)群細(xì)胞，而此類細(xì)胞可生成腫瘤細(xì)胞，提示該群細(xì)胞可能是腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和耐藥的根源[10]。另外，Mitsutake 等[11]也發(fā)現(xiàn)，側(cè)群細(xì)胞存在于幾種人甲狀腺癌的細(xì)胞中，其中，在未分化癌細(xì)胞株ARO、FRO和WRO中的比例分別為0.25%，0.10%和0.02%。并且，與非側(cè)群細(xì)胞相比，側(cè)群細(xì)胞的克隆及侵襲轉(zhuǎn)移能力顯著增加。

2 甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的致病性研究

甲狀腺干細(xì)胞/祖細(xì)胞可能是甲狀腺組織再生和腫瘤形成的起源細(xì)胞[12]。除了對(duì)甲狀腺干細(xì)胞如何向腫瘤干細(xì)胞演變的研究外，甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的致病性成為研究熱點(diǎn)。大多數(shù)腫瘤干細(xì)胞表達(dá)高水平CD44和低水平CD24。研究發(fā)現(xiàn)，CD44+CD24-細(xì)胞存在于甲狀腺乳頭狀癌中，而且，CD44+CD24-乳頭狀癌細(xì)胞高度表達(dá)OCT4及轉(zhuǎn)錄因子POU5F1[13]。脂肪組織衍生的基質(zhì)干細(xì)胞（ASCs）能夠促進(jìn)甲狀腺癌的發(fā)生、發(fā)展。研究者將ASCs與甲狀腺乳頭狀癌K1細(xì)胞、K1細(xì)胞、ASCs細(xì)胞分別注入3組免疫缺陷小鼠體內(nèi)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其他兩組相比，第1組小鼠出現(xiàn)了較大的腫瘤，并且，小鼠的肺部出現(xiàn)了腫瘤轉(zhuǎn)移[14]。

上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)變（EMT）是腫瘤進(jìn)展中一個(gè)重要標(biāo)志，對(duì)提示細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲具有重要作用。而發(fā)生EMT的腫瘤細(xì)胞具有干細(xì)胞特征。因此，明確EMT與腫瘤干細(xì)胞之間的關(guān)系具有重要意義。Lan等[15]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染低氧誘導(dǎo)因子（HIF）-1α能夠成功誘導(dǎo)人甲狀腺濾泡狀癌FTC133細(xì)胞發(fā)生EMT，包括E-鈣黏蛋白上調(diào)，波形蛋白下調(diào)，β-連環(huán)蛋白核易位以及增加細(xì)胞侵襲和增殖能力。另外，EMT促進(jìn)了甲狀腺濾泡狀癌FTC133側(cè)群細(xì)胞的比例，腫瘤干細(xì)胞的分選效率也明顯升高，并且，分選的腫瘤干細(xì)胞出現(xiàn)了典型的自我更新及體外致瘤能力。因此認(rèn)為，HIF-1α能夠誘導(dǎo)人甲狀腺癌細(xì)胞完成EMT，進(jìn)而促使甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的發(fā)生。研究者認(rèn)為，進(jìn)一步理解EMT和腫瘤干細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展中的作用有助于尋找甲狀腺癌預(yù)防和治療的新靶點(diǎn)。

甲狀腺未分化癌占所有甲狀腺癌的2%～5%。其組織學(xué)類型包括巨細(xì)胞、梭形細(xì)胞和鱗狀細(xì)胞，這些亞型經(jīng)常共存，并不能預(yù)測(cè)患者的預(yù)后[16]。研究發(fā)現(xiàn)，甲狀腺未分化癌細(xì)胞系（THJ-11T，THJ-16T，THJ-21T和THJ-29T）中，約3%～9%能夠形成腫瘤球（spheres），表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志物 Nanog和 OCT4。并且，將這些spheres細(xì)胞注射到NOD/SCID/II2RG基因敲除小鼠體內(nèi)，能夠產(chǎn)生甲狀腺未分化癌轉(zhuǎn)移性腫瘤的臨床特征，其致病性及侵襲能力更強(qiáng)[17]。

3 甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的藥物干預(yù)研究

標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)治療可殺死大多數(shù)腫瘤細(xì)胞，但腫瘤干細(xì)胞仍保持活力。盡管干細(xì)胞數(shù)量有限，但它們是腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移與耐藥的根源。因此，尋找有效的治療方法，以腫瘤干細(xì)胞作為靶點(diǎn)，應(yīng)該是遏制惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵[18]。研究顯示，化學(xué)治療藥物阿霉素不能完全消除甲狀腺未分化癌細(xì)胞，以及阻止腫瘤的進(jìn)展，可能與藥物不能有效根除甲狀腺腫瘤干細(xì)胞有關(guān)。耐藥的腫瘤細(xì)胞具有高度自我復(fù)制能力和耐藥特性。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，甲狀腺未分化癌包含了0.4%～0.8%的側(cè)群細(xì)胞，能夠表達(dá)ABCG2與耐藥基因MDR1[7]。阿霉素雖然能夠殺滅非側(cè)群腫瘤細(xì)胞，但對(duì)富含OCT4陽(yáng)性的70%側(cè)群細(xì)胞的耐藥細(xì)胞株無(wú)明顯效果。腫瘤干細(xì)胞對(duì)阿霉素的抗藥性可能主要是由于ABCG2和（或）MDR1的表達(dá)上調(diào)所致。因此，有效治療甲狀腺未分化癌，不僅要消除腫瘤細(xì)胞，更要?dú)缒[瘤干細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍通過(guò)AMP活化蛋白激酶（AMPK）激活和胰島素信號(hào)通路介導(dǎo)抗腫瘤作用，同時(shí)亦能夠抑制細(xì)胞周期進(jìn)程并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的抗有絲分裂效果[19]。另外，其對(duì)腫瘤干細(xì)胞的研究亦逐漸引起重視。Chen等[20]發(fā)現(xiàn)，10mmol/L的二甲雙胍使甲狀腺未分化癌細(xì)胞HTh74和HTh74R的sphere形成率分別抑制66%和76%。另外，二甲雙胍能夠減少HTh74側(cè)群細(xì)胞與非側(cè)群細(xì)胞的數(shù)量，但不能改變側(cè)群細(xì)胞與非側(cè)群細(xì)胞的比例。因此，二甲雙胍抗甲狀腺未分化癌的機(jī)制可能與抑制甲狀腺癌干細(xì)胞增殖有關(guān)。針對(duì)腫瘤干細(xì)胞的研究為惡性腫瘤的臨床治療提供了全新的視角，對(duì)甲狀腺癌的臨床治療具有重要意義。

4 問(wèn)題與展望

目前，甲狀腺腫瘤干細(xì)胞的研究?jī)H處于起始階段，許多問(wèn)題尚待澄清。首先，腫瘤干細(xì)胞的體內(nèi)、外研究并不能完全反映人體內(nèi)的真實(shí)情況。其次，Notch、Wnt、SHH以及Hedgehog等細(xì)胞信號(hào)通路與甲狀腺腫瘤干細(xì)胞有何關(guān)系，阻斷甲狀腺腫瘤干細(xì)胞增殖相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)通路，對(duì)腫瘤的治療作用如何，尚不明確。另外，如何既能徹底有效地根除腫瘤干細(xì)胞，又避免傷害正常的干細(xì)胞，亦是未來(lái)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對(duì)腫瘤干細(xì)胞研究資料的積淀，將為腫瘤的治療提供新的思路。

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Update on thyroid cancer stem cells

Zheng Rendong，Liu Chao.Endocrine and DiabetesCenter，Jiangsu Province Hospital on Integration of Chinese and Western Medicine，Nanjing University of Traditional Chinese Medicine，Jiangsu Branch of China Academy of Chinese Medical Science，Nanjing 210028，China

Liu Chao，Email：liuchao@jsatcm.com

Cancer stem cells are smallamounts of cellswith self-renewal capacity and differentiation potential in tumor tissue.Studies show that thyroid tumor tissue contains thyroid cancer stem cellswhich have been successfully isolated，cultured，and identified.Thyroid cancerstem cellsare associated with the resistance tomedical treatmentand tumormetastasis.It is important to explore the biological characteristics of thyroid cancer stem cells and target stem cell for the treatment of thyroid carcinoma.

Carcinoma；Stem cells；Thyroid；Differentiation；Proliferation

（Int JEndocrinolMetab，2015，35：261-263）

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2015.04.013

210028 南京，中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院江蘇分院，南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院內(nèi)分泌代謝病院區(qū)

劉超，Email：liuchao@jsatcm.com

2015-01-06）