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结肠癌干细胞标志分子及其功能研究现状

来源:万方数据库    时间:2013-07-26 14:23  浏览次数:

  结肠癌干细胞标志分子及其功能研究现状

  作者:冯燕君 夏璐

  摘要:结肠癌干细胞是一小部分存在于结肠癌中具有自我更新、无限增殖和多项分化潜能的肿瘤干细胞,它与结肠癌的复发、转移和治疗耐受有着密切的联系。通过结肠癌细胞表面表达的标志分子如CD133、CD44、CD29、ALDH1和Wnt等从结肠癌中分离得到少部分具有干细胞特性的结肠癌细胞即结肠癌干细胞,以这部分肿瘤干细胞作为肿瘤治疗靶点将为肿瘤治疗带来新的治疗方向。此文就标志分子在结肠癌干细胞筛选及生物学中的功能研究作一回顾,并探讨其作为肿瘤干细胞治疗靶点的可能性。

  关键词:结肠癌干细胞;结肠癌;表面标志分子

  肿瘤干细胞学说认为肿瘤起源于肿瘤组织中小部分具有自我更新、无限增殖和多项分化潜能的肿瘤干细胞。肿瘤干细胞表面标志分子是存在于肿瘤细胞表面特异性的蛋白分子,是肿瘤干细胞的身份象征,可被用来筛选肿瘤干细胞。

  结肠癌是第三大常见的恶性肿瘤,在中国结肠癌发病率逐年增加,每年新发患者数约13 万~16万人,死亡人数大约6万~10万。尽管结肠癌的诊疗水平不断提高,但术后高复发率及五年低生存率仍是待解决的问题。而结肠癌干细胞已被认为是结肠癌治疗后复发的根源,因此研究了解有关筛选结肠癌干细胞的标志分子及其功能显得十分重要。

  1 肿瘤干细胞的筛选方法

  肿瘤干细胞是肿瘤研究中的一大难题,其中最困难的是如何从肿瘤组织中分离出肿瘤干细胞。

  目前,分离和纯化肿瘤干细胞的方法有三种:(1)无血清培养形成细胞球,亦是富集肿瘤干细胞的方法;(2)Hoechest荧光染料法,其能穿透细胞膜,由于肿瘤干细胞样细胞表面高表达ATP 结合盒膜转运蛋白(ABCG2),并将染料外排从而使细胞不被染色,经流式细胞仪分选可得到相应的细胞———侧群细胞(SP细胞),在较多肿瘤中已发现SP 细胞的存在。SP细胞具有干细胞特性但并不等同于肿瘤干细胞,所以这种方法具有一定的局限性;(3)表面标志分子筛选法,可分为流式细胞仪分选法(已应用于胰腺癌及乳腺癌等)和免疫磁珠分选法。

  这两种方法均利用肿瘤干细胞表面特异的标志分子与带有标志的抗体结合,从而使其与非肿瘤干细胞分离。

  1997 年Bonnet 等利用CD34+/CD38标志分子筛选的急性粒细胞白血病(AML)细胞,移植到NOD/SCID 小鼠体内导致小鼠形成AML,从而证实了这些细胞具有分化和致瘤能力即干细胞特性。这是人们第一次利用表面标志分子鉴定出肿瘤干细胞。第一次鉴定实体瘤中存在肿瘤干细胞是在乳腺癌中,以CD44+/CD24作为筛选标志分子,随后大量研究表明在不同的实体瘤中利用不同的表面标志分子也能筛选得到肿瘤干细胞。

  2 用于筛选结肠癌干细胞的标志分子

  2.1 CD133

  表面抗原分子CD133 是小鼠Prominin1 的同源蛋白,Prominin1 是pentaspan 跨膜糖蛋白家族成员之一,是第一个用于筛选结肠癌干细胞的表面标志分子。以CD133 分子筛选所得到的CD133+结肠癌细胞经鉴定具有体内成瘤能力。然而有研究发现CD133+ 和转移后的CD133结肠癌细胞都具有体内成瘤能力,这使利用CD133筛选结肠癌干细胞令人质疑。首先,CD133的表达是由其启

  动子区域的CpG 甲基化所调节的,启动子区域的CpG 甲基化在高分化肿瘤中常发生,CpG 甲基化使CD133的表达下调,这与其在肿瘤干细胞中的作用相关性不大;其次,在细胞分化的过程中CD133的mRNA 及其在细胞表面表达水平是不会随之改变的。但是,研究发现随着干细胞的分化,CD133也随之发生糖基化,从而使其在已分化的细胞中被掩盖而不能被抗体检测到。因此,利用CD113来筛选肿瘤干细胞需进一步的验证。

  2.2 CD44

  跨膜糖蛋白CD44分子是另一个在肿瘤中运用广泛的筛选肿瘤干细胞的标志分子。CD44+ 结肠癌细胞经体内试验验证具有很强的成瘤能力,而CD44结肠癌细胞则不能形成新的肿瘤。CD44还能与CD166(也称白细胞活化黏附分子,ALCM)联合运用,经筛选得到的CD44+/CD166+结肠癌细胞在免疫缺陷小鼠体内具有很强的成瘤

  能力。CD44也是第一个应用于判断肿瘤放射治疗疗效的干细胞标志分子,根据CD44 的表达来判断肿瘤组织中肿瘤干细胞的密度,从而预测放射治疗的效果。

  2.3 CD29

  在正常肠道隐窝人们发现整合素β1(CD29)的表达,提示它能作为筛选干/起始细胞标志分子的可能性。在小鼠的结肠腺瘤中人们联合CD24/CD29鉴定出肿瘤干/起始细胞。事实上,在人类结肠肿瘤干细胞中同样发现了CD24/CD29 的高表达,进一步表明这些标志分子可用于筛选结肠癌干细胞。

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