肺癌干细胞标志物.ppt

肺癌干细胞标志物的研究进展
创新医学网医学编辑部
概要
目前全球范围内新发肺癌患者每年已经超过100万例[1]。在中国其死亡率也居恶性肿瘤死亡率之首。据国家卫生部全国肿瘤防治研究办公室统计,2000~2005 年,中国肺癌的发病患者数约增加了12万,预计未来中国很可能成为世界肺癌第一大国,其将成为对我国人民健康危害最严重的肿瘤。然而到目前为止,肺癌仍然无法根治。但肿瘤干细胞学说的创立与研究使肺癌的根治成为了可能,现就目前肺癌干细胞标志物的研究进展作一系统性总结。
肿瘤干细胞
肿瘤干细胞学说已不再是一个新的概念,早在150 年前就有病理学家(如Cohnheim,Durante) 提出肿瘤可能起源于少数组织干细胞[2]。肿瘤干细胞学说表明肿瘤中存在一小部分具有干细胞性质的细胞群体,即肿瘤干细胞[3]。1994年, John Dick实验室在急性髓系白血病(AML)患者外周血中发现CD34+CD38- 的细胞具有无限增殖能力[4],将这些细胞移植到SCID裸鼠体内产生的细胞与病人最初的白血病细胞形态相同,从而证实了AML 干细胞的存在。这是人类首次识别并分离的肿瘤干细胞株。随后,Singh [[i]]在包括成神经管细胞瘤、星形细胞瘤、室管膜细胞瘤、神经节、神经胶质瘤在内的一系列脑部肿瘤组织中分选出一群CD133+的肿瘤干细胞。后来,在肝肿瘤、前列腺癌等肿瘤中也陆续发现了肿瘤干细胞。
干细胞(stem cells) 是一类未分化的原始细胞,具有多潜能分化及自我更新两个主要生物学特性。肿瘤干细胞与干细胞相比具有很多相似点:(1) 均具有自我更新和分裂增殖能力[6];(2) 存在相似的生长调控机制,如Notch 、Wnt和Bmi21等信号通路[7];(3) 均具有端粒酶活性,干细胞和大多数恶性肿瘤细胞中都有很高的端粒酶活性以及扩增的端粒重复序列[8];(4) 具有类似的细胞表面标志物,如CD133,ABCG2等;(5) 干细胞具有迁移的特性,而肿瘤干细胞则具有转移的能力。因此,肿瘤干细胞与干细胞的诸多相似之处使得寻找肿瘤干细胞特异性细胞群成为现在研究热点,而其研究的难点在于肿瘤干细胞特异性细胞表面标志物的鉴定。
肺癌干细胞的发现
2005年,Kim等[9]采用荧光激活细胞分选(FACS)从支气管和肺泡导管交界处分离出一群细胞表面标志为Sca-1+ CD45- Pecam- CD34+ 的细胞,并命名为支气管肺泡干细胞((bronchioalveolar-stem cells,BASCs)。BASCs 表现出明显的自我更新特性,能够分化成其他类型肺上皮细胞。研究发现,BASCs 在支气管、肺泡损伤和上皮细胞体内修复更新时发挥作用,当体内支气管和肺泡损伤时发生增殖;BASCS能够分化为终末细支气管上皮细胞(Clara细胞)、I型肺泡上皮细胞(AT I细胞)和Ⅱ型肺泡上皮细胞(ATⅡ细胞),表明其具有自我更新和多向分化潜能,故认为鼠肺末梢支气管癌的发生和BASCs有关这个结果为人肺癌干细胞的研究提供了一个重要依据。
肺癌干细胞的分选
肺癌干细胞的分选主要采用两种方法:一种是应用细胞表面特异性标记进行分选,另一种是根据SP表型进行肿瘤干细胞的分选。Kim等[9] [10]应用流式细胞仪分选支气管肺泡干细胞,首先准备新鲜的肺单个细胞,然后用细胞裂解液去除红细胞,CD45+ 细胞代表造血干细胞,Pecam+ 细胞代表内皮细胞,去除这两类细胞,选Sca-1+ 细胞,去除CD34- 的细胞群,得到Sca-1+/CD45- /Pecam- /CD34+的支气管干细胞群。细胞表面标志物是分选肺癌肿瘤干细胞的关键,腺癌肿瘤干细胞亦存在与BASCs相似的表面标志物,如CD34+ 等。如董强刚等即是采用FACS对A549和SPC-A肺腺癌细胞株进行了TSC的研究[11]。结果在A549和SPC-A肺腺癌细胞株中发现一个新颖的癌细胞亚群,其表型特征为CD24 IGF—IR ,具有高侵袭性和高致瘤性并具有自主生长特性,能够在无血清条件下长期培养,认为其是肺腺癌干细胞。人们发现造血干细胞具有将荧光染料泵出细胞外的特性,即SP特性[12]。目前利用这一特性进行纯化成为一种常用的分离方法。Maria等[13]应用FACS和DNA染料Hoechst33342,从肺癌细胞系(H460,H23,HTB-58,A549,H441,H2170)中分离出占细胞总数1/1000-1/5000的SP细胞,体外培养可形成新的SP和non-SP细胞群,将H441、H460、A549的SP接种NOD /SCID小鼠,可观察到其SP的成瘤能力分别是non-SP的10倍、15倍和50倍。研究结果还表明:(1)所有6种肺癌细胞系中SP的ABCG2均明显增高;(2)SP比non-SP