干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的未分化细胞群,随着干细胞生物学研究的迅猛发展,人们发现
肿瘤细胞的恶性增生、转移和复发等特点和干细胞有着惊人的相似性,肿瘤很可能是正常干细胞自我增生失控所导致的疾病,继而提出了肿瘤干细胞(cancer stem cell,CSC)学说,并得到众多研究的证实。视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,Rb)是婴幼儿时期最常见的眼内恶性肿瘤,其主要治疗手段是化疗,但存在的最大问题便是肿瘤的复发和转移,近期的研究提示CSC与视网膜母细胞瘤的发生、发展及转移有着密切关系,针对CSC的检测和杀伤可能为减少化疗后复发、转移乃至根治肿瘤带来希望。我们本次就CSC在Rb方面的研究进展进行综述。
CSC的理论依据
早在1958年,Hewitt等?在淋巴细胞性
白血病的研究中就观察到只有1%的肿瘤细胞可以在体外培养条件下形成克隆,随后在淋巴瘤、骨髓瘤、
肺癌、
卵巢癌、神经母细胞瘤等肿瘤中陆续发现相同的现象,即只有极少部分的肿瘤细胞能在体外形成集落或在动物体内产生肿瘤 。人们有理由推测肿瘤中可能包含具备干细胞特征并促成肿瘤生长的CSC,随着干细胞和肿瘤生物学研究领域的日趋成熟,许多学者H圳提出CSC学说,并被越来越多的研究所证实。
首次通过表达4种基因使得人体表皮细胞重新编程,转化为诱导的多能干细胞。那么在体内是否也存在着已分化细胞再次激活干细胞程序而致肿瘤发生的情况有待研究。(2)肿瘤中极少的CSC决定并推动了肿瘤的形成、生长和转移。Bonnet 等的研究发现人急性髓性白血病中以CD34CD38一为特异表面标志的细胞群是唯一能够将急性髓性白血病从人转移到NOD/SCID小鼠的一类细胞,其中1例样本中仅占0.2% ,这就排除了所有细胞都具有相似的集落形成能力的可能,显示出只有一小部分特定的细胞能够持续性形成集落。这些极少的具有干细胞特性的细胞就是CSC,促使肿瘤形成并维持其持续性生长。同时有研究表明-肿瘤转移与CSC的迁移密切相关,被形象的称为CSC的“归巢”。而其他大多数肿瘤细胞没有或仅有有限的增生能力,经短暂的分化最终死亡。
CSC的分离和鉴定
将CSC从肿瘤组织、肿瘤细胞系中准确地分离、培养和鉴定是对其进行研究的前提。目前采用的方法主要有2种:细胞表面标志分离法和SP细胞即边群细胞分离法。若要准确鉴定CSC的自我更新和多向分化能力,还需要进行细胞生物学分析,包括体内的异种肿瘤移植试验和体外的肿瘤球形成试验、集落形成试验、标记延迟试验等。由于造血系统细胞容易获得,因而对CSC的成功研究首先来自于造血系统肿瘤。1997年,Bonnet等 通过对人急性髓性白血病起始细胞的研究发现,不同亚型间白血病起始细胞都属于表型为CD34 /CD38。的细胞群,将该细胞族群移植人NOD/SCID小鼠又能生成和原亚型相同的白血病,从而精确鉴定急性白血病干细胞的表型。2003年通过将
乳腺癌标本制成细胞悬液,筛选一定表型的细胞引人NOD/SCID小鼠,率先分离出人乳腺癌CSC,开创了实体瘤CSC研究的新局面,这部分乳腺CSC以CD44 /CD24 为表面标志,比例仅占2% ,而其他表型的细胞却无法在小鼠体内成瘤。singh等从包括
星形细胞瘤、神经节神经胶质瘤、室管膜细胞瘤及胶质母细胞瘤在内的多种脑肿瘤中分离出CD133 的脑CSC,这部分CSC体外培养能形成和原位肿瘤相同表型的神经肿瘤球,提示同一个CSC可以分化为不同类型的脑肿瘤。同时也有学者 在
前列腺癌组织中分离得到CSC,其表面标志为CD44 / 2Bl /CD133 。随着更多CSC特异性表面标志的发现,将有利于提高分离的效率和纯度,为进一步研究CSC奠定基础。
Rb中CSC
“二次突变论”和Rb抑癌基因的发现已使得Rb成为遗传性疾病以及肿瘤生物学领域研究的经典范例。最近Rb中CSC的发现,将有助于从干细胞生物学的角度重新认识该肿瘤的发生机制。
Rb中CSC的研究意义 目前国际上针对Rb主要采取以化疗为主、结合局部治疗的方法 ,可改善患儿的生命预后,然而化疗存在最大的问题就是肿瘤的复发、转移。据报道IIRC-C期以内的患眼得以治愈并保留的比率为80% ,IIRC-D期仅为40% 。Shields等 在对106例162眼6个化疗缩瘤周期的随访过程中发现,约23% 的患儿复发。
另有人认为肿瘤复发与原发肿瘤中细胞对化疗药物产生耐药性密切相关 。关于化疗耐药性的产生机制相当复杂,虽然在多耐药性蛋白、肿瘤凋亡耐受以及肿瘤微环境等方面取得了一定的进展,但在阐释耐药性机制及指导临床应用上并未取得根本性突破。
CSC学说的提出为理解肿瘤的发生机制、研究肿瘤的生物学行为和防治策略开辟了新的道路。近l0 a来,科研工作者们在这一领域获得了众多实质性的进展,但仍处于起步阶段,且不断受到新的挑战,如最近的文献报道 在肾上腺皮质癌细胞系NCI h295R 中,SP和非SP细胞的自我更新能力相同,对细胞毒性药物的抗性无差异性,从而对分离CSC的技术手段提出了更高的要求。Rb中CSC的存在已经得到证实,如何确定用于CSC分离鉴定的特异性细胞标志物成为当前研究所面临的一个紧迫问题。通过对CSC基因表达谱、细胞信号转导通路的研究,寻找特异性标志物将成为解决这个难题的研究方向。