肿瘤干细胞研究：一个漫长且不寻常的旅程

河北医科大学附属第四医院科研中心 周凯旋 艾军 单保恩

一直以来，传统的肿瘤研究理论把肿瘤看作为一个均一的细胞团体，并认为肿瘤生长是所有肿瘤细胞共同增殖的结果。治疗癌症的传统方法则是通过手术切除、放化疗或生物治疗等方法尽量去除已经存在的肿瘤细胞，但在常规治疗后癌症的复发与转移仍是现今需要面对的严峻问题，使得传统的肿瘤研究思路似乎也进入到了一个发展平台期。

近年来的许多研究表明，肿瘤是一个异质性的组织，其生长是由于组织内一小部分具有干细胞性质的肿瘤细胞增殖分化的结果。这部分细胞具有引起肿瘤发生、维持肿瘤生长、保持肿瘤异质性、甚至具有转移与耐药的能力，并由此提出了“肿瘤干细胞(Cancer Stem Cells，CSC)假说”。如果传统治疗忽略了这部分细胞，即使其他大部分肿瘤细胞都被消灭，但肿瘤仍然会面临着复发的可能。而近年来，随着肿瘤干细胞假说的提出，以及肿瘤干细胞研究的发现与兴起，使得肿瘤研究进入了一个新的生命时期。目前，已经在白血病、乳腺癌、脑癌等肿瘤组织中成功分离出了肿瘤干细胞，深入了解这些肿瘤干细胞的生物学特性、发展相应的鉴别方法以及特殊的治疗手段对肿瘤研究领域与癌症的临床治疗都有着极其重要的意义。

1 肿瘤干细胞的认知之路

肿瘤干细胞的证据可以追溯到十九世纪70年代，早在1875年，病理学家Cohnheim在用显微镜对肿瘤组织和胚胎组织进行观察和比较时，发现两者很相似，因而认为，肿瘤可能来源于位置错误的残余胚胎样细胞。到上个世纪初，学者Rotter通过研究认为，在胚胎形成期的原始性细胞游走至成熟性腺组织以外并突发性地存留下来，有可能在日后形成肿瘤”。1956年，Makino等分析了大鼠腹水中肿瘤细胞的染色体，发现这些高度变异的染色体有可能来自同一个克隆。

人们真正对肿瘤干细胞进行深入研究开始于二十世纪60年代，1963年，Bruce和Van Der Gaag实验证明脾脏克隆形成技术可以用来定量检测淋巴瘤细胞的增殖能力。Kleinsmith和Pierce研究发现仅仅单独一个胚胎肿瘤细胞产生的后代包含了14种不同的组织类型，这暗示畸胎瘤起源于一个多能的恶性干细胞。其后，Wodinsky等发现将淋巴细胞白血病L1210细胞移植到体内，脾脏克隆形成率只有1%～3%。Park和他的同事将小鼠腹水中获得的不同种骨髓瘤细胞体外克隆培养，仅有0.01%～1%的肿瘤细胞可以形成克隆集落，与体内进行的脾脏克隆形成实验得到的克隆形成率相一致。1975年，Cairns阐述了三种在自然条件下能延缓组织干细胞发生突变的可能存在的机制，并且提示如果存在一个早期突变将会更加有利于克隆形成过程中的变异。Sell和Pierce[1]在分析前人研究成果之后，认为肿瘤细胞也和正常组织细胞一样存在分化、成熟，如果阻断肿瘤干细胞的分化将会影响肿瘤细胞的增殖并有利于控制肿瘤的生长和恶化。1997年，Blair[2]等与Bonnet[3]及其同事分别报道了在急性骨髓性白血病中只有很少的一部分细胞(0.02%～1%)能够在NOD/SCID小鼠体内形成新的肿瘤。

在前人研究的基础上，Reya等[4]于2001年提出了“肿瘤干细胞假说”，该假说认为肿瘤组织是由异质性的细胞群体组成，肿瘤组织中存在的一小部分具有干细胞性质的肿瘤干细胞具有无限的自我更新能力，可以产生与上一代完全相同的子代细胞，并且具有多种分化潜能和高度增殖能力，产生不同表型的肿瘤细胞，并使肿瘤在体内不断扩大，或形成新的肿瘤。

2002年，Clarke的研究小组[5]利用荧光活化细胞分离技术(Fluorescence Activated Cell Sorting，FACS)即流式细胞术首次从乳腺癌肿分离出肿瘤干细胞。2003年Al-Hajj等[6]通过特异性的细胞表面标志Lin-ESA+CD44+CD24-/low分离纯化出乳腺癌干细胞，这种干细胞只占有乳腺癌细胞的2%，但只需要200左右个细胞就可在小鼠乳腺中形成肿瘤。此后，研究人员又用不同的细胞表面分选标记分别从脑神经胶质瘤[7]、肉瘤[8]、结肠癌[9-11]、头颈癌[12,13]、肝癌[14-16]、肺癌[17]、黑素瘤[18]、胰腺癌[19]、前列腺癌[20]中分离出肿瘤干细胞，这些研究进一步支持了肿瘤干细胞假说，也为开拓新一代肿瘤治疗方案提供了依据。

2 肿瘤干细胞的起源

关于肿瘤的起源，目前有两种学说：一是正常干细胞经过突变形成肿瘤干细胞，进而发展成为肿瘤；二是一部分组织内细胞在去分化后变为幼稚细胞并具有分裂能力。两种观点都持有各自的实验证据，但目前肿瘤的干细胞起源学说得到越来越多的研究结果支持。

关于肿瘤干细胞的起源，Reya[4]通过比较造血干细胞和白血病干细胞的特点，发现它们之间有很多相似之处：① 都有自我更新和增殖分化的能力；②存在相似的调节自我更新的信号通路，比如Bmi-1、Wnt、Shh和Notch等[21-23]；③可以分化成各种不同表型的细胞。因此，认为肿瘤干细胞很可能是起源于正常的干细胞，因为从干细胞突变成肿瘤干细胞要比从已经分化的细胞重编程为具有自我更新能力的细胞要来得简单的多。而且另外一个理由是，肿瘤的产生是多基因突变作用的结果，由于干细胞具有自我更新能力，且生存周期较长，因此，干细胞发生多次突变的机会远比成熟的终末分化细胞高。在长期的生存过程中，干细胞最有可能累积多种基因突变，发生恶性转化而转变成肿瘤干细胞。

除了正常的干细胞可以作为肿瘤干细胞的来源之外，定向祖细胞也可以作为肿瘤干细胞的来源之一。近年来的一些研究[24-27]支持了这种推测，他们的研究表明由于基因易位而产生的一些融合蛋白可以将白血病干细胞的特征传递给定向造血祖细胞，并且通过用基因表达谱分析发现，白血病干细胞的基因表达谱和定向祖细胞的基本一致，只有少数本来只在造血干细胞中表达而在定向祖细胞中不表达的基因，在白血病干细胞中又重新被激活，而这些大部分都是调控细胞自我更新能力的基因。

3 肿瘤干细胞与肿瘤

3.1 白血病

肿瘤干细胞生物学特征在造血系统中研究的最早也最深入。大部分肿瘤干细胞的知识也都是通过研究造血干细胞(Hematopoietic Stem Cells，HSCs)和白血病干细胞(Leukemia Stem Cells，LSCs)而获得的。在二十世纪80年代末90年代初的时候，人们对细胞表面标记谱的了解加深，并将其与流式细胞术结合起来，使得快速分离纯化干细胞成为可能，这极大地推动了肿瘤干细胞的研究，为肿瘤干细胞的存在提供了更直接的证据[28]。

Dick等[3]利用FACS从急性骨髓性白血病(Acute Myeloid Leukemia，AML)中首次分离出肿瘤干细胞。他们发现在AML细胞中，只有表型为CD34+、CD38-的AML细胞才能在NOD/SCID(Non-obese Diabetic，Severe-Combined Immunodeficient)小鼠中产生类似人类的急性粒细胞白血病，而表型为CD34+、CD38+和CD34-的AML细胞在NOD/SCID小鼠中都不能诱导产生白血病。另外，这种通过异源移植肿瘤细胞产生的AML可以继续移植到新的小鼠体内而诱导产生新的AML，这也从另一个方面说明CD34+、CD38-表型的AML细胞具有自我更新的能力。有趣的是，白血病干细胞LSCs的CD34+、CD38-表型和造血干细胞HSCs的表型一样，因此，认为LSCs有可能来源于HSCs。近年来Krivtsov和Twomey等[24]的研究工作也支持了这种假设，他们通过比较LSCs和粒-巨祖细胞(Granulocyte Macrophage Progenitors，GMPs)的基因表达谱，发现两者之间的基因表达谱绝大部分都相似，而只有少数与干细胞或者自我更新相关的基因被重新激活。并且他们还认为从GMPs转变成LSCs可能是由MLL-AF9融合蛋白引起的，他们通过在GMPs中表达MLL-AF9融合蛋白，然后将这些GMPs注入到亚致死剂量照射的小鼠体内，发现能够在这些小鼠体内产生AML，并且只需要4个产生出的LSCs就可以在受体小鼠中产生新的AML。

此外，Cox等[29]用急性淋巴母细胞白血病(Acute Lymphoblastic Leukemia，ALL)标本研究，发现只有CD34+、CD19-或者CD34+、CD10-表型的细胞才能在动物模型中形成肿瘤，同样提示了急性淋巴母细胞白血病细胞可能来源于造血干细胞。

3.2 乳腺癌

乳腺癌组织是由异质性的乳腺癌细胞群体组成，其各型细胞的表面分子标记不同，这些表面分子标记分别包括CD44、CD24、B38.1及ESA(Epithelial Specific Antigen)，CD24和CD44是黏附分子，而B38.1则被认为是乳腺癌和卵巢癌的特异性标记。Al-Hajj等[6]利用流式细胞仪首次将各种表型的乳腺癌细胞分离出来，然后把这些细胞以2、5、8×105的量注入到NOD/SCID小鼠乳房脂肪垫中致瘤，发现所有的CD44+、B38.1+、CD24-在12周内都形成肿瘤。而注入表型为CD44-、B38.1-、CD24+癌细胞的小鼠都没有长瘤。接着将CD44+、CD24-/low Lineage-细胞和其他Lineage-表型的细胞注入到小鼠乳房脂肪垫中，发现5×104个细胞能长出肿瘤，而当细胞移植量为104个时却只有很少的一部分能长出肿瘤。另外，注入103个表型为CD44+、CD24-/low Lineage-细胞在小鼠体内致瘤率为100%。其后进一步研究发现，将CD44+、CD24-/low Lineage-细胞在小鼠体内连续传四代，其仍旧具有强致瘤性，并且这种表型的细胞可以分化产生其他表型的肿瘤细胞。CD44+、CD24-/low Lineage-乳腺癌细胞这种特性和干细胞的性质极为相似，故可以认为CD44+、CD24-/low Lineage-乳腺癌细胞为乳腺癌干细胞。

3.3 神经胶质瘤

Singh[30]等在2003年从人原发性脑瘤的不同亚型的肿瘤细胞中分离纯化出脑肿瘤干细胞(Brain Tumor Stem Cells，BTSCs)，并且这些细胞有显著的增殖、分化和自我更新能力。他们分离的这种细胞亚型表达细胞表面标记CD133，并且这种CD133+细胞只占有全部肿瘤细胞中极少的一部分。CD133+细胞不表达分化的神经细胞表面标志，CD133+细胞在体外能分化成其他亚型的肿瘤细胞，且这些肿瘤细胞的表型和体内肿瘤细胞的表型相一致。BTSCs在一定程度上和正常的神经干细胞很相似，它们具有同样的表型，都表达CD133和Nestin，并且从不同病人脑瘤中分离出的BTSCs都具有相同的表型，这暗示了BTSCs可能来源于正常神经干细胞。目前为止，很多不同的研究小组已经将从临床上不同级别的神经胶质瘤中的BTSCs分离鉴定出来[31-33]。

对神经胶质瘤干细胞的研究已能足够确定BTSCs的存在，但是，确切地说，神经胶质瘤干细胞研究还有一定的局限性。一个肿瘤干细胞不仅仅能诱发肿瘤，更重要的是，它需要具有产生和分化出与原始肿瘤具有一样表型的肿瘤的能力。当然这样的研究需要将神经胶质瘤细胞移植到免疫缺陷小鼠的神经发生区域，这个在技术上本身就具有很大的挑战性。除此之外，对神经胶质瘤干细胞的研究也还存在其他的限制因素[34]。

3.4 结肠癌

Dalerba等[10]和Ricci-Vitiani等[11]在2007年同时报道他们已经成功地分离并鉴定了富含结肠癌干细胞的CD133+表型结肠癌细胞亚群。O'Brien研究发现所有的结肠癌起始细胞(Colon Cancer-Initiating Cells，CC-ICs)都是CD133+表型的，有限稀释分析试验表明5.7×104个未分选的肿瘤细胞中含有一个CC-IC，而在262个CD133+肿瘤细胞中就含有一个CC-IC，说明CD133+结肠癌细胞中富含CC-ICs量为未分选的肿瘤细胞的200倍。通过连续的小鼠致瘤试验证明CC-ICs具有自我更新能力，并且能分化成其他类型的肿瘤细胞。Ricci-Vitiani等在用无血清培养基培养CD133+结肠肿瘤细胞时，发现其在体外能以未分化的肿瘤球的形式迅速增殖生长并持续一年以上，并且移植后产生的肿瘤与原始肿瘤表型相同。

而Dalerba等[9]则认为结肠癌干细胞的表型应该是EpCAMhigh/CD44+，因为在有的肿瘤中可能不表达CD133分子，但却可以表达CD44表面分子，这说明细胞表面标志为EpCAMhigh/CD44+的结肠癌细胞中富含的结肠癌干细胞要比CD133+表型的更加全面，并且EpCAMhigh/CD44+表型的细胞也可以用CD133表面标志来分选CD133+细胞亚群。另外他们认为CD166也可以用来进一步分选出结肠癌干细胞。

3.5 肝癌

Suetsugu等[15]首次在肝癌细胞系Huh-7中分离出CD133+表型的细胞，通过流式细胞仪分析发现该亚型的细胞占有Huh-7细胞系总体的50.8%。RT-PCR结果表明，Huh-7中CD133+细胞的甲胎蛋白(AFP)mRNA表达水平明显高于Huh-7中CD133-细胞的甲胎蛋白mRNA表达水平。在SCID小鼠成瘤试验中，Huh-7的CD133-细胞不能使小鼠致瘤，而Huh-7的CD133+细胞能成功致瘤。Yin等[16]在研究肝癌细胞系SMMC-7721时，发现CD133+表型的细胞只占有细胞系总数的0.1%～1%。SMMC-7721中CD133+细胞具有很强的致瘤性，体外培养的时候，在软琼脂和Matrigel上具有较强的克隆形成能力。体内试验发现1000左右个CD133+SMMC-7721细胞足够在NOD/SCID小鼠中成瘤，而CD133-表型的细胞则不具有致瘤的能力。另外，他们还发现CD133+细胞也同样存在于原发肝细胞癌样品中，以及肝硬化的组织中，正常肝组织中则不存在CD133+表型的细胞。这些研究表明肝细胞癌中的肝癌干细胞的表型有可能是CD133+，或者是CD133+肝癌细胞中的一个亚型。然而，由于肝癌的种类繁多，而且各种肝细胞的起源也不尽相同，以及肝细胞所具有的一些特殊性质(比如，终末分化的肝细胞在肝脏损伤的情况下可以重新被激活分裂增殖能力)，是否各种肝癌干细胞都是同一个表型，还有待于更多的研究去论证。

3.6 前列腺癌

Collins等[20]从前列腺癌中分离出具有CD44+/α2β1high/CD133+表型的前列腺癌干细胞，这种细胞只约占肿瘤细胞的0.1%，具有很强的自我更新能力，并且可以产生其他各种具有分化标志的非致瘤癌细胞，比如能表达雄激素受体以及前列腺酸性磷酸酶。他们还从不同级别的前列腺癌中分离出CD44+/α2β1high/CD133+表型的肿瘤细胞，并发现这种前列腺癌干细胞与前列腺癌的级别无关。

3.7 其他肿瘤组织中的肿瘤干细胞

目前除了在上述的几种肿瘤组织中分离出肿瘤干细胞之外，在其他肿瘤组织中也陆续发现、分离出富含肿瘤干细胞的细胞亚群。Gibbs等[8]从骨肉癌中分离出一小亚群肿瘤细胞，它们具有自我更新能力，并且在无血清的条件下能形成悬浮的细胞球，称为“Sarcospheres”。这些骨肉瘤细胞能在基因水平表达STAT3以及多能胚胎干细胞的标志基因Oct3/4和Nanog，但从蛋白水平来检测却发现量很少。进一步研究发现，只有表达间充质干细胞标志Stro-1、CD44和CD105的肿瘤细胞才能被诱导分化为其他表型的肿瘤细胞。这表明骨肉瘤干细胞的表型应为Stro-1+/CD105+/CD44+。

Prince等[12]在对头颈癌的研究中发现，CD44+表型的肿瘤细胞中存在一小部分细胞能在小鼠体内实验中生成新的肿瘤。进一步分析表明，具有致瘤能力的CD44+细胞能在RNA和蛋白水平表达Bmi1基因，而Bmi1基因在干细胞调控自我更新中起着重要作用，当然Bmi1 也和肿瘤发生有关联。Chen等[13]将头颈部鳞癌的发生与CD133/Src信号通路的调控及上皮-间充质细胞转换(Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT)相结合，发现具有致瘤能力的头颈部鳞癌细胞亚群可随着CD133上调与EMT效应的增强而增多，进一步阐明了这种癌症的发生机制。

Fang等[18]研究分析了黑色素瘤干细胞，他们发现在分析的样品中，其中约有20%的黑色素瘤能在人胚胎干细胞培养基中生长，并且其中有一小部分细胞能形成悬浮的细胞球。而从黑色素瘤细胞球中分离出来的细胞在适当的条件下能分化成多种种类的细胞，如黑色素细胞、脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞等，这表明这种细胞又重新获得了神经嵴细胞的可塑性。在进行一系列连续的体外克隆试验和体内移植试验中发现这种多潜能黑色素瘤球状细胞依然能保持这种特性。进一步研究发现这些细胞都表达细胞表面分子CD20，即这些肿瘤发生细胞可以用CD20表面分子富集或者说黑色素瘤干细胞的表型为CD20+。

Li等[19]发现表型为CD44+/CD24+/ESA+的胰腺癌细胞在免疫缺陷的小鼠中具有高致瘤性，而这种表型的细胞只占全部胰腺癌细胞的0.2%～0.8%，有一半的小鼠在注射入100个CD44+/CD24+/ESA+表型的胰腺癌细胞都能成功致瘤，并且这种异源移植产生的肿瘤和人体原发性的胰腺癌在组织学上都没有区别。CD44+/CD24+/ESA+表型的胰腺癌干细胞和正常干细胞一样具有自我更新的能力，且这些细胞的发育信号分子Sonic Hedgehog表达有所增高。

肺癌中尽管暂时没有分离出肿瘤干细胞，但动物实验模型提示存在肺癌干细胞。Kim等[17]在2005年利用细胞表面标志从大鼠细支气管和肺泡管结合部位分离出表型为Sca-1+/CD45-/PECAM-/CD34+的支气管肺泡干细胞(Bronchioalveolar Stem Cells，BASCs)。BASCs能在支气管或者肺泡损伤时发生增殖。BASCs具有明显的自我更新能力，并且是多潜能细胞。体外培养时或者肺癌细胞前体的K-ras基因的活化能使BASCs增殖。这些都表明BASCs有可能通过突变而产生肿瘤。具体的肺癌干细胞的鉴定和纯化以及生物学性质还有待于进一步的深入研究。

4 肿瘤干细胞的意义

4.1 肿瘤干细胞假说在临床治疗中的意义

肿瘤干细胞假说的提出对传统的肿瘤治疗手段发出了挑战。传统的治疗肿瘤的方法主要是通过手术切除、放化疗等方法尽可能多的杀死肿瘤细胞，以减少肿瘤细胞数量来达到治疗效果。然而，经过临床治疗，大多数肿瘤患者一段时间之后又会复发肿瘤，这也是目前肿瘤生物学研究上一个很难解决的问题。而按照肿瘤干细胞假说来看待现在拥有的肿瘤治疗方法，就能解释为什么在肿瘤治疗中很多治疗方案都不理想。依靠传统对待癌症的治疗模式，虽然消灭了大部分的癌细胞，但是如果占据总细胞数很小比例的肿瘤干细胞依然存在，即使其他大部分肿瘤细胞已被消灭，癌症的复发依然会发生。因此，彻底地根除癌症需要首先消灭肿瘤干细胞。

一些在白血病及实体瘤中的研究发现癌症干细胞对目前癌症常规的治疗手段如化疗、放疗等都具有耐受性[35-37]，如肿瘤干细胞内活性氧成份偏低，清除自由基的能力更强，成为肿瘤干细胞对辐射产生耐受的原因[38]。发展只针对肿瘤干细胞的药物及治疗方法对癌症的临床治疗具有重要意义，最近，Gupta等[39]通过高通量筛选的方法从16000多种化合物中鉴定出了盐霉素(Salinomycin)具有特异杀伤乳腺癌肿瘤干细胞的能力，其杀伤数量是普通抗癌药物紫杉醇(Paclitaxel)的一百倍。在小鼠模型中还发现盐霉素有抑制小鼠乳腺癌肿瘤生长以及减弱肿瘤细胞分化的作用。全基因表达谱分析表明盐霉素会引起一些与乳腺癌肿瘤干细胞相关基因缺失的表达。但盐霉素选择性杀伤乳腺癌肿瘤干细胞的机制还不明了，有待进一步研究工作的进行。Shipitsin等[40]研究发现，遗传基因的改变将会使一个正常的细胞忽视生长信号，最终产生肿瘤细胞将正常组织破坏。对肿瘤细胞的基因学研究也可以从其他方面解释人类疾病和很多临床上不能解释的现象，所以对于肿瘤的基因治疗也成为了一个新的研究方向。

尽管肿瘤干细胞假说很具有吸引力，但目前就肿瘤干细胞这个细胞群体在临床上的重要性仍然不是十分清楚，它们在临床上的行为可能很大程度上取决于该群体的数量与其生物学特征，而目前对这方面的研究还有待进一步完善[4]。随着越来越多的证据表明肿瘤来源于肿瘤干细胞，很多肿瘤研究人员以及临床研究人员都将研究重点放在肿瘤干细胞上，而不是整个肿瘤，这样将能更快地发现肿瘤干细胞的性质和特点，对肿瘤临床诊断与治疗策略方面有着很大的指导作用，并为寻找新颖且有效的肿瘤治疗方案奠定坚实的基础。

4.2 肿瘤干细胞的分离与鉴定

目前分离肿瘤干细胞主要有3种方法。⑴免疫学分选法：可分为荧光活化细胞分选术(fluorescence activated cell sorting，FACS) 和免疫磁珠分选术(magnetic cell sorting，MACS) ，FACS分选法通过荧光标志的特异性抗体，将表达肿瘤干细胞标志的细胞分离出来，获得肿瘤干细胞。⑵悬浮培养分选法：Singh 等首次应用此方法得到了表型为 CD133+的脑肿瘤干细胞克隆形成的神经球样集落，利用此方法培养出的细胞具有多向分化的潜能，其干细胞比例可达4%～20%，适合用于分离表面标志物未知肿瘤干细胞。⑶功能学分选法，即侧群细胞分选法。

驱动并维系肿瘤的发生、发展是肿瘤干细胞最本质的特征，因此，肿瘤细胞动物移植实验是检验肿瘤干细胞的“金标准”。将获得的肿瘤干细胞与其他表型细胞进行比较，由于其在NOD/SCID小鼠体内有强致瘤性，可将分离出的待测肿瘤细胞移植到NOD/SCID小鼠体内，进而追踪观察是否会有肿瘤生成及肿瘤的发展进程，用以评估待测细胞是否具有形成并维持肿瘤生长及异质性的能力。为了检测待测细胞是否具有自我更新能力，具有阳性标记的细胞将从新生的肿瘤内可再次分离出来并移植到新的NOD/SCID小鼠体内进行检测，形成的移植瘤灶应与原发肿瘤具有相同的形态学特征[41]。

除此之外，细胞表面特异性标志是鉴定 CSCs最重要的方法，利用此方法已经鉴定出了多种CSCs。通过流式细胞术分选(FACS)和磁性激活细胞分选(Magnetic Activated Cell Sorting，MACS)等方法分选出具有该标记的细胞，再进一步通过干细胞活性及克隆形成、细胞增殖与分化等方法检测分选出的细胞是否具有肿瘤干细胞的潜能[29-31]。目前，世界上已经成功地在急性髓性白血病(AML)、B细胞急性淋巴细胞白血病(B-Acute Lymphoblastic Leukemia，B-ALL)、原始细胞危相慢性粒细胞白血病(Blast-Crisis Chronic Myelocytic Leukemia，Blast-Crisis CML)、胶质母细胞瘤(Glioblastoma)、髓母细胞瘤(Medulloblastoma)、毛细胞型星型细胞瘤(Pilocyticastrocytoma)、间变型室管膜瘤(Anaplastic Ependymoma)、乳腺癌、黑色素瘤、胰腺癌、肝癌、前列腺癌等肿瘤中成功鉴定分离到肿瘤干细胞的存在[29-34,42]。除表面抗原标记物外，研究人员还发现某些分子标记物也可以用来实现对肿瘤干细胞的鉴定，如乙醛脱氢酶(Aldehyde Dehydrogenase，ALDH)，其活性高低与肿瘤的恶性程度及肿瘤干细胞的自我更新能力的相关性已先后在乳腺癌[43]、结肠癌[44]、肺癌[45]及肝癌[46]中得到证实。而在Yamashita等[47]发现的肝癌细胞中上皮细胞黏附分子(Epithelial cell adhesion molecule，EpCAM)表达阳性的细胞群也具备所有肿瘤干细胞的特性，EpCAM+细胞较EpCAM-细胞具有更强的致瘤能力与侵袭性。在胶质瘤以及乳腺癌肿瘤细胞中也发现了肿瘤干细胞具有26S蛋白酶体活性下降的特性[48]。干细胞和肿瘤干细胞可以表达很多共同的细胞表面标记这一现象，再一次验证了二者的同源性，几乎相同的调控因子很可能既调控着干细胞同时又调控着肿瘤干细胞的自我更新、分化以及增殖进程[49]。另外，肿瘤干细胞还具有一些其自身特有的细胞表面抗原标记，这些标记大多和恶性肿瘤中与致癌、转移、复发相关的标记相似[42,54]，也表明了肿瘤干细胞与恶性肿瘤的发生、发展、转移及复发具有相关性[50]。

4.3 肿瘤干细胞的转移

肿瘤干细胞不仅和肿瘤的生成密切相关，而且在肿瘤的整个发展进程，特别是在肿瘤转移中可能发挥着重要作用。肿瘤转移，是指癌细胞从肿瘤的原发灶迁移到其他的器官和组织中，这是一个涉及多步骤的复杂过程，也是临床上90%以上癌症患者死亡的原因。很多学者认为肿瘤处于晚期难以根治的原因在于癌细胞产生基因突变，导致对放化疗不敏感、患者5年生存率下降。在肿瘤干细胞假说提出后研究人员又提出了转移肿瘤干细胞假说，即在肿瘤干细胞中存在着一部分具有转移能力的转移肿瘤干细胞，转移能力的大小与转移肿瘤干细胞同周围微环境之间的关系有关[51]。Chen等[52]用造模来观察癌细胞向远处的转移，并观察了这些细胞的各项参数。研究结果表明，这些细胞需要很强的活动力和竞争力及转移到远处后与周围的正常组织细胞竞争环境中的养分与生存空间。所以，CSC在向远处转移过程中，为了适应周围环境的需要，需要发生各种表型的改变，而在其达到转移目的地后，自身干细胞特性使其产生优势克隆，从而导致远处恶性肿瘤的发生。2009年，Thiery等[53]提出了：肿瘤干细胞的形成、转移甚至耐药性都与上皮—间充质细胞转换—EMT及其逆向过程MET之间存在着密切联系，在分子水平上更为详细地解释并支持了转移肿瘤干细胞的假说，预示着肿瘤干细胞的分子机制研究已经一步步地从初级阶段开始走向深入。除此之外，肿瘤干细胞具有更多的遗传不稳定性，也更容易适应新环境存活下来[54]。

5 展望

对肿瘤干细胞的研究已成为当前肿瘤研究的热点，尽管目前我们在肿瘤干细胞分离、纯化及鉴定上取得了很大的进展，但是对肿瘤干细胞的生物学特性、以及它在肿瘤中的分布、数量都研究和了解得很少，因此，除了继续在其他肿瘤组织中分离、鉴定出新的肿瘤干细胞之外，今后的研究工作重心应该集中在研究肿瘤干细胞的生物学特征上，了解肿瘤干细胞较其他肿瘤细胞所具有的一些特殊信号调控路径，以及其在肿瘤组织中的分布和数量，这将有助于我们对肿瘤的诊断和预后判断。

随着对肿瘤干细胞研究的深入，以及肿瘤干细胞假说的完善，相信在不久的将来，人们终究会探明肿瘤干细胞的生物学特性，并利用掌握的这把利剑为治愈肿瘤患者开辟出一条光明大道。

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