肿瘤干细胞

干细胞不断分裂的特征也增加了获得增 殖错误的机会。 肿瘤细胞具有异质化的特性,即由一个克 隆来源的肿瘤细胞在生长过程中,形成在 侵袭能力,生长速度,分化程度,对抗癌药 物的敏感性等方面有所不同的亚克隆。
肿瘤干细胞的起源
一 起源于正常干细胞 干细胞已经具有自我更新能力，它的突变可 以直接导致肿瘤的发生，而相对成熟的细胞必 须重新获得自我更新能力才能形成肿瘤；其次 干细胞可长期存活，而成熟细胞特别是有些器 官（如皮肤和大肠）的成熟细胞不断的死亡和 脱落，这就意味着只有干细胞在体内有足够的 时间积累突变，诱发肿瘤。
Wnt信号的异常活化可致肿瘤 的发生
转基因小鼠的上皮干细胞内Wnt信号通路 的活化可诱发上皮癌的形成。另外，大 约90%的结肠癌病人早期即发生APC基因 （Wnt信号通路的一部分，参与Catenin 的降解）的突变，从而引发Wnt信号通路 的活化。
结肠癌细胞的基因表达谱与正常结肠干 细胞相类似， DNA芯片技术显示Wnt信 号相关基因中上调了120个和下调了150 个，而正常结肠分化细胞的Wnt相关基因 表达情况正好相反
肿瘤干细胞的定义
是存在于肿瘤组织中的一小部分具有干 细胞性质的细胞群体.它具有自我更新的 能力.是形成不同分化程度肿瘤细胞和肿 瘤不断扩大的源泉.
干细胞存在的证据
1967年-人白血病细胞-动物体内-1%-4% 的细胞形成脾集落-白血病干细胞 (Leukemia stem cell, LSC)-在体内不能评 估这群细胞形成肿瘤的能力，研究停滞 －20世纪90年代用小鼠（SCID)证实了这 一假设
传统治疗的对象是肿瘤的整体,目前的治 疗并未有效地攻击这些细胞. 许多化疗药物靶向正在分裂的细胞。但 干细胞大多处于休眠状态, 即处于有丝分 裂的静止期, 偶尔进行分裂. 肿瘤干细胞与其它肿瘤细胞对化疗药物 的敏感性上存在着差异
肿瘤治疗的Βιβλιοθήκη Baidu方向——靶向性 清除肿瘤干细胞
将治疗的重心转向肿瘤干细胞, 在信号途 径的研究中寻找新的诊治靶点是方向之 一。 诱导分化亦是思路之一。设法改变微环 境, 诱导肿瘤细胞向正常细胞分化可以达 到治疗的目的。
肿瘤的起源——基因突变理论
Tannishtha , Sean JM , Michael FC,et al. Nature,2001,414:105
发育生物学观点
肿瘤的细胞来源
成熟分化的细胞去分化（de-differentiation） 机体或组织内本已存在的干细胞在特定的分化 水平停止分化或分化失常（dysdifferentiation）
肿瘤干细胞的分离
实体瘤干细胞难以分离。主要的原因有二: 一是在肿瘤组织制成单细胞悬液的过程 中,蛋白水解酶对细胞表面抗原的破坏, 会影响干细胞的鉴别; 二是许多实体组织自身的干细胞表面标 志物尚未确定
急性髓性白血病( 急性髓性白血病 AML ) 慢性髓性白血病 髓性白血病(CML ) 髓性白血病
（二）Wnt信号通路 Wnt蛋白是一类胞间信号分子，调控 多种生物体的发育，当其功能失调时有 助于肿瘤的形成，它们与细胞膜表面受 体结合后引发胞内一系列改变，最终活 化控制细胞分裂和分化的基因。
研究显示，干细胞的存活有赖于Wnt信号通路。 例如，培养的人角质形成细胞内Catenin（一种 Wnt信号通路下游的活化物）的水平与它的增 殖能力呈正比，反转录病毒转染活化Catenin可 增强上皮干细胞的自我更新能力并降低分化。 再者，TCF-4（Wnt信号通路中的一种转录因 子）缺失小鼠出生后很快死亡，并且小肠干细 胞几乎消失。同样，Wnt信号通路也是HSC自 我更新所必需的。
肿瘤干细胞的特点
极强的自我复制更新能力，能够产生与 上一代完全相同的子代细胞。 不断的分化能力，能够产生不同表型的 肿瘤细胞，并在体内形成新的肿瘤。 具有与非致瘤细胞不同的表面标志。 在肿瘤中的所占的比例较少。
肿瘤干细胞分裂方式
第一种是不对称分裂，即一个肿瘤干细 胞分裂产生的两个子代细胞中，一个总 是进一步分化成肿瘤细胞群，另一个总 是肿瘤干细胞，以维持干细胞的数量不 变
用放射线照射NOD /SCID小鼠, 破坏其骨 髓后导入人造血干细胞, 观察到有新的血 细胞产生 CD34 + CD38 –Thy-1- ( AML ) CD34 + CD38 – ( CML )
乳腺癌
细胞表面标志物呈CD44 + /CD24 - or low , 具有自我更新、能够分化成其他类 型细胞的特征
肿瘤干细胞
武汉大学医学院免疫学系
概述
肿瘤-较均质的细胞群体 20世纪50年代提出-异质性-肿瘤干细胞 目前已证实: 白血病干细胞 乳腺癌干细胞 脑癌干细胞
干细胞的分裂特性
它们分裂时,一个子细胞分化成特定类型 的细胞并最终停止分裂,而另一个仍保持 干细胞的特性,以相同的途径再次分裂的 能力
传统观点
肿瘤干细胞研究的前景及方向
继续寻找各类肿瘤干细胞特异性的表面 标记，以便进一步分离、纯化肿瘤干细 胞，并设计针对肿瘤干细胞的特异性的 治疗方案；
进一步阐明正常干细胞生理和肿瘤干细 胞病理生理功能的分子调控途径以及导 致成肿瘤干细胞生成的分子机制，以便 找到新的治疗靶点； 进一步研究肿瘤细胞群体的异质性并设 计综合性的治疗方案。
新观点
肿瘤的起源——肿瘤干细胞
肿瘤是在具有无限增殖和自我更新潜能的很少一部分细胞的驱 动下发生的，这一部分恶性转化的靶细胞即是肿瘤干细胞 （cancer stem cell）。
Tannishtha , Sean JM , Michael FC,et al. Nature,2001,414:105
从小鼠腹水中分离 骨髓瘤细胞,体外集 落培养仅1/100001/1000 癌细胞能形 成集落,而且与在体 内利用脾脏培养的 克隆形成率一致。
研究人员将Bmi-1基因敲除小鼠的干细胞 植入放射线照射后的正常小鼠体内，发 现HSC只能短暂地产生正常血细胞，至 第8周时来源于植入细胞的血细胞几乎全 部消失。同时，如果第6周时将该植入小 鼠的骨髓再次植入第二只小鼠体内，则 未见Bmi-1缺失的血细胞生成。
肿瘤干细胞研究的临床启示
肿瘤干细胞可逃避放疗和化疗药物 的作用， 的作用，是肿瘤耐药和复发的根源
二 起源于过渡细胞群 过渡细胞群细胞也有可能成为肿瘤突 变的靶细胞，过渡细胞的突变可使其重 新获得自我更新能力并诱导干细胞表面 标记的表达，从而成为肿瘤干细胞。
肿瘤干细胞和正常干细胞自我 更新的共同调控途径
（一）Bmi-1信号通路 Bmi-1是一种转录抑制因子，在小鼠 和人的HSC中呈高表达，说明Bmi-1可能 参与正常造血。 Bmi-1通过抑制 P16lnk4a和P19Alf蛋白的表达发挥作用， 这两种蛋白分别具有抑制细胞增殖和促 进细胞死亡功能
展望
肿瘤干细胞是否在各种组织中均存在，其基因 表达上的差异如何。 肿瘤干细胞是否是肿瘤发生的普遍机制。 寻找机体微环境内诱导肿瘤干细胞分化的物质 是亟待解决的问题。而诱导干细胞分化的化学 药物的毒副作用、药物耐受等亦有待于研究。
……
谢
谢！
支持肿瘤干细胞理论
首先, 干细胞及肿瘤细胞均有连续不断的 增殖。干细胞已具备自我更新的能力; 而 成熟细胞要转变为肿瘤细胞必须重新获 得这一能力, 相对不易。 第二, 肿瘤生成是一个长期的过程, 不可 能在短寿的细胞内发生。一个正常细胞 转变为转化细胞至少要发生4～7次突变, 这需要几年或是几十年的时间。
肿瘤干细胞与免疫
肿瘤的免疫逃避机制和肿瘤的免疫治疗 一直是大家关注的一个热点．目前在白 血病干细胞上已有一些报道。Costello RT等发现白血病干细胞（CD34+CD38的AML细胞）上主要的免疫应答分子 HLA-DR、LFA-3、CD80和CD86较 CD34+CD38+白血病细胞表达降低，并 且激发的异基因免疫应答更弱。
脑肿瘤
不同类型的脑肿瘤可源自一个共同的细 胞。干细胞的不同突变可以导致不同类 型的脑瘤，它们带有正常神经干细胞的 表面标志CD133，但无进一步分化细胞 的细胞表面标志
肿瘤细胞系
C6神经胶质瘤细胞系中分离出占0. 4% 的SP细胞( side population cell) 。该类 细胞在培养条件下可重新形成SP及nonSP细胞组群, 亦可生成神经元及神经胶质 细胞 不同的肿瘤细胞系SP细胞所占的百分比 不同
第二种是对称分裂 即一个肿瘤干细胞分裂成两个相同 的子代细胞，然后随机决定其中一个仍 为肿瘤干细胞，而另一个继续分化成为 肿瘤细胞群。
肿瘤发生的干细胞学说
干细胞是一类具有自我更新能力和多向 分化潜能的原始细胞 恶性肿瘤进行性生长、转移和复发的特 点与干细胞的基本特性十分相似 推测肿瘤是干细胞分化增殖失调而产生 的异常组织
正式提出Cancer Stem Cell的概念
1958
系列稀释的小鼠 白血病细胞移植 到同品系的动物 体内，移植细胞 仅有1-4％能形 成脾脏克隆。
1971
1997
2001
2003
从白血病病人中分离出 不同种类的白血病细胞， 表面标记为CD34＋CD38的细胞移植到NOD/SCID 小鼠后能够形成克隆， 而其他细胞都不具有肿 瘤源性。
从乳腺癌患者分离 CD44＋CD22-/low的癌细 胞200个，然后移植于 小鼠身上形成乳腺癌； 再从小鼠乳腺癌内分 离癌细胞200个，又可 形成肿瘤。
肿瘤干细胞理论提出的意义
为肿瘤的治疗和发病机制的研究提供了 新的视野 正常干细胞和其它细胞突变后成为肿瘤 干细胞-导致肿瘤的发生 根治肿瘤-即要靶向性清除肿瘤干细胞, 又不影响正常干细胞的存活 干细胞修复组织和器官时警惕干细胞突 变