追踪肿瘤干细胞

　　癌症研究人员可以对肿瘤细胞进行基因组测序从而发现那些出现异常活性的基因，剖析其中突变的蛋白，并探究它们在培养皿中的生长情况。而目前研究人员还不能够追踪那些与病人真正相关的不确定细胞：即形成肿瘤细胞的细胞。最近有三个研究小组在小鼠体内追踪到了这些细胞。他们的研究结果支持了这样一种观点：一小部分细胞驱动了肿瘤的生长，要想治疗癌症可能需要清除这些细胞。

　　肿瘤干细胞(tumor stem cells)的概念首先由Lapidot等人在1994年提出，他们认为在瘤体内存在类似于干细胞功能的一类细胞群体。而对肿瘤干细胞的分离及鉴定最初来源于血液系统恶性肿瘤。1997年，Bonnet等人在研究急性粒细胞白血病(acutemyeloblastic leukemia，AML)时发现，不同的白血病细胞亚群移植后，形成肿瘤的能力也是有差异的。其中只有少数表型为CD34+ CD38－的白血病细胞亚群可在免疫缺陷小鼠体内引发新的白血病，首次证实白血病干细胞 (LsC)的存在。2006年美国癌症研究协会(American Association for Cancer Research，AACR)肿瘤干细胞研究小组一致将肿瘤干细胞定义为“存在于肿瘤组织中的具有无限自我更新能力并能产生不同分化程度的肿瘤细胞的细胞”。

　　关于肿瘤干细胞的来源目前还无定论，认为主要是由干细胞或祖细胞突变引起的。肿瘤干细胞与干细胞具有很多共性：分化能力，表面标记物，无限增殖分裂的潜能。正是这些表型和功能的相似性提示肿瘤干细胞可能来源于干细胞，并且很可能是由于干细胞基因突变及突变累积、非整倍体扩增、不对称分裂、端粒酶作用以及信号转导途径和微环境发生改变所致。肿瘤干细胞在整个肿瘤细胞中所占的比例极小，但可能就是这少数的细胞引起了肿瘤的产生，甚至对肿瘤的发展阶段起着非常关键的作用。肿瘤干细胞是肿瘤治疗后复发和转移的主要因素，彻底清除肿瘤干细胞是根治肿瘤的关键。然而要将肿瘤干细胞真正应用治疗首先要解决的问题就是真正证明肿瘤干细胞是存在的。

　　最近的研究在肿瘤中追踪到了这些干细胞，分别由三个研究小组在脑瘤、肠癌和皮肤肿瘤中得到验证，但这些结果是否适用于其他类型的癌症还为时尚早。主导这次脑瘤研究的是德克萨斯大学西南医学中心的Luis Parada，他认为，如果这些结果真的适用于其他肿瘤，那么评估化疗效果的方法将会改变。测试某种疗法将不再看其是否能够减少肿瘤大小，而是看其能否杀死那些促进肿瘤生长的细胞。

　　在这种情况下出现了一种著名的但颇具争议性的假说，很多肿瘤都是由“癌症干细胞”产生的，就像普通的干细胞产生正常组织一样。先前的研究通过一定的技术检验了这一假说。目前分离肿瘤干细胞的方法主要有两种，一种是荧光激活细胞分选法(fluorescence—activated cell sorting，FACS)，由于实际分离过程中需使用流式细胞仪，所以也称为流式分选法；另一种是磁性激活细胞分选法(magnetic-activated cell corting，MACS)。荧光激活细胞分选法中使用了经荧光素标记的抗体，用流式细胞仪将与抗体结合和未结合的细胞分离开。研究人员将分离出的肿瘤干细胞在小鼠身上进行试验。原则上，这些产生新肿瘤的细胞就是癌症干细胞。但一些怀疑论者指出，将那些细胞从它们自然生长的环境移除，可能会改变其行为。主导皮肤癌研究的布鲁塞尔自由大学的Cédric Blanpain 认为：“你只是看到了这些细胞能够变成什么，但是却不知其真正可以变成什么。”这三个研究小组利用基因技术来跟踪这些细胞，试图填补在这一方面的知识空缺。

　　胶质母细胞瘤是最常见的原发性恶性脑肿瘤，中位生存期约为一年。由于耐药性的产生以及手术切除后复发，从而导致胶质母细胞瘤预后很差。而胶质母细胞瘤是如何复发还是个未知数。Parada及其同事使用基因工程神经胶质瘤小鼠模型，识别了一些内源性的肿瘤细胞，它们是新肿瘤细胞的来源。他们用巢蛋白-ΔTK-IRES-GFP（NES-ΔTK-GFP）基因标记脑室下区的神经干细胞，但在胶质瘤细胞中也发现了这种标记基因。用替莫唑胺（TMZ）抑制肿瘤细胞增殖后，脉冲追踪实验证明再次生长的肿瘤细胞来源于NES-ΔTK-GFP转基因细胞亚群。应用更昔洛韦清除GFP+细胞后，肿瘤的生长被显著抑制。TMZ和更昔洛韦联合用药也可以抑制肿瘤的发展。因此，一小群相对静止的的内源性神经胶质瘤细胞，与那些提出的癌症干细胞具有相似的性质，通过产生高度增殖的细胞群来维持肿瘤的长期生长。

　　同时，荷兰乌得勒支市Hubrecht研究所干细胞生物学家Hans Clevers及其同事将注意力集中到了肠道。他们先前的研究表明，对一个健康的肠道干细胞进行遗传标记，在良性肠道肿瘤的干细胞也可以发现这种标记，而这种干细胞是发生肿瘤的前体细胞。在最新的研究中，他们产生了一种基因工程小鼠，这种小鼠携带的基因在药物诱导情况下能够被激活，从而会发出荧光。他们通过这种方法，发现了由不同类型的肿瘤细胞所组成的单色肿瘤，这表明一种颜色的肿瘤来自于单一的干细胞。为了验证这些干细胞能够持续促进肿瘤生长，Clevers增加了第二个低剂量的药物，发现能够促进一部分干细胞的颜色发生改变。这种新颜色肿瘤细胞的产生表明，这种肿瘤干细胞能够产生其他类型的细胞。

　　对于皮肤研究，Blanpain和他的小组标记了单个肿瘤细胞，而这不是特意针对于干细胞。他们发现，细胞的分裂呈现两种截然不同的模式：一部分在消失之前会产生大量的细胞，另一部分持续产生很多细胞。结果再次指向了一小群细胞，它们可能作为肿瘤生长的“发动机”。此外，它们很有可能产生新的可以无限分裂的干细胞，而不太可能产生只有有限分裂次数的分化细胞。这将是阻止早期肿瘤发展的的关键。除了于直接根除肿瘤干细胞，还可以尝试诱导这些干细胞分化成非分裂细胞。

　　这些研究为肿瘤干细胞的存在提供了清晰的证据，为阐明肿瘤干细胞的概念提供了很大帮助。但是肿瘤细胞涉及到的通路可能比我们观察到的要复杂很多。例如，肿瘤内的非干细胞可能重新分化为干细胞。

　　这三个团队仍将继续此项研究，找出这些肿瘤干细胞的轨迹。研究人员还将致力于如何杀死这些肿瘤干细胞方法的研究。如今，他们已经有很多的方法来检测这一疗法是否有用。