胃癌干细胞

润文宝 | 日期：2011-06-25 胃癌干细胞的研究进展

恶性肿瘤的克隆性增殖生长、维持及转移潜能取决于一群数量稀少、具有自我更新(self-renewal)潜力的细胞群体——肿瘤干细胞(Cancer stern cell，CSC)。目前肿瘤的放射和化学治疗对细胞周期活跃的肿瘤细胞具有较强的杀伤作用，但不能根除细胞周期相对沉默的肿瘤干细胞，这可能是肿瘤复发的主要原因。胃癌对人类健康危害极大。研究胃干细胞及胃癌干细胞发生、发展的分子和细胞学机制，发现相关的特异分子靶点和针对这些靶点的药物，将为胃癌相关基础研究及临床靶向治疗提供新的切人点。

一、肿瘤干细胞学说的提出

肿瘤组织与胚胎组织间具有相似性，肿瘤可能起源于胚胎样组织。肿瘤细胞与胚胎干细胞及成体干细胞间存在许多相似性。近年来提出的肿瘤干细胞学说认为，肿瘤组织中存在极少量细胞，具有无限自我更新和高度增殖能力以及多种分化潜能，能产生不同表型的肿瘤细胞，使肿瘤在体内不断扩大或转移形成新的肿瘤。1994年分离获得的人髓系白血病干细胞证明了肿瘤干细胞的客观存在，之后又相继从乳腺癌、脑肿瘤和前列腺癌组织中分离并培养出各种肿瘤干细胞，证实了实体肿瘤干细胞的存在。

二、胃干细胞、炎性反应与胃癌的发生

胃干细胞是具有自我更新和复制能力的原始细胞，属于成体干细胞，通过向祖细胞分化。进一步分化形成胃的各种腺体细胞，维持胃黏膜更新及组织内环境稳定。由于缺乏特异性标志和理想的分离纯化技术，故目前对胃干细胞的研究较少。有研究证实G蛋白偶联受体(Lgr5)表达于胃腺体底部细胞中，通过分化细胞学示踪实验发现，胃腺体细胞均来自于Lgr5阳性的细胞。另有研究通过结合转基因技术和绿色荧光蛋白示踪技术，成功示踪了数量极少的胃祖细胞，这些细胞正常情况下呈静息状态，当受到炎性刺激时，祖细胞发生对称分裂，进行数量扩增，同时还可进行不对称分裂分化为各种腺体细胞。胃干细胞受到持续的炎性刺激、自身抗体或其他因素作用时可发生肠上皮化生，此过程可能是组织细胞干细胞水平分化异常所致。胃干细胞可产生胃型和肠型细胞，胃癌表型表达的异质化反映了胃祖细胞向这两个方向分化的内在潜能。已有研究证实幽门螺杆菌通过对胃上皮干细胞的影响和作用，在慢性萎缩性胃炎向胃腺癌的转化过程中起关键作用。小鼠胃上皮祖细胞系(mGEP)能支持胃癌相关幽门螺杆菌的吸附。对感染后的mGEP进行基因芯片表达谱分析显示。mGEP代谢和信号传导路径发生改变，氨基酸代谢的免疫过氧化物酶抗体路径(IPA)表达上调，多胺合成相关的限速酶鸟氨酸脱羧酶1(Odel)表达明显上调，该酶与胃肠型化生及慢性胃炎到胃癌的转化相关；抗酶抑制剂(Azinl)的表达亦显著上调。该蛋自在人胃癌组织中高表达，并与Odcl的表达量和活性相关。慢性炎性刺激使得胃上皮干细胞发生转化进展，促进肿瘤形成和进展。有研究称肿瘤为“不可治愈的炎性反应。慢性炎性反应能

刺激组织细胞过度增殖，出现偶发的有丝分裂错误和突变，炎性反应能促进肿瘤生长和进展。幽门螺杆菌感染胃黏膜上皮后能诱导活性化胞苷脱氨酶(AID)基因表达，该基因与免疫球蛋白的转换及B淋巴细胞的超突变有关．若该基因表达于肿瘤中．则与p53抑癌基因的点突变有关。可能与胃癌发生有关。干细胞通过不对称分裂产生子代原始干细胞和定向干细胞．在慢性炎性反应环境中，当受到致癌因素或促癌因素作用后。基因组稳定性发生改变、基因表达失控，原始干祖细胞增殖和转化成为肿瘤干细胞。因干细胞在癌变过程中的不同阶段呈现出不同的形态，加之致癌因素及癌变过程的多样化，最终发生的胃癌呈现不同的形态和生物学行为。

三、胃癌干细胞存在的理论与证据

目前分离肿瘤干细胞的主要方法为流式细胞技术。急性粒细胞白血病干细胞的细胞表面特异性标志为CD34+CD38一Thy-1。乳腺癌干细胞的细胞表面特异性标志为ESA+Lin—CD44+CD24一／low。胰腺癌干细胞的细胞表面特异性标志为CD44+CD24+ESA+。脑肿瘤干细胞的细胞表面特异性标志为CDl33+。前列腺癌干细胞细胞表面特异性标志为CD44+CDl33+整合素α2β1+。在结肠癌细胞中也发现了一些细胞表面标记为CDl33+的细胞．其所占比例很小，但增殖能力很强，经连续移植传代后仍能分裂、增殖、分化．并能保持其异质性。现仍有一些器官中尚未找到确切的相关肿瘤干细胞，胃癌就是其中之一，但有证据可初步证明其存在。现

有的肿瘤干细胞鉴定方法包括以下两个方面。利用肿瘤干细胞的生物学特性，在体外培养后进行初步鉴定：判断体外培养的肿瘤干细胞是否呈悬浮球状生长、是否具自我更新和增殖能力、是否具多向分化潜能并可连续传代。在仅含上皮生长因子(EGF)和基本成纤维细胞生长因子(bFGF)的无血清培养基中，通过有限稀释实验和亚克隆培养分析发现。所有亲本肿瘤球制成的细胞悬液都再次形成肿瘤球，且与亲本肿瘤干细胞的表型完全相同，提示肿瘤干细胞具有自我更新和增殖能力。测定体外克隆形成能力鉴定肿瘤干细胞：将初步鉴定出的肿瘤干细胞注入重度联合免疫缺陷病(SCID)小鼠皮下或体内。观察其致瘤性。有研究在无血清培养基中体外培养人胃癌细胞系数星期后，数个肿瘤细胞系产生了球状克隆．将这种球状克隆种植入SCID小鼠皮下，几个月后这些小鼠发生了皮下肿瘤，且球状克隆形成的能力与皮下成瘤性成正比，表明一些胃癌细胞系中确实存在肿瘤干细胞。进一步结合流式细胞技术分选发现，球状克隆中CD44阳性的细胞群体能体外培养形成球状克隆，而CD44阴性的细胞群则不能。同样在体内成瘤实验中，球状克隆中CD44阳性的细胞能在SCID小鼠皮下形成肿瘤，而阴性的细胞则不能。这些结果说明了胃癌干细胞的存在。

四、骨髓间充质干细胞与胃癌形成

骨髓间充质干细胞也是胃癌肿瘤干细胞的来源之一。骨髓问充质干细胞参与肿瘤新生血管的形成过程。骨髓间充质干细胞与转移能力微弱的人乳腺癌细胞混合培养后，通过刺激分泌趋化因子5(CCL5)，增强了肿瘤细胞的远处转移能力。成人间充质干细胞可能是恶性转化的靶细胞，骨髓间充质干细胞可能直接或间接地参与了上皮性癌症的发生过程。小鼠予致死量放射治疗后。输入表达半乳糖苷酶的转基因小鼠骨髓。采用半乳糖苷酶染色来追踪骨髓细胞，当小鼠感染幽门螺杆菌时，骨髓来源的干细胞会从骨髓迁移并植入胃黏膜损伤处，能够转化为上皮细胞并具化生表现，参与损伤修复，但由骨髓间充质干细胞修复形成的胃黏膜腺体紊乱、畸形、生长加速，与胃癌前期变化非常相似，最后这些骨髓源性的细胞增殖形成早期胃癌。胃癌的发生可能是骨髓干细胞在再生修复过程中异常分化的结果，即转分化成为胃癌干细胞。但因缺乏充足的证据说明骨髓细胞确实是分化为上皮细胞而不仅仅是和上皮细胞融合，且由于缺乏特异的标志物，故对于该研究及其理论尚存争议。

五、干细胞与胃癌治疗

目前肿瘤干细胞应用于胃癌治疗并不成熟。有临床研究通过自体干细胞移植治疗进展期胃癌及提高免疫重建功能，但多为与化学治疗结合的辅助治疗，其疗效及作用机制有待进一步证实。有研究显示，表达CDl33的胶质母细胞瘤干细胞能耐受放射治疗，这可能是由于肿瘤干细胞通过优先激活DNA损伤检测点反应并提高DNA修复能力所致，但这种作用可被一种特异的Chkl和Chk2检测点激酶抑制剂所抑制，从而逆转其辐射抵抗作用。抑制肿瘤干细胞对DNA损伤检测点反应的活化作用可能克服其辐射抵抗作用，利于开展针对肿瘤干细胞的特异性靶向治疗。骨形成蛋白(BMP)4可显著抑制人类胶质母细胞瘤发生。这些与干细胞有关的新治疗方法可进一步运用于各种实体肿瘤。有研究成功从人类胃实体肿瘤组织中分离出一群间充质干细胞，其形态、免疫学、基因表达及分化潜能等生物学特性与骨髓间充质干细胞极为相似。

六、展望

肿瘤干细胞因其系统的复杂性和研究材料的局限性使得该领域的研究进展相当缓慢。今后的工作方向大致有以下几点。胃干细胞的生物学特性研究。研究这些稀少的干细胞增生分化及不对称分裂的精确机制及相关生物学行为，其中最重要的是寻找胃干细胞的特异性标志，以进一步证实胃癌干细胞的存在。通过流式细胞技术将胃干细胞从胃腺体内分离出来进行体外培养，进行定向分化以产生所需要的细胞系进行临床治疗，研究其基因表达谱和蛋白表达谱，研究参与胃癌干细胞自我更新、维持多向分化潜能的信号途径。研究胃干细胞转化为胃癌干细胞的具体机制及胃癌中肿瘤干细胞的特异标志物。同时造血系统来源的骨髓细胞如骨髓间充质干细胞和巨噬细胞在胃癌干细胞发生发展及转移中的作用值得重点关注。对胃癌干细胞与胃癌的关系进行研究。确定胃癌肿瘤干细胞恶性转化和异常信号转导路径中的首发和关键节点及其下游靶点，将为临床提供肿瘤干细胞